无位置传感器的开关磁阻电机转子位置检测技术

转子位置检测是开关磁阻电机调速系统的重要环节,直接位置检测技术能够提供稳定的转子位置信号,但需要增加附加的机械结构,从而限制了开关磁阻电机的应用范围.目前,无位置传感器检测技术是开关磁阻电机研究领域的热点之一.全面介绍了国内外开关磁阻电机无位置传感器检测技术的研究现状,详细阐述了每一典型检测方法的原理,对其优缺点及适用范围进行了详细讨论与客观评述,并展望了其发展趋势.对新型无位置传感器检测技术的研究具有重要的参考价值.     

电机转子位置传感器的评述与发展趋势

电机作为一种常见的电力驱动装置,广泛应用于航空航天、工业自动化、家用电器等场合。随着应用范围的扩展及研究的深入,开关磁阻电机、永磁同步电机、无刷直流电机等新型电机相继被提出。这些电机的控制均离不开转子位置信息。位置传感器是工程中最常用的转子位置检测装置,其环境适应性及检测精度将直接影响电机控制的各项性能。对目前应用较广的位置传感器归纳总结,阐述其工作原理。通过对各类传感器特性的分析探讨其应用场合,并对发展趋势进行了展望,以期对电机位置传感器的选用及研究提供参考。     

基于滑模观测器的单绕组多相无轴承电机无位置传感器控制

针对单绕组多相无轴承电机的特点,讨论了此类电机中悬浮平面电流对电机转子位置带来的扰动,建立了基于滑模观测器的检测模型和控制算法,实现了单绕组多相无轴承电机的无转子位置传感器运行。文中采用饱和函数代替开关函数,并设计了随转速变化的低通滤波器,取得了良好的观测效果。该方法克服了传统基于电机模型的无位置传感器控制方法对电机参数的依赖性,抑制了由无轴承电机悬浮平面耦合带来的固有扰动,提升了无轴承系统的鲁棒性。实验结果表明系统采用该观测器进行转子位置及速度观测后,具有较好的静、动态性能,验证了滑模观测器在单绕组多相无轴承驱动系统无位置传感器中应用的正确性和可行性。     

电感和电容传感器在磁悬浮陀螺检测中的应用

磁悬浮陀螺仪是一种新兴的惯性导航器件,对其转子位置的有效检测是实现陀螺惯性导航作用的关键.在分析电感传感器磁性能及电容传感器介电性能的基础上,设计了应用于磁悬浮陀螺转子检测的差动式检测电感和检测电容,并对两种传感器非电学量到电学量的转换进行了计算,将其用于转子位移以及偏转角度的检测,最后对实验结果进行了分析.设计的传感...     

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。     

无刷直流电动机无传感器转子位置估计方法

无位置传感器无刷直流电机是无刷电机的发展方向。无传感器位置检测方法主要有反电势法,定子三次谐波法和电感法等。一般来讲,反电势法与定子三次谐波法比较成熟,但是电机静止或者低速时,位置检测困难。该文叙述了电机起动或者低速时的转子位置估计方法,即定子电感法和速度无关位置函数法。它为无位置传感器无刷直流电机的转子位置检测,尤其对电机起动以及低速时转子位置检测提供了解决方案。     

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.     

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。     

基于DSP的开关磁阻电机无位置传感器控制

传统开关磁阻电机(SRM)调速系统采用位置传感器,使系统结构的复杂度加大、成本提高、可靠性降低,因此给其推广应用带来了诸多限制.无位置传感器控制直接利用电机的电压和电流信息间接确定转子位置,从而使系统结构更加坚固.这里采用高性能DSP实现无位置传感器控制,首先建立电机的磁链模型,然后利用磁链、相电流对转子位置进行了估算.实验结果证实了位置观测误差小,系统动态特性好,且允许加负载启动,方案简单可靠、有效可行.     

