基于霍尔传感器的永磁同步电机高精度转子位置观测

为了获得较高精度的永磁同步电机转子位置,提出一种基于开关型霍尔位置传感器的新型转子位置观测算法。当电机低速运行时,采用改进的一阶加速度算法,引入转速与交轴电流估算转子位置;当电机中高速运行时,利用霍尔位置传感器输出的转子位置信号对滑模观测器算法估算的转子位置数值进行分段线性校正,结合改进的一阶加速度算法进行加权平均处理,得到估算的转速和转子位置。实验结果表明,新型观测算法可减小一阶加速度算法滞后性与霍尔传感器安装误差带来的影响,能在宽速度范围内精确地估算电机转子位置,实现永磁同步电机矢量控制系统的高性能控制。     

永磁无刷电机霍尔位置传感器容错控制

针对永磁无刷电机霍尔位置传感器故障问题,提出霍尔位置传感器(单霍尔和双霍尔)故障容错控制方法。任意霍尔信号跳变沿时刻,根据具体霍尔跳变沿类型和当前霍尔状态判别霍尔故障类型;分析永磁无刷电机的机械运动方程,提出3种改进型霍尔传感器故障补偿策略:线性外差法霍尔故障补偿、一阶泰勒算法故障补偿(first-order algorithm)、基于降阶观测器的霍尔故障补偿。将霍尔传感器容错控制策略在方波和正弦波电流控制的永磁无刷电机实验平台上进行测试,验证不同霍尔传感器容错控制策略的性能。实验证明,基于降阶观测器的霍尔传感器容错技术较另外两种方法具有更好的容错性能。     

基于滑模观测器的无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制

为解决无轴承永磁同步电机矢量控制系统中传统机械式传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到其控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,并基于转矩绕组观测电流和其实测电流差值构建滑模面,观测电机反电动势,从而实现转子位置角及转速的精确估算。利用MATLAB仿真软件构建了无速度传感器运行仿真系统,对电机转速、转角信号进行辨识。仿真结果表明:滑模观测器的转角、转速信号辨识精度较高,并能满足无轴承永磁同步电机无速度传感方式的稳定悬浮运行要求。     

霍尔传感器电机测速综合改进技术研究

研究了一种基于霍尔传感器的位置及转速估算改进技术。针对传统霍尔传感器测速方案在不同转速下的测量结果存在较大误差的问题,综合了2种传统算法的优点,在不同的速度区间内采用不同的采样周期,使用动态更新采样周期的方式,有效地平衡了电机在不同转速下对于实时性和采样精度的要求。实验结果与理论分析均表明,相较于传统算法,位置及转速估算改进技术对采样精度和系统动态性能上均有较大提高。     

基于凹函数的BLDCM滑模观测器控制研究

针对传统滑模观测器的高频抖振问题,在分析已有的控制函数情况下,研究了一种新的凹控制函数,并理论证明了采用凹控制函数比已有的控制函数得到的观测反电动势抖振更小。提出了基于凹控制函数的滑模观测器来估算反电动势,并用归一化方法处理该估算反电动势,利用锁相环提取转速和转角信息。仿真结果表明,该方法能准确估算反电动势和转子位置角信息,有效地削弱了抖振,提高了转子位置角精度。     

基于开关霍尔传感器的电机位置及转速估算改进技术研究

提出一种基于霍尔传感器的位置及转速估算改进技术,针对传统霍尔传感器测速方案在不同转速下的测量结果存在较大误差的这一问题,综合两种传统算法的优点,在不同的速度区间内采用不同的采样周期,使用动态更新采样周期的方式,有效的平衡了不同电机转速下对于实时性和采样精度的要求。实验结果与理论分析均表明,相比于传统算法,位置及转速估算改进技术在无论是在采样精度还是系统动态性能上均有很大提高。     

基于定子磁链降阶状态观测的永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定的缺点。文中提出了一种无差拍的永磁同步电机直接转矩控制方案。在一个控制周期内同时精确补偿了给定磁链幅值与实际磁链幅值、给定转矩幅值与实际转矩幅值的误差,实现了磁链与转矩的无差拍控制。为解决永磁同步电机直接转矩控制系统需要转子的初始位置信息以确定定子磁链的初始值这一问题,本文通过构造定子磁链降阶观测器的方法消除初始磁链误差,使永磁同步电机直接转矩控制系统的运行不依赖转子初始位置信息。最后提出了一种适宜于无差拍直接转矩控制算法和定子磁链降阶观测器的基于转子磁链的转速辨识方法。使整个系统实现无速度传感器运行。     

