永磁同步电机脉振高频电压注入转子位置检测

永磁同步电机的转子位置检测精度直接决定了电机能否平滑起动,为提高转子位置检测精度,提出了基于脉振高频电压注入的表贴式永磁同步电机转子位置检测方法。向永磁同步电机定子绕组中注入脉振高频电压信号,通过电机d、q轴磁路饱和程度的差异,实现永磁同步电机转子初始位置的检测。实验结果表明提出方法的转子位置检测精度高,适用于永磁同步电机的无传感器起动及低转速稳态运行。     

矿用电机车永磁同步电动机无位置传感器低速稳定控制

为改善矿用电机车内置式永磁同步电动机无位置传感器低速控制的稳定性,提出了一种改进脉动高频电压注入法。该方法将高频正弦电压信号注入到估计的同步旋转坐标系直轴上,利用低通滤波器对交轴高频电流进行处理,获得含有转子位置角估算误差的信号,再将该信号输入龙伯格观测器,获取估算的转子位置信息。仿真和实验结果表明,该方法在低速段能准确估算转子位置角和转速,使电机车在低速段能平稳启动、运行和停车。     

一种改进的PMSM高频方波注入无位置检测方法

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制的低速域转子位置检测,提出了一种基于无滤波器高频方波电流注入结合正切锁相环的低速域无位置传感器控制的新方法。通过在估计的同步旋转坐标系的直轴上注入高频方波电流信号,提取交直轴电流环在静止坐标系中的输出电压量,通过积分离散化的方法提取带有转子位置信息的信号,省去了滤波器的使用。采用正切锁相环对转子位置进行估计。所提方法结构简单,易于实现,无需设计低通滤波器,通过搭建仿真模型验证了所提方法在变速运行和突加负载两种工况下都具有良好的稳定性。     

磁悬浮轴承转子位移自检测系统研究

研究一种无传感器磁轴承转子位置自检测的方法,该方法不需要专用的位移传感器,因为线圈的电感是转子位移的函数,故其两端的电压也为转子位移的函数,在磁轴承系统的线性功放的输入端注入一高频信号作为转子位置的测试信号,将线圈端电压经过谐振电路来提取含有位置信号的高频电压信号,再将电压信号进行精密半波整流后得到脉动的直流信号,最后,通过低通滤波器得到平滑的转子位移直流信号,经由PID控制器和功放对转子位移进行闭环控制,测试结果证明:此方法是可行的。     

表贴式永磁同步电机全速度范围无传感器控制

在永磁电机控制系统中编码器等位置传感器的使用增加了系统的复杂性,降低了系统的可靠性和适应性,因而无位置传感器控制方法被提出并得到了广泛的研究.现有的永磁同步电机无传感器控制方法主要进行零低速或中高速条件下转速的估计,缺少零低速向中高速平滑切换的方法研究,存在着适用转速范围有限等问题.利用脉振高频电压信号注入法进行零低速时转子的位置估计,利用模型参考自适应法进行中高速时的转速估计;提出了一种加权法在某一速度范围内将不同控制方法估计的转速进行平滑切换,得出切换区间内平滑的合成估计速度,从而实现表贴式永磁同步电机全速度范围的无传感器控制.对于某一表贴式永磁电机,应用Matlab/Simulink进行了永磁电机无传感器控制系统的仿真分析,仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

无传感器磁轴承转子位置自检测原理研究

本文主要介绍了一种无传感器磁轴承转子位置自检测的方法,该方法不需要专用的位移传感器.由于线圈的电感是转子位移的函数,故其两端的电压也为转子位移的函数,在磁轴承系统的线性功率放大器的输入端注入一高频信号作为转子位置的测试信号,将线圈端电压经过谐振电路来提取含有位置信号的高频电压信号,再将电压信号进行精密半波整流后得到脉动的直流信号,最后通过低通滤波器得到平滑的转子位移直流信号,由PID控制器转换为转子位移的控制信号,仿真试验证明了该方法的可行性.     

