静态负序电流对高频信号注入法估计转子位置的影响及应对策略

高频信号注入法是利用高频电流的负序分量来估计电机转子位置的。由于电机的不对称因素的存在,使得负序电流中含有与转子位置无关的分量,这种静态负序电流会给转子位置的估计带来困难。本文分析了静态负序电流产生的原因及其在高频信号注入法的应用中所造成产生的影响,并提出了相应的解决措施,实验证明这些措施取得了很好的效果。     

饱和凸极及绕组非对称性对高频信号注入法估计转子位置的影响

永磁电机除了物理凸极,还存在由于磁路饱和所产生的饱和凸极,饱和凸极主要对定子漏电感产生影响;电机绕组在物理上也可能不对称,从而产生一个椭圆形的旋转磁场.这两种因素的互相作用,使得高频负序电流的谐波含量增加,给转子位置的估计带来误差.本文对这一问题进行了理论研究和实验验证.初步阐释了负序谐波电流产生的原因及造成的影响,并...     

纯延时滤波器提取高频注入响应在无位置传感器IPMSM系统中的应用

针对现有高频注入法估计永磁同步电机转子位置信号处理过程中信噪比低、相位滞后大等缺陷,提出一种用纯延时滤波器在静止坐标系下提取高频电流,在高频注入电压同步坐标系下提取负序高频电流,估计转子位置的设计方法,在此基础上,给出一种根据最小闭环谐振峰值设计准则设计锁相环参数的方法 ,且根据高频负序电流的幅值对位置误差信号进行标准化处理,克服了高频负序电流幅值变化对锁相环性能的影响。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制实验平台,验证了该方法的有效性和可行性。     

基于旋转坐标系解调的内置式永磁同步电机旋转高频注入法位置观测

旋转高频注入法作为内置式永磁同步电机(IPMSM)在静止和低速范围内位置观测的典型方案,具有较好的稳定性,但其观测精度受到数字控制延时和解调滤波延时的影响,使得位置观测精度受到限制。针对此,该文提出一种基于旋转坐标系的高频电流信号提取和位置解调方案,并通过正、负序高频电流相位关联信息,实现控制延时和解调延时的自动补偿,提高旋转高频注入法的位置解调精度。本方案同样在静止坐标系下进行高频电压信号的注入,但高频信号提取和位置解调过程却以估算的转子同步旋转坐标系为参考,在此坐标系下,正、负序高频电流具有相同的频率,从而使得解调延时对正、负序高频电流具有相同大小的相位影响,为通过正序高频电流相位信息消除负序高频电流相位误差提供了条件,进而提升转子位置的解调精度。18kW IPMSM的实验结果验证了本方案的有效性。     

基于相电流正负序分量相角差的高精度内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法

对内置式永磁同步电机(IPMSM)转子静止初始位置检测技术进行研究,提出一种基于高频信号注入法的高精度IPMSM初始位置检测方法。该方法通过向电机绕组中注入高频旋转电压信号,通过带通滤波器得到高频电流响应,利用同步旋转坐标变换将高频电流响应的正、负序分量进行分离;然后分别对三相高频电流正、负序分量的相角进行最小二乘估计,利用任意一相高频电流正、负序分量的相角差提取出转子的位置信息;最后通过磁路饱和效应对转子N、S极性进行辨别。该方法具有较高的检测准确度,平均检测误差约为1.73°电角度,对一台11 k W的内置式永磁同步电机的实验表明了该方法的正确性。     

逆变器寄生电容对永磁同步电机无传感器控制的影响

逆变器非线性特性会对基于高频注入法的永磁同步电机转子位置和速度观测产生影响,不利于电机的精确控制。在分析逆变器非线性特性中寄生电容效应及其对高频载波电流响应影响的基础上,提出了一种旨在减小此非线性影响的新颖补偿方法。此方法直接利用高频电流响应中的正序电流分量对包含转子位置信息的负序电流分量进行补偿,使作为位置观测器输入的误差信号更为精确。仿真和实验结果证明了此补偿方法的正确性,有效提高了转子位置检测精度,且具有良好的动稳态性能。     

改进的面贴式永磁同步电机转子初始位置检测

针对基于常规的高频注入法在检测永磁同步电机(PMSM)转子初始位置时,存在位置估算结果可能反向的问题,根据定子铁心的非线性磁化特性,提出了一种转子永磁体N/S极极性判定和转子初始位置检测的方法.通过对高频电流负序分量的分析,提取转子凸极位置信息,并利用旋转电流矢量幅值变化的情况,完成转子永磁体N/S极极性判定,解决了常规高频注入法存在的问题,准确检测出转子的初始位置.通过对一台面贴式PMSM的转子初始位置检测实验,验证了该方法的有效性.     

