贴面式永磁同步电机无传感器控制策略的研究

贴面式永磁同步电机(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor,简称SPMSM)的无传感器控制在低速和静止时一直存在难以检测和估算转子位置的问题,针对该情况提出了一种新的无传感器控制策略。转子初始位置检测是根据定子铁心的非线性磁化特性,采用电压脉冲矢量法(Voltage Pulse Vector Method,简称VPVM)。此方法无需电机参数及额外的硬件设施,当电机开始运行时,由闭环自适应磁通观测器估算转子位置、速度。利用TMS320F240搭建的硬件实验平台,验证了该方法的有效性。     

无位置传感器开关磁阻电机的无迟滞起动研究

介绍了一种检测无位置传感器开关磁阻电机(SRM)无迟滞起动转子初始位置估算法。通过向电机定子相绕组注入瞬时测试脉冲来准确估算转子初始位置，从而实现转子处于任何位置时的无迟滞起动，给出了仿真和实验结果。     

基于锁相环的永磁同步电机无传感器位置检测

永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制已经成为一个研究热点,现有无传感器位置检测算法复杂,计算量大。为了简化PMSM无传感器位置检测算法,在分析电机模型的基础上,提出了一种利用三相定子电流估算转子位置的方法,同时采用锁相环(PLL)以消除位置估算噪声的影响。该方法直接利用采集的三相电流进行转子位置估算,模型简单,计算量少。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于典型位置电感的开关磁阻电机无位置传感器控制策略

针对开关磁阻电机实际工作中因磁路饱和导致位置检测不准确的问题,提出了一种基于典型位置电感的开关磁阻电机无位置传感器控制策略。该方法在电机运行时,向非通电相注入高频脉冲电流,获取全周期定子电感信息,利用各相电感值及其大小关系检测转子的典型位置点,再由相邻两点的位置计算电机转速,进一步估算转子在任意时刻的位置。由于所选取的位置点的电感特征受磁路饱和影响较小,该方法提高了开关磁阻电机无位置传感器控制中实时位置的估算精度。通过仿真与实验验证了所提方法的有效性。     

基于锁相环的永磁同步电动机无位置传感器控制

位置传感器会增加系统成本和测量噪声,且无法应用在一些恶劣环境.介绍了一种基于锁相环的永磁同步电动机无位置传感器控制方法.它利用检测得到的电压、电流,基于电机模型,计算出电机的转子位置偏差.采用锁相环结构对转子位置进行跟踪估算,得到较为满意的结果.理论分析和仿真结果都证明了该方法的正确性和可行性.     

永磁同步电机无位置传感器控制技术发展与研究

为了对永磁同步电机进行有效地控制,必须对转子位置和转速进行检测.基于无位置传感器的控制技术一直是该领域的一个研究热点.介绍了该技术目前的国内外研究现状,对基于电机电磁关系估算方法、观测器法、电机相电感法、人工智能法进行了分析,比较了各类方法的优缺点.针对隐极式永磁同步电机无位置传感器控制,还具体研究了一种转子初始位置估计的新方法.该方法不需要知道电机的精确参数,也不需要额外的硬件,实现比较简单,特别适用于表面安装式永磁同步电机,最后还给出了该估算方法的实验结果,验证了理论分析的正确性.     

基于特殊位置检测的开关磁阻电机无位置传感器控制策略

针对开关磁阻电机调速系统(SRD),提出了一种基于特殊位置检测的开关磁阻电机(SRM)转子位置估算方法。通过在线计算每相绕组实时磁链数据,检测出各相转子到达特殊位置的时刻。提出了基于特殊位置检测的电机转子位置重构策略,对电机瞬时转子位置进行还原。在提出的转子位置估算方法基础上,设计了SRD转速闭环控制系统。样机试验表明,提出的转子位置估算策略具有较高的检测精度与较宽的转速使用范围。基于关键位置检测的转速闭环无位置传感器控制策略具有较快的动态响应和较强的鲁棒性。     

