永磁同步电机定子绕组温度估计的信号注入策略优化

针对永磁同步电机定子绕组在线温度估计策略与信号注入的优化展开研究,分析电机的电气、机械与热特性等参数以及负载在信号注入下对温度估计精度和输出转矩脉动的影响,提出直流电压注入法3要素(信号注入大小、持续注入时长、注入时间间隔)的优化设定策略,以及提出由频率自适应陷波器和低通滤波器组成的实时信号处理模型以提高估计精度,实现准确温度观测的同时降低信号注入对电机运行性能的影响。在不同工况下的研究结果验证了理论分析的正确性与优化策略的有效性,为基于信号注入法的永磁同步电机定子温度在线观测在工程上的应用提供了指导。     

永磁同步电机的直接转矩控制的定子电阻的在线估计

分析了永磁同步电机的直接转矩控制系统中定子电阻变化对系统性能的影响,利用真正定子电流与参考定子电流之差来跟踪定子电阻的变化,实现定子电阻的在线估计,仿真结果证明了此估计方法可准确估计定子电阻,改善控制系统性能。     

电动汽车永磁同步电机转子温度估计

针对永磁同步电机中转子温度过高导致永磁体永久失磁等问题,对永磁同步电机转子温度进行在线估计显得尤其重要。考虑到电机内部实际传热特性和实时温度估计的要求,基于集中参数模型的方法提出了五节点简化等效热模型,推导出电机温度估计状态方程;考虑到离散后的状态方程中节点温度的导数与节点温度和发热损耗的线性函数关系,提出了使用多元线性回归的办法对状态方程参数进行离线辨识,而不是传统温度估计方法中对电机参数的辨识;确定状态方程参数后,基于状态方程对电机转子温度进行在线估计。通过台架实验,在堵转、低速和高速混合工况条件下基于状态方程对电机转子温度进行了预测,将模型预测温度与实际测量温度对比,温度估计误差小于6℃。实验结果验证了所提出的热模型和温度估计算法的准确性,并且较低的模型阶数易于在汽车嵌入式系统中对转子温度进行实时估计。     

基于高频电压注入的永磁同步电机参数辨识方法

中大功率工业应用中,变频器到电机之间长电缆分布参数、变频器输出频率限制将直接影响高频注入法对电机参数辨识精度。考虑多种限制条件,提出了一种基于曲线拟合的定子电阻计算方法,研究了基于高频注入的永磁电机电感参数辨识方法,重点分析了不同注入信号选择对参数辨识精度的影响,为注入信号的选择提供了依据。通过实验证明了该方法的实用性与有效性,对工业应用电机参数辨识具有重要指导意义。     

考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法

在实际运行过程中,永磁同步电机的电气参数将受到温度、磁饱和等诸多物理因素的影响而发生偏移,进而影响到效率最优控制、电流解耦控制等优化算法的运行效果。因此,为实现高性能电机控制,永磁同步电机的多电气参数在线辨识显得尤为重要。然而,现有参数辨识方法并未考虑铁磁损耗的影响,更未关注铁磁损耗随电流的偏移情况,所以在辨识精度上仍存在提升空间。对此,该文综合考虑铁磁损耗、铜损,将其集总为电磁损耗,并基于串联电磁损耗电阻模型,提出一种考虑等效电磁损耗电阻偏移的永磁同步电机直流信号注入在线参数辨识方法。该方法首先提出等效电磁损耗电阻随电流偏移的电机模型;其次由此设计同时考虑磁饱和、等效电磁损耗电阻偏移的直流信号注入在线参数辨识方法;由于待求解方程组较多,采用最小方均算法进行参数求解;最后通过实验测试所提方法的准确性,测试结果表明,与正弦信号注入法、传统直流信号注入法相比,所提方法的参数精度有所提升。     