永磁同步电机无传感器控制系统的仿真研究

研究无传感器永磁电机性能优化问题。无传感器永磁同步电机控制技术具有成本低、体积小,可靠性高等优点。针对传统的传感器为机械式系统成本高、可靠性低的缺点,采用永磁同步电机控制技术领域的一种新的永磁同步电机转子位置、速度估算方法即高频电压信号注入法。文中对高频信号注入法的永磁同步电机无传感器控制技术的基本原理进行了论述,并采用外差方法得到转子位置和速度估计信息,建立了永磁同步电机无传感器矢量控制系统的仿真模型,给出了仿真试验结果。仿真结果表明,改进的控制系统响应快,启动过程中转矩脉动小,转速上升平稳,抗扰动性能好,有良好的静、动态性能。     

基于改进ADRC的PMSM无位置传感器转速控制

永磁同步电机(PMSM)是一个非线性、多变量、强耦合系统,具有不确定的外部干扰;为了提高对其转速控制精度,采用改进自抗扰控制代替传统自抗扰控制(ADRC);通过插值法构建一个新的函数来代替ADRC中原有的最优控制函数,并用线性误差反馈控制率代替非线性误差反馈控制率(NLSEF)以此来降低调参难度;同时建立基于脉振高频注入法和滑模观测器法的位置辨识系统,以满足PMSM转子位置的辨识精度要求;仿真结果表明,改进ADRC能够在无位置传感器控制方法中取得较好的控制效果,转子位置估计的误差小于0.002 rad,转速估计误差小于0.02 rad/min,转速超调量小于4%,最大振荡不超过60 rad/min,与传统ADRC控制器相比系统抗扰动性更强,电机位置和速度辨识效果也更优。     

一种基于锁相环原理的参考模型自适应感应电机转速估计方法

针对超低速及零定子频率运行条件下感应电动机转速的不可观测性导致基于电机模型的传统速度估计方案无法实现速度估计,引入了高频信号注入法来获得转子磁链矢量位置角并得到转子磁链的参考模型,并以转子磁链的电流模型作为调节模型,在此基础上,提出了基于锁相环原理的参考模型自适应速度估计方案．仿真结果进一步验证了该方案的有效性．     

基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器控制

介绍了一种基于永磁同步电机空间凸极追踪的转子位置无传感器自检测的方法.该方法采用高频电压载波注入法,通过采用外差法的转子位置跟踪观测器完成了转子位置信息的提取,实现无机械位置传感器的电机转子位置的检测.并通过仿真证明了这种方法的可行性.     

基于FFT的高频信号注入法在永磁同步电机中的应用

为解决静止和低速问题,许多学者提出了高频注入的方案,通过注入一个已知的高频信号,再提取电流响应中的高频成分,得到关于转子角度信息的变量,再从中求解转子位置。传统的高频注入存在磁极难以识别的问题。为此,提出一种基于快速傅里叶变换（FFT）的信号提取方法,通过傅里叶变化即可求出转子位置信息,省去大量滤波器的使用。     

IPMSM混合式无位置传感器调速系统研究

现有的内埋式永磁同步电动机(IPMSM)采用脉振高频电压注入法和扩展反电动势观测法进行转速估计,并通过线性叠加的方式确定两种方法在转速切换区的作用权重系数。采用该方法会产生较大的误差。为消除作用权重线性化叠加的弊端,引入了遗传优化算法确定两种无位置传感器控制技术的权重系数。通过分析内埋式永磁同步电动机矢量控制无位置传感器控制技术的约束条件,搭建了该系统的目标优化模型,并实时计算了两种方法的作用系数。以2.2 k W的内埋式永磁同步电动机全速域矢量控制系统为试验平台,进行了仿真试验。试验结果表明,基于遗传算法优化的混合式无位置传感器控制策略能够在全速域内实现转速精确控制的同时,完成不同无位置传感器控制策略的切换。该策略有效降低了转速切换区内的转速抖动程度,且提高了转子位置估算精度。     

带式输送机低速大转矩直驱滚筒控制方案

针对带式输送机主滚筒采用异步电动机配合液力偶合器的驱动方式存在效率低、启动冲击大等问题,提出基于外转子永磁同步电动机(PMSM)的带式输送机直驱滚筒控制方案。为实现低速大转矩控制,采用基于旋转坐标系直轴电流为零的矢量控制策略;针对低速运行时反电动势小、转子位置和速度估算精度低的问题,引入高频脉振信号注入法来估算转子位置及速度。建立直驱滚筒调速控制系统实验平台,进行了稳态特性测试、启动特性测试、负载特性测试,验证了PMSM直驱滚筒控制系统在0～90r/min转速范围内转矩响应快速,转速稳定可调,较好地满足了带式输送机低速大转矩的启动调速要求。     