无传感器无刷直流电机变频调速系统设计与实现

为了获取无传感器无刷直流电动机转子准确位置信号,采用反电势法来估算电机转子位置。针对电机起动时反电势比较小,难以通过反电势法来检测转子位置的情况,提出预定位法和变频升压相结合的电机软起动方法,设计了一套完善的速度、电流的双闭环控制无传感器无刷直流电动机调速系统。详细讨论了在去掉位置传感器的情况下无刷直流电机如何换相以及速度的提取问题,并且进行了相应的系统硬件、软件设计。实验结果验证了所设计系统的调速性能及位置检测信号的准确性。     

基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制

在永磁同步电机无位置传感器控制系统中,设计了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的永磁同步电机(PMSM)转子位置估算算法,代替机械式的位置传感器对电机转子位置及转速进行实时检测,实现无位置传感器控制,给出了算法的递推过程和永磁同步电机模型,并对该算法进行了简化分析。经仿真与实验表明基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制算法具有良好的动静态性能、转速辨识能力,且具有良好的鲁棒性,能够在各种运行情况下正确估算转子位置以及电机转速,控制性能优越。     

基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制(上)

永磁同步电机的无传感器矢量控制,其本质在于不使用位置检测传感器,只通过检测电机的定子电压、定子电流来估算转子的位置,进而实现转子磁场定向控制,也就是矢量控制。目前估算方法,工程上普遍采用的是滑模观测器法,但是滑模观测器法在电机低速运行时的转子位置估算精度很低,即便电机运行在中高速段,由于系统的惯性、状态变量的估算误差等因素,导致电机带载运行时存在高频抖动现象。为了弥补滑模观测器法的上述缺陷,提出了一种基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制算法,电机低速运转时使用旋转高频电压注入法以提高转子位置估算精度,中高速运转时使用改进型滑模观测器法以克服高频抖动。上述算法在一台额定功率为45kW的三相凸极永磁同步电机上得以成功运用,试验结果验证了所提出的控制算法的有效性。     

带相位补偿的PMSM脉振高频信号注入转子位置估计方法

本文针对在零低速区域内表贴式永磁同步电机的高频信号注入位置估计问题,分析了由带通滤波器和零阶保持器引起的相位偏移对位置估计精度的影响,提出一种带相位补偿的永磁同步电机脉振高频信号注入位置估计方法.该方法采用一种考虑相位补偿的解调函数,有效地消除带通滤波器和零阶保持器造成的位置估计误差.实验结果表明,在零低速范围内,带相...     

基于增强型自适应观测器的永磁同步电机无速度传感器

为满足表贴式永磁同步电机(SPMSM)在全速范围内实现无位置/速度传感器运行的需要,本文研究了一种增强型自适应观测器.该增强型自适应观测器在自适应转速观测器中结合了适用于SPMSM的高频注入法,高频注入信号的误差响应信号在低速段起主导作用,校正自适应观测器的输出信号.随着转速逐渐增高,高频注入信号的作用逐渐减弱,直到一定转速后自适应观测器单独作用,这使其不但具有很好的动态特性而且在低速包括零速时也可以保证估算精度.这种增强型自适应观测器结合了两种方法的优点,实现电机无速度闭环起动,且在不同速度区域之间可以平滑过渡.实时实验证明了该增强型自适应观测器的有效性及实用性.     

EKF-based sensorless IPM synchronous motor drive for flux-weakening applications

This paper deals with the experimental realization of a sensorless interior permanent-magnet synchronous motor drive. The motor has been specifically designed to get a wide flux-weakening region, to minimize the drive power rating in spite of a wide speed range. Position and angular speed of the rotor are obtained through an extended Kalman filter. The estimation algorithm requires neither the knowledge of the mechanical parameters, nor the initial rotor position. In the paper, particular emphasis is placed on control algorithms, which are complicated by the motor anisotropy and which have been specifically studied to enhance the overall system performance.     