基于高频电压信号注入的永磁同步电机转子初始位置估计

提出了一种表面安装式永磁同步电机转子初始位置估计的方法。其原理是向定子绕组中注入脉动的高频电压信号,由于定子电感随转子位置q 而变化,因此绕组的高频电流响应信号中含有q 角的信息,但是该方法无法判断转子磁极的极性,因此在初步辨识出q 角的基础上再向d轴注入高频电压信号,并利用磁场饱和引起的电感量的变化来估计出转子的磁极极性。该方法不需要知道电机的精确参数,也不需要额外的硬件。介绍了实验系统的构成和参数,给出了实验结果,实验结果表明理论分析正确。     

基于高频信号耦合注入的内置式永磁同步电机

内置式永磁同步电机(IPMSM)受转子凸极性的影响,绕组电感随转子磁极位置呈周期变化。考虑到上述特征,提出一种基于高频信号注入的IPMSM转子初始位置检测方法。将高频信号依次注入定子两相绕组,并提取定子绕组高频信号线电压,运算处理后获得没有考虑转子磁极极性的初始位置角。随后注入脉冲电压矢量进行转子极性判断,从而获得准确的初始位置角。理论分析和试验结果表明,该方法对电阻参数依赖较小,不受逆变器非线性和电流传感器检测精度的影响,能够准确检测转子初始位置角,满足IPMSM平稳起动的要求。     

基于信号注入法的Prius永磁同步电机退磁故障诊断

永磁同步电机在电动汽车领域得到广泛应用,但由于弱磁控制与碰撞震动等因素,容易发生退磁故障。信号注入法得到的特征信号明显,噪声小,能够很好地反映电机不同故障状态。以Prius 2017款永磁同步电机为研究对象,分析了永磁体退磁规律,以此建立了永磁同步电机退磁故障模型,并通过信号注入法实现了退磁故障诊断。     

永磁同步电机虚拟信号注入MTPA控制方法

提出了一种虚拟信号注入(VSIC)来实现最大转矩电流比(MTPA)的方法。该方法通过在反馈电流信号中叠加小幅值的高频正弦分量,并以泰勒级数展开的方式分析出电磁转矩与电流矢量角之间的内在联系,进而配置合理的低通、带通滤波器截止频率,即可提取出MTPA电流对应的角度信息。整个过程无需任何永磁同步电机(PMSM)参数,同时有效避免了传统高频信号注入方法存在的转矩脉动、高频噪音、附加损耗等弊端。基于25 kW的双PMSM对拖平台完成系统样机实验,验证了VSIC效率优化方法的可行性和高效性。     

基于高频注入法永磁同步电机控制研究

针对永磁同步电机无传感器控制的启动控制问题,即在电机处于低速运行或者静止启动时转子位置难以检测和估算,采用高频注入法实现对永磁同步电机的启动控制,并采用判断响应旋转电流幅值N/S判断方法判断转子极性。利用MATLAB与PSIM联合建模进行了相应的实验仿真。实验仿真结果验证表明:采取旋转高频注入法可以有效地实现永磁同步电机的启动控制,克服了无传感器控制在静止状态的不精确的缺点。     

基于高频信号的永磁同步机位置极性补偿研究

旋转高频电压注入法在低速或者零速时作为速度位置估计器在永磁同步机无传感器控制系统中是一个非常活跃的研究方向,目前对位置的估计已经接近或达到10位编码器的精度.但是,对于位置极性的辨识还存在不少问题,无法分辨出转子磁极的极性.因此,在传统旋转高频电压信号注入法的基础上,提出了一种永磁同步机无传感器转子初始位置的补偿方法,通过实验证实了这种方法的可行性.     

基于改进的脉冲电压注入永磁同步电机转子初始位置检测方法

由于永磁同步电机存在凸极性,定子电感随气隙磁场饱和程度的不同而变化,电感值中包含了转子位置信息。根据这个原理,研究了通过注入脉冲电压矢量来检测永磁同步电机转子初始位置的方法,分析了不同位置的电压矢量对电感饱和程度的影响,以及对转子位置估测精度的影响,得出了能获得最佳估测精度的优化电压矢量,并提出了改进的五电压矢量注入方式。根据转子所在区域选择优化的电压矢量进行二次计算,进一步提高了转子位置估算的精度。实验结果表明,该方法能够可靠而有效的检测出永磁同步电机的转子初始位置,而且实施简单、估测精度高。     