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。     

基于电力电子系统集成概念的传感器模块技术

在电力电子系统集成的基础上,提出了一种能够实现电机端电压和电流、转子位置和速度、磁通和转矩检测的概念性集成传感器模块,讨论了利用凸极跟踪方法实现转子位置自检测的原理。实验表明,这种传感器集成方式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和速度,实现了位置,速度传感器与电机本体的集成。以此为基础设计出的概念性的集成传感器模块可配合集成化的电力变换模块,方便、简洁和可拓展地构成高性能的电力电子转动应用系统。     

集成位置传感器用于混合式步进电动机位置的检测

混合式步进电动机伺服系统转子的位置检测，可以用传统的外配位置传感器或基于理论算法的无位置传感器方案，但是存在许多问题，文章给出了一种新型的集成位置传感器的设计方案和理论依据，实验验证了方案的合理性、正确性，有实际意义。     

Industrial application of position sensorless active magnetic bearings

Active magnetic bearings (AMBs) are applied to turbomolecular pumps (TMPs) and milling spindles. However, their application areas are limited because they are costlier and require larger space than conventional mechanical bearings. Omitting position sensors from AMBs is one of the promising methods to solve such problems. An additional merit is that rotors can be shortened to have a higher critical speed by removing sensor targets from the rotor. The sensorless operation of AMBs has already been achieved in several instruments developed for experimental study. In this research, the sensorless magnetic suspension method is applied to a TMP manufactured as an industrial product, and it is demonstrated that sensorless AMBs can suspend a high-speed rotor.     

A current sensorless drive system of a synchronous motor with a low‐resolution position sensor

High‐performance drive of synchronous motors such as a permanent magnet synchronous motor and a synchronous reluctance motor can be achieved by current vector control. In such drive systems, the armature current is controlled as a sinusoidal waveform based on rotor position information from a high‐resolution position sensor, and the current vector (d‐ and q‐axis currents) is suitably controlled by current feedback control. This paper proposes a current sensorless drive system with a low‐resolution position sensor in order to simplify the SM drive system. High‐performance current control is achieved in the proposed drive system, where the current sensors are eliminated and the simulated currents are used for current control. The low‐resolution position sensor is used instead of a conventional high‐resolution position sensor, and the higher position information is estimated. The steady‐state and transient characteristics are examined in several experiments with respect to the synchronous reluctance motor and the interior permanent magnet synchronous motor. It is confirmed that sinusoidal current drive, high‐performance current vector control, and speed control can be achieved by the proposed drive system. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(4): 34–43, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10072     

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。     

磁旋转编码器在永磁同步电机位置测量中的应用

为了检测永磁同步电机磁极位置,在电机位置传感器安装之后要对其进行初始定位.根据电机反电动势信号与电机位置角的关系,利用电机反电动势过零信号来定位磁旋转编码器.根据这一方案,无需调整编码器的安装位置即能够确定磁旋转编码器所输出的绝对角度与电机位置角的关系.测试结果还表明,根据磁旋转编码器输出的绝对角度,在电机刚开始转动时就能够精确检测出电机磁极的初始位置,其分辨率能够满足课题要求.     

电机转子位置检测方案评述

转子位置实时检测是调速系统实现闭环控制的重要组成环节,传统的以安装位置传感器的交流调速系统已不能适应当前科技发展和实际应用的需要,无位置检测技术成为对调速系统研究的热点。文中就几种典型的无位置检测方案作了原理性的介绍,并对各种方案进行了客观的评估。     

内置式位置传感器在混合式电动机系统中的应用与研究

提出了一种应用于混合式步进电动机闭环驱动的内置位置传感器技术,利用气隙比磁导法分析了这种新型传感器的工作原理,在此基础上提出了利用步进电机磁阻变化实现连续转子位置的检测方法,为实现步进电动机自同步闭环控制奠定了基础。     

基于自适应滑模观测器无位置传感器PMSM控制方法研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制存在的转子位置与转速估计精度不高的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器。滑模自身机制引起的系统抖振问题是影响电机转子位置与转速估计的最大因素。为了降抖减振,采用连续的sigmoid阈值函数代替sign符号函数;提出一个反电动势自适应估计环节代替传统的低通滤波器,提高反电动势估计精度;此外为了降低转子位置及其转速的估计误差,采用锁相环对其进行估计。最后,基于200W的PMSM搭建实验平台对上述改进算法进行验证。结果表明:电机转子位置与转速估计稳态误差分别为0.129 rad、79 r/min,能够实现无位置传感器PMSM高精度控制。