《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（十二）第6章基于HCU架构交流电机数字控制系统集成设计

本节介绍基于Infineon8位嵌入式微处理器在空调压缩机驱动控制系统中的应用。重点分析空调压缩机用永磁同步电动机（PMSM）的转子位置与速度预估算法、启动问题及相应驱动控制策略,完成基于XC878的低成本、高性能空调压缩机用无传感器永磁同步电动机驱动控制系统集成设计。     

电压矢量定向的PMSM转子初始位置测量方法及应用

永磁同步电动机控制系统采用矢量控制时需要精确的转子位置信号以实现磁场定向控制。从永磁同步电动机的数学模型出发,提出了一种新型的基于电压矢量定向的转子位置测量方法,可以实现安装绝对值编码器的永磁同步电动机的转子初始位置补偿角的计算。在永磁同步电动机驱动控制系统中对该方法进行了实验验证和应用。实验结果表明,使用该方法的永磁同步电动机转子初始位置测量算法简便,无需电流传感器工作,初始定位不存在抖动,系统编程容易实现。     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座(四) 第3章 电机数字控制系统中位置与速度传感器

3.1引言在永磁交流伺服无刷电动机构成中磁极位置传感是不可缺少的重要环节。除了无独立位置传感器运行电机外,都采用位置传感器来实现位置传感。位置传感器的精度和分辨率对电动机的性能有很大的影响。在方波原理无刷永磁电动机电压驱动中,要求传感器提供对准磁极的方波(开关)信号。在正弦波原理无刷永磁电动机电压驱动中,要求传感器提供与磁极同步的正弦波位置信号。从原理上看,凡是能提供方波和正弦波位置信号的     

基于SMO的无传感器PMSM空间矢量控制研究

根据永磁同步电动机的数学模型及滑模变结构控制理论,设计了一个滑模状态观测器用于估算电机转子位置和速度,以dsPIC30F6010A DSP为核心构建了基于相电流采样的驱动控制系统.实验结果表明,所设计的滑模观测器能够准确估算电机转子位置,从而实现了永磁同步电动机的无传感器空间矢量控制.     

永磁同步电动机无位置传感器直接转矩控制仿真研究

建立了永磁同步电动机定子坐标系下的数学模型和无位置传感器永磁同步电动机直接转矩控制系统的MATLAB SIMULINK仿真模型,并详细推导一种基于积分器的无传感器位置与速度算法。通过仿真结果验证了基于积分器的算法具有简洁和响应迅速的特点。     

永磁同步电动机无位置传感器控制系统的一种算法研究

为了准确检测的位置信息,在分析永磁同步电动机数学模型的基础上,将滑模变结构控制应用于永磁同步电动机的控制系统.采用滑模状态观测器算法对电动机转子位置进行估算,从而实现了对无位置传感器型永磁同步电动机的转子磁场定向矢量控制.实验结果表明,滑模状态观测器算法对转子位置跟踪准确,系统具有较好的鲁棒性.     

SMO在无位置传感器PMSM驱动控制系统的应用

为了开发一种成本低、可靠性好、维护简单的无位置和速度传感器的控制方法,在分析永磁同步电动机PMSM的数学模型和滑模变结构控制基本理论的基础上,建立了基于滑模观测器SMO的PMSM无传感器驱动控制系统模型.以TMS320LF2407A DSP为核心构建了PMSM无传感器驱动控制系统,并进行了仿真和实验研究.结果表明,所提出滑模观测器能够准确地估算出电机的位置信息,并且系统具有较好的静、动态特性,从而验证了滑模观测器在无位置传感器PMSM驱动控制系统中应用的可行性和正确性.     

具有阻尼绕组永磁同步电动机的转子位置辨识方法

针对永磁同步电动机控制系统中位置传感器安装困难、可靠性低的问题,提出基于单相信号注入的无传感器转子位置辨识方法。分析了具有阻尼绕组永磁同步电动机采用单相信号注入法检测转子位置的原理,即通过注入单相高频或低频信号检测电机的阻抗特性,从而准确计算转子位置角度;再利用直流偏置法鉴别转子永磁体的极性。利用有限元方法对具有阻尼绕组永磁同步电动机的阻抗特性和转子位置关系进行了仿真分析。通过有限元仿真与样机实验验证了基于单相信号注入转子位置辨识方法的可行性,为永磁同步电动机无传感器控制技术的实际应用提供了良好的理论基础。     

基于EKF的无位置传感器永磁同步电动机控制系统

本文研究了基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter—EKF)的无位置传感器永磁同步电动机控制系统。以永磁同步电动机矢量控制系统为基础,建立了基于EKF的转子位置和转速估算模型。针对"无穷大转动惯量"假设进行了分析,提出了相应修正措施。仿真结果表明该方法是有效的。     

无位置传感器永磁同步电机控制系统中参数整定的研究

本文提出了一套无位置传感器永磁同步电动机控制系统的参数整定方法、对电流环、速度环PI调节器的参数整定、无位置传感器位置检测环节的参数整定进行了分析,并针对某一款压缩机用永磁同步电机控制系统进行了仿真及实验验证,控制效果良好,实现了压缩机的调速。     