基于高频注入法的永磁同步电动机无传感器矢量控制

提出了一种在零速或是低速时无传感器的永磁同步电动机矢量控制方法。该方法基于永磁同步电动机的凸极效应原理,在两相旋转坐标系中注入高频信号来获取无传感器矢量控制时所需转子的精确位置和转速,并在此基础上给出了永磁同步电动机无传感器矢量控制系统。仿真结果表明,该方法能够准确估计转子位置和速度,满足矢量控制的需要。     

一种割草机无刷电机高频注入启动策略研究

针对割草机电机在启动过程中转子定位精度低,加速阶段稳定性差等问题,提出了一种手推式割草机的无感无刷电机高频方波注入启动策略;采用将割草机电机的启动分为低速和高速两个阶段的方法,在不同采样点提取αβ轴系下的高频响应电流,用于转子位置估计,该方法无需滤波器,降低了位置估计误差;文章还在正负脉冲注入的基础上,提出了一种在电机首次启动时d轴极性的判断方法;利用STM32F302芯片搭建硬件实验平台,实验结果表明:改进的脉冲注入转子极性判别方法,能够准确判断转子极性,利用优化后的综合电流处理策略能有效地进行转子位置估计,提高精准度,符合割草机电机启动的要求.     

基于PLL系统的永磁同步电机滑模观测器控制系统研究

由于永磁同步电机无位置传感器在传统滑模观测器系统下伴随着高频抖振,因此估算的反电动势中将存在高频抖振现象.在滑模观测器输出反电动势中通入锁相环(PLL)系统来提取转子位置信息,减少转速和转角误差.最后利用Matlab平台提出系统验证,实验表明基于PLL系统的滑模控制系统在一定程度上抑制了高频抖振,在动态性能和精度上比传统滑模观测器有一定提高.     

基于无源控制的PMSM无传感器方法研究

采用能量成形和互联、阻尼配置的无源性控制方法,完成了永磁同步电机的端口受控哈密顿系统(PCH)的建模和速度调节器的设计,证明了系统平衡点的稳定性。针对系统转速辨识问题,提出由脉振高频电压信号注入法和滑模自适应观测器法相结合的新型无速度传感器的复合方法。通过速度切换方案的设计,实现了两种方法间的平滑切换。解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题,不仅节省了成本,还增强了整个系统的可靠性。仿真结果表明,该控制系统具有良好的动态、稳态性能。     

基于高频信号注入SPMSM无位置传感器控制系统

针对面贴式永磁同步电机(SPMSM),在高频信号注入无位置传感器运行控制中的系统不稳定因素及位置估计误差,研究一种改进的调制方法及位置补偿控制方法.在分析高频信号注入法的基础上,深入分析了信号调制中滤波器的相位偏移对系统稳定性的影响,以及电机高频模型不精确导致的位置估计误差.通过在Matlab/Simulink中搭建模型系统仿真和在dSPACE系统仿真平台实验的方法对控制系统进行设计验证.仿真及实验结果表明了带有改进的调制方法及位置补偿方法的控制系统具有良好稳定性及位置误差补偿效果.     

自抗扰控制和高频信号注入的内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制

针对内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制系统,基于自抗扰控制技术和高频信号注入技术,提出了以转子位置角为扩张状态观测器(extended state observer,ESO)主体变量的自抗扰控制系统.该方法避免了传统算法中以电流为ESO主体变量时依靠角速度估计值积分来获得转子位置角估计值所带来的误差积累问题.该方法在电机起动、负载突变等电流波形正弦度较差的情况下,仍能保证转子位置角的估计值具有较高的精度.仿真结果验证了所提出方法的正确性和优越性.     

基于DSP的开关磁阻电机无位置传感器控制系统设计

对采用PWM方式控制的开关磁阻电机的H型电路进行了研究，给出了导通和续流两种情况下基本的电磁关系，并根据电磁关系推导出位置信号与互感电压的关系，提出了一种新颖的测量互感法位置估计策略，只需要测量邻近相的互感电压即可，互感电压信号作为位置估计信号，通过合理的选择互感电压信号，就可以完成电机正常运行。同时给出了具体的位置估计硬件电路，软件算法采用查询表的方式实现，并给出了起动算法的原理。最后给出了基于DSP的整个控制系统实现。