基于复系数滤波反电势观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

在众多无位置传感器控制方法中,低通滤波反电势观测器结构简单,参数整定容易,易于编程实现。但是该方法估计出的反电势会产生相位滞后,在估计永磁同步电机转子位置时即使进行了相位补偿,依然会存在较大的位置估计误差。针对这一问题,提出一种复系数滤波反电势观测器。该观测器只有一个参数需要调节,对于内置式和表贴式永磁同步电机具有统一的表达形式。此外该反电势观测器具有复系数滤波器的特点,在中心频率处无幅值衰减和相位滞后,可以不失真地提取出反电势信息。接着使用正交锁相环来处理获得的反电势信息,估算出电机的转子位置和速度。实验结果验证了该算法的有效性和可行性。     

Sensorless rotor position estimation of an interior permanent-magnet motor from initial states

This paper describes a torque, speed, or position control method at standstill and low speed in the interior permanent-magnet motor (IPMM) drive system without any rotational transducer. While IPMMs have originally magnetic saliency, it varies according to the load conditions and the control performance can be easily degraded. In this paper, the saliency or impedance difference is used as the conventional methods and, nevertheless, in order to amplify the difference containing the information of the rotor angle and to maintain a reasonable performance under any load condition a high-frequency injection scheme is proposed. A speed and position estimation scheme based on the characteristics of the high-frequency impedance is proposed. The scheme extracts the high-frequency impedance components related to the rotor position. An initial angle estimation scheme for starting from an arbitrary rotor position is also proposed. It can distinguish the north magnetic pole position from the south one in several decade milliseconds. The proposed scheme enables position control of a transducerless or position-sensorless IPMM. The experimental results clarify the satisfactory operation of the proposed position control algorithm under any load condition.     

表贴式永磁同步电机无速传感器驱动

对转子表贴式永磁同步电机(PMSM)提出了无传感器的驱动策略。基于非线性估计方法,准确估计了转子位置与转子速度,即使系统在瞬态下,估计仍然是准确的。由于该估计系统不含永久磁铁建立的磁链,因此无传感器驱动策略对磁链变化具有鲁棒性。实验结果验证了该方案的可行性。     

基于传感器集成概念的永磁同步电机转子位置检测

在分析高频信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种基于电机凸极跟踪的转子位置估算自检测方法;讨论了利用高频信号注入、外差法及转子位置跟踪观测器等转子位置检测原理,并应用这种位置检测方法建立了永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的仿真模型。仿真研究表明,上述凸极跟踪方法能在永磁同步电机全速范围(包括零速和极低转速)准确地观测出转子的位置,是一种基于传感器与电机集成概念的无传感器交流调速系统,具有较好的静、动态性能。     

转子磁钢表贴式永磁同步电机转子初始位置检测

针对转子磁钢表贴式永磁同步电机(surface mounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM),提出一种无位置传感器转子初始位置检测方法,有效地改善了传统方法中存在的算法执行时间长、实施复杂等缺点.该方法分2步实现,在估算的同步旋转坐标系中注入高频正弦电压信号,通过闭环调节得出转子位置初次估算值;再利用不同磁极下直轴等效电路时间常数不同的特性,判断出d轴正方向,结合初次估算值,从而得到正确的初始位置信息.运用dSPACE 实时仿真系统进行了转子任意初始角度的实验验证.结果表明,所提方法能够快速、准确地检测出SPMSM的初始位置.     

一种永磁同步电机初始定位的方法

永磁同步电动机起动时如果知道转子的初始位置,起动将会十分简便。但是,永磁同步电动机的转子初始位置确定或估计一直是个难题。针对现有常用方法的一些不足,结合通用的增量编码器,在DSP的硬件平台上,实现了永磁同步电机的初始角定位。电机精确定位前只需要转60°,并且不需要微振。实验证明。该方法初始角辨识准确,实用性强。