高频电流SDFT解调的无位置传感器控制

为了克服传统高频注入分析方法中受滤波器滞后及带宽响应影响而导致实际转子位置的辨识精度降低的缺点。提出一种基于滑动离散傅里叶变换(SDFT)的高频电流解调新方法,该方法无需分离出高频电流负序分量且与注入信号相位无关,通过SDFT提取出高频电流幅值,利用幅值关系得到转子位置误差信号,结构简单易于数字实现。通过仿真和实验验证了该控制策略的有效性。     

基于脉振电压法的永磁同步电动机的初始位置检测

描述了一种通过注入高频脉振电压来估计永磁同步电动机的转子的初始位置的方法.先分析电机在转子坐标系下磁链和电流的非线性饱和特性并用泰勒极数来描述这种特性,再通过分析高频电流响应,其中,交轴电流的基波分量中包含转子的位置信息但存在多解问题,直轴电流的二次谐波分量包含着极性信息可以有效地滤掉无效解.根据该原理设计一个 PI 控制器,可以快速地使估计坐标系逼近到转子坐标系,即交轴电流的基波分量趋向于零,直轴电流的二次谐波分量趋向于最小值,估算出初始位置的真值,从而实现电机转子的初始定位.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于转子凸极跟踪的无位置传感器永磁同步电机矢量控制研究

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,研究了一种基于凸极跟踪的转子位置自检测方法.文中讨论了高频电压信号的注入方式、提取,包含转子位置信息的高频负序电流的外差解调算法以及转子位置跟踪观测器的构成,并对一台内插式永磁同步电机采用旋转高频电压信号注入方式检测转子空间凸极的信号提取全过程进行了实验研究,成功地实现了该电机的无位置传感器矢量控制运行.实验研究表明,基于凸极跟踪的转子空间位置检测方法能准确地观测出转子的空间位置和速度,以此机理实现的永磁同步电机无传感器矢量控制也具有良好的静、动态运行性能.     

永磁同步电机转子位置辨识研究

传统脉振高频电压信号注入法在估计永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)转子位置时,因无法辨识转子N/S极而存在位置估算可能相反的问题。利用电机磁场的饱和效应,提出了一种新型转子位置辨识方法,通过分析包含转子位置误差信息的二次高频电流分量,对转子永磁体磁极极性进行判别,结合传统方法,准确辨识出转子位置。对一台凸极式PMSM进行了转子位置估计实验,验证了该方法的有效性。     

空调压缩机低速无位置传感器控制策略

由于空调压缩机内部含有腐蚀性制冷剂,无法安装位置传感器,传统的恒流频比(I/f)方法在中、高速以下运行时,存在控制精度低、响应慢等问题。针对这一问题,提出了基于脉振高频正弦电压注入策略。通过对电流信号进行处理,获取得到转子位置、磁极方向信息。引用了锁相环(PLL)位置跟踪策略以降低对电机参数与检测精度的依赖性。为检测出转子磁极方向,提出了一种对正、负半轴的直轴高频电流信号分别进行积分、比较的转子磁极方向识别策略。仿真与实验结果表明该方法能在低速条件下对转子位置快速跟踪,鲁棒性强。     

卡尔曼滤波用于低速下PMSM检测转子位置

将卡尔曼滤波理论和高频信号注入法结合起来,利用高频信号注入法检测电机凸极效应跟踪转子位置,设计卡尔曼位置观测器,消除系统噪声和测量噪声的影响,来准确观测低速及零速情况下无位置传感器永磁同步电机的转子位置。通过仿真验证表明,在有系统噪声和测量噪声的情况下,基于卡尔曼位置观测器的脉动高频信号注入法能够有效去除干扰噪声,精确地跟踪转子位置。     

零速和低速下永磁同步电机转子位置估测方法

基于转子凸极追踪的思想。在永磁同步电机定子绕组注入高频电压，对提取的电流进行坐标变换，获得转子位置信息。将该信息送入特别设计的转子位置估测器中，可以得到转子的精确位置。设计转子他置估测器的结构和算法，对其进行仿真研究，仿真结果证明了该方法的正确性。     

零速和低速下永磁同步电机转子位置估测方法

基于转子凸极追踪的思想,在永磁同步电机定子绕组注入高频电压,对提取的电流进行坐标变换,获得转子位置信息。将该信息送入特别设计的转子位置估测器中,可以得到转子的精确位置。设计转子位置估测器的结构和算法,对其进行仿真研究,仿真结果证明了该方法的正确性。     

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。     

基于基波PWM激励和简化电流斜率测量的多相永磁同步电机转子位置估测技术

当前基于逆变器基波脉宽调制激励的双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)无位置传感器的算法无需注入高频信号即可实现低速和零速控制。但是,该方法在非零电压矢量期间需要多次对电流进行采样,算法的实施比较复杂,对硬件要求较高,阻碍了这种方法在工业中的实际运用。为此,本文研究了一种改进算法。该方法直接利用DTP-PMSM本身的凸极效应,从静止坐标系下,以同步采样的方式提取相邻两个PWM周期内平均电流变化率,进而实现转子位置估测。此新方法实现了为位置估测进行的电流采样与为电流环控制进行的电流采样之间的同步,大幅降低了算法的实施难度。论文最后通过仿真验证了所提新方法在低速和零速运行条件下的有效性。