基于自适应观测器的IPMSM无位置传感器控制

在内置式永磁同步电机(IPMSM)的无位置传感器控制系统中,状态观测器的收敛性能与转子位置信息提取环节对驱动系统性能起了决定性的作用。为了提升电机在不同转速运行时估算转子位置信息的精度,提出了一种静止坐标系下的自适应全阶Luenberger观测器用于电机扩展反电动势估算与转速信息提取。通过对全阶Luenberger观测器与自适应转速估算环节的控制参数分级式设计,确保了电机运行于不同转速时估算转子速度的准确性并且抑制了噪声信号对估算转子转速信息的干扰。实验结果验证了所提方法的有效性。     

一种采用霍尔传感器的永磁电机矢量控制

给出了一种基于低精度霍尔传感器检测转子位置与转速的永磁电机矢量控制策略。通过利用霍尔传感器进行速度计算与角度估算的理论分析,运用零阶算法实现了速度计算与角度估算,并使用一阶算法进行改进;使用电阻进行电流采样。实验结果证明,应用改进算法可以获得正弦度更好的电流波形和电机启动能力。     

多级滤波的永磁同步电动机无位置传感器控制

基于滑模观测器的永磁同步电动机无位置传感器控制存在抖振问题。提出通过多级滤波器得到平滑反电势曲线,采用三级相同的低通滤波器串联滤波。该方法避免了传统单级滤波器带来的滤波不干净或过大的问题。然后对滤波后的反电势用锁相环原理提取转速转角信号,避免了传统估算转速转角的复杂性与误差性。本文做了以下分析:观测电流、观测反电势、估算转速转角、动态过程和负载突变运行,结果显示了该改进算法的准确性和有效性。     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机分数阶微积分滑模控制

为了提高永磁同步电机调速系统的控制性能,结合滑模控制与分数阶微积分理论,设计了分数阶积分滑模转速控制器和改进型滑模观测器。针对转速控制器,采用基于反双曲正弦函数的新型趋近律削弱系统抖振,同时分数阶控制为系统提供了更多的控制余度,可以增强系统鲁棒性并进一步减小系统抖振。针对观测器,设计了采用新型趋近律fal函数的滑模观测器来获取反电动势估计值,利用分数阶锁相环技术提取反电动势中的转速和位置信息,有效提高了转子速度和位置的估计精度。通过仿真验证了所提出方法的可行性与有效性。     

12／8极电励磁双凸极电机提前角控制方式的改进

介绍一种基于TMS320LF2407 DSP的电励磁双凸极电机起动系统设计,针对传统的基于CAP中断捕获霍尔位置信号上升沿,从而确定换相时刻的提前角控制方式的不足,提出通过查询方式捕获霍尔信号上升沿,以此确定换相时刻,并通过实验验证了该控制方式的正确性。     

永磁同步电机无速度传感器控制系统研究

介绍了一种基于TMS320LF2808型DSP芯片实现的无位置传感器永磁同步电机全数字控制系统。该系统采用滑模变结构观测器来获得转速和转子位置,与传统的观测算法相比,该方法低速时的转角估计误差显著减少。该系统充分利用了DSP片内资源丰富、运算速度快的特点。实验结果表明系统获得了良好的控制性能。     

基于观测器的无传感器凸装式永磁同步电机的控制

提出了一种基于观测器理论的永磁同步电机无传感器控制方法。文中转子位置通过对磁通的估计而获得，速度反馈信息则通过一个闭环状态观测器进行估计，整个控制策略由一片ＤＳＰ３２０Ｃ２５执行，通过一台２５ｋＷ的电机测试表明，该方法在稳态、暂态条件下均能获得较好的结果。     

PMSM扩展状态滑模观测器及转子位置和速度估算

针对永磁同步电机(PMSM)反电势滑模观测器抖振问题,提出一种基于电流和磁链为变量的 PMSM扩展状态方程的自适应滑模观测器.以实际电流与观测电流之差构成滑模面,当滑模运动发生时,电流观测误差为零,等效控制信号包含磁链误差相关信息.通过反馈矩阵将等效信号输入到磁链观测方程中,磁链观测误差渐进收敛到零.在磁链观测结果中,抖振现象被很好的抑制,转子角度可以由磁链直接计算.分析了速度估计误差对磁链观测影响,并以此为基础进行反馈矩阵的计算.建立了速度自适应率,并采用Lyapunov方法证明了算法的收敛性.仿真和实验结果表明,通过该观测器和速度辨识方法能够准确计算出电机角度和速度,具有良好的稳态精确度和动态性能.     