基于直接转矩控制的永磁同步电机研究

通过对永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析,得出了基于直接转矩控制(DTC)理论的转矩表达式,阐明了如何正确选择开关表来选择空间电压矢量控制逆变器,并通过MATLAB/SIMULINK建立仿真模型。仿真结果表明:该方法具有较高的精度,提高了系统的控制性能。     

基于永磁同步电机的无刷直流电机建模仿真

以无刷直流电机的内部结构和数学模型为基础,提出一种基于MATLAB/Simulink模块库中永磁同步电机(PMSM)模块的无刷直流电机(BLDCM)建模与仿真新方法.在MATLAB/Simulink中,通过建立独立功能模块,并结合Simulink模块库下PMSM模块和通用电桥模块等,对该模块进行有机整合,搭建出BLDCM系统仿真模型.该模型采用双闭环控制,外环为速度环,采用PI控制,以稳定转速和抗负载扰动;内环为电流环,以稳定电流.仿真结果证明,采用PMSM仿真BLDCM,在建模过程中具有简洁高效且模型更加精确的优点,此模型为改进其他控制算法提供了建模仿真基础.     

基于模糊逻辑的永磁同步电动机直接转矩控制

对永磁同步电动机直接转矩控制系统特性进行了深入分析 ,对其动、静态特性的改善进行了深入研究。以提高系统响应速度和减小转矩脉动为目标引入了模糊逻辑思想 ,将定子磁链误差、转矩误差和磁链角度进行了合理的模糊分级 ,以利准确选择电压空间矢量 ,改善磁链、转矩的平稳性及快速性。将定子磁链角度进行映射处理 ,以减少模糊控制规则数 ,缩短控制计算时间 ,加快响应速度。仿真结果表明 ,这种根据永磁同步电动机本身特性建立的模糊直接转矩控制策略能获得比常规直接转矩控制更优越的运行性能     

电动汽车用永磁同步电动机的绕组换接运行分析

提出并采用永磁同步电动机 (PMSM )的绕组换接方法以在不增加逆变器容量的前提下改善电动汽车的低速爬坡能力和起动加速能力 ,提高电动汽车的一次充电续行里程。给出PMSM绕组换接的原理、方法、参数变化 ,分析了绕组换接的动态过程 ,采用计算机仿真方法对比了电动机有无绕组换接对电动汽车起动加速及低速爬坡能力的影响 ,通过样机试验验证了绕组换接的有效性及分析的正确性     

永磁同步电机温升研究

电机温升是电机设计中需着重考虑的因素。温升不仅有关电机绝缘等级、可靠性,同时也会对电机性能产生影响。对于变频电机,过高的温升会带来电机铜损上升、磁铁性能下降等不利情况,这些都是在设计时需要考虑的问题。本文以永磁同步电机为例,探讨电机温升的有限元计算、测试方法以及对设计的影响等。     

基于永磁磁链在线辨识的永磁同步电机无速度传感器控制

在无速度传感器控制条件下,研究了基于MRAS的永磁同步电机永磁磁链在线辨识系统。仅辨识速度和永磁磁链两个参数,使得辨识模型满秩,避免了出现设置不同初值获得不同永磁磁链辨识值的问题,确保了参数估计的收敛性和唯一性。分析了欠秩问题的本质,分别推导了速度和永磁磁链的辨识自适应律。仿真结果表明:该控制系统在转速和负载突变下均能准确跟踪转子的速度,具有良好的鲁棒性和动态性能,同时降低了系统参数敏感性。     

基于RMXPRT和MAXWELL的永磁同步电动机优化设计

利用基于磁路法的RMXPRT软件对一款50kW、200V的永磁同步电动机方案进行优选,得到较为理想的电机方案后将其导入到电磁场有限元分析软件MAXWELL进行优化计算.算法选用遗传算法,以永磁同步电动机的极弧系数、极弧偏心距和永磁体厚度作为优化变量,以气隙磁密、齿槽转矩和永磁体面积作为优化目标.优化后效果明显,对实际应...