基于参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

针对电机运行过程中参数变化会影响永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制性能的问题,将递推的最小二乘法(RLS)用于PMSM参数的在线辨识,在最大转矩电流比控制策略下,使用基于BP神经网络改进的模型参考自适应系统构建无位置传感器控制方案,提出了基于在线参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案。运用递推的RLS对PMSM的交轴电感和转子磁链进行在线辨识,并将参数辨识结果应用于电机无位置传感器算法中。仿真和试验证明了基于递推的RLS参数辨识算法可以对PMSM的转子磁链和交轴电感值进行准确辨识,基于参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案性能更好。     

Implementation of EKF based sensorless drive system using vector controlled PMSM fed by a matrix converter

A PMSM sensorless drive fed by a matrix converter has been designed to show that a drive system with high performance and efficiency can be constructed by combining the advantages of matrix converters, permanent magnet synchronous motors and sensorless control. Sensorless control of the motor is performed by using Extended Kalman Filter. The characteristics of matrix converter and performance of PMSM which are implemented by using a digital signal controller has been analyzed. Differences between the sensored and sensorless PMSM drive systems are also presented by considering the waveforms of the drive system. Promising results illustrated that EKF based sensorless control of matrix converter fed PMSM drive system with a good performance is achievable at medium and high speed operations.     

基于PMSM五阶CKF无传感器控制的EPS仿真研究

针对PMSM转子位置和转速估计精度不足的问题,提出了一种基于五阶CKF算法的PMSM无传感器控制方法,并将其应用于EPS系统的助力控制中。首先,建立了基于PMSM的EPS系统离散数学模型;其次,介绍了基于五阶球面-容积方法,推导了五阶CKF算法,并基于五阶CKF算法实现了对PMSM转子位置和转速的精确估计;最后,将基于五阶CKF算法的PMSM无传感器控制应用于EPS系统之中,构建了基于五阶CKF算法的PMSM无传感器控制的EPS助力控制系统。通过Carsim/Simulink联合仿真,对提出的控制算法进行了验证,结果表明该算法能够改善EPS系统的助力控制效果。     

基于旋转高频电压注入的对转PMSM无传感器控制

为了使对转永磁同步推进电动机结构简单,性能可靠,建立了该电机的无传感器控制系统。介绍了对转永磁同步推进电动机的结构,建立了电机的数学模型,设计了基于锁相环技术的转速跟踪观测器,提出了一种基于旋转高频电压注入的速度检测方法,可实现对转永磁同步推进电动机全速域内无传感器控制。仿真结果证明该方法能完成对转永磁同步推进电动机的调速控制,并实现扰动下的双转子转速跟随,且响应迅速,鲁棒性强。     

永磁同步电机无位置传感器运行场路耦合分析

为精确设计基于凸极跟踪的无位置传感器控制系统,在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,提出一种基于场路耦合法的永磁同步电机无位置传感器控制系统分析与设计新方法。该方法建立在永磁同步电机三维电磁场分析模型和基于转子磁场定向的无位置传感器控制系统模型上,通过场路耦合法进行协同仿真研究,仿真结果可精确反映无位置传感器运行性能和高频电压信号激励下永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性。在此基础上建立了与仿真系统完全对应的实验系统,实验结果与仿真结果一致,表明该分析设计方法的正确性和可实现性。     

PMSM驱动控制系统在变频空调中的应用

变频空调室外机控制系统作为空调系统的核心单元要求具有低成本、高性能、高效率、高可靠性的特点.分析了功率因数校正(PFC)和无位置传感器永磁同步电机(PMSM)的控制原理,提出一种应用于变频空调的无传感器PMSM驱动控制系统,该系统由一个包含PFC的整流环节和一个三相逆变环节组成.系统采用假定旋转坐标系法实现了电机转子转...     

基于滑模观测器的永磁同步电机控制系统研究

在永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)矢量控制系统中,需要利用转子位置信息来实现转子磁场定向控制.基于滑模变结构理论,设计了一个用于PMSM无传感器矢量控制系统的滑模观测器,以估算电机的转子位置.深入分析了实际运行中当电机参数,如电阻R、电感L发生变化时,转子位置角估算值的变化情况.仿真和实验结果均表明,滑模观测器对电机参数变化具有很强的鲁棒性,能够实现对转轴位置的观测,从而实现了无传感器矢量控制.     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器矢量控制

为实现永磁同步电机(PMSM)的无传感器控利,引入扩展卡尔曼滤波对转子位置和转速进行估计,该算法通过测量电机端电压和定子电流在线估计转子位置和速度.为提高PMSM转速估计精度,以两相静止坐标系下考虑转动惯量的PMSM实际模型为递推估计对象,搭建转速、电流双闭环的无传感器矢量控制系统.仿真结果表明,系统状态估计精度较高、运行稳定、超调小、动静态性能良好.     

灰色预测法PMSM无传感器控制系统

为了满足永磁电机无位置传感器运行对转子位置和速度估算的需要,在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上,提出基于灰色理论的估算新方法,建立了永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统,并在DSP芯片TMS320LF2407A上得到实现.实验结果表明,所提出的控制方法很好地解决了控制过程中转子速度、位置的估计问题,提高了系统的参数鲁棒性,具有很好的静态和动态性能.