低分辨率位置传感器永磁同步电机精确位置估计方法综述

伺服电机在装备制造、新能源和家电等领域有着广阔的应用,为得到高精度转子位置信息,通常采用旋转变压器或光电编码器等高分辨率位置码盘,但其价格普遍较高,增加了系统设计成本。而无传感器技术当前还很难全面满足工业及家电等领域的应用要求。低分辨率位置传感器永磁同步电机驱动技术是一种能够保证电机运行性能,同时能有效控制系统成本、提高系统可靠性的转子位置检测技术,受到国内外产业界的广泛关注。介绍开关型霍尔位置传感器的使用方法与工作原理,总结原始霍尔位置信息误差的来源与校正方法;重点讨论基于插值法、同步坐标系滤波器法和观测器法的转子位置/转速估算策略,从提高低分辨率位置传感器电机系统低速性能等方面分析和比较不同估算策略的原理、优缺点、适用范围及应用情况;最后,总结现有研究成果及有待解决的问题。     

Performance evaluation of a velocity observer for accurate velocityestimation of servo motor drives

Because each of the position transducers commonly used in industry, i.e., encoders and resolvers, do not inherently measure an instantaneous velocity, some signal processing technique is generally required to improve the accuracy of velocity estimation at each sampling instant. This estimated signal is then used as the velocity feedback signal for the velocity loop control. The differential position technique commonly used in industry for velocity estimation suffers from a large quantization error and, therefore, limits the servo control loop bandwidth. This paper presents both the theoretical analysis and experimental verification of a scheme that uses a closed-loop observer for velocity estimation. The results have shown that the quantization error in the velocity feedback signal can be reduced dramatically when a closed-loop observer is used for velocity estimation. The results also shown that, at low speed, the velocity estimation could be improved with a simple compensation scheme     

永磁同步电机无位置传感器混合控制策略

转子位置混合观测策略对于实现无传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)全速域运行非常关键。针对IPMSM无传感器矢量控制系统,提出一种由高频信号注入法与反电动势模型法的位置误差信息相融合的混合观测方法。低速运行时注入脉振高频电压信号,通过对高频电流幅值处理获得转子位置误差信号,中高速运行则通过反电动势模型滑模观测器获得位置误差信息,对两种方法所得位置误差信号进行归一化处理,并根据运行转速对归一化后的位置误差信号以加权的方式进行信息融合。通过一个软件锁相环获取混合位置观测值,并分析混合观测器的稳定性及参数设计。最后通过2.2kW IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。     

基于模糊控制的低成本无刷直流电机控制方法

为降低无刷直流电机控制器的成本,设计了一种无需高精度光电编码器,仅使用低成本的霍尔位置信号进行测速的速度控制方法,在其中通过使用模糊控制,解决了由于速度采样率不均衡引起的调速性能差和系统不稳定的问题,使用Simulink软件对该方法进行了仿真试验,并将此应用于单调速工业平缝机控制系统,在控制系统中使用了TI公司的TMS320F28027 DSP芯片.实验结果证明,系统工作稳定,速度调节性能良好.     

An adaptive sliding-mode observer for induction motor sensorless speed control

An adaptive sliding-mode flux observer is proposed for sensorless speed control of induction motors in this paper. Two sliding-mode current observers are used in the method to make flux and speed estimation robust to parameter variations. The adaptive speed estimation is derived from the stability theory based on the current and flux observers. The system is first simulated by MATLAB and tested by hardware-in-the-loop. Then, it is implemented based on a TMS320F2812, a 32-bit fixed-point digital signal processor. Simulation and experimental results are presented to verify the principles and demonstrate the practicality of the approach.