基于定子磁链间接计算的内置式永磁同步电机无位置传感器鲁棒性提升控制

提出一种适用于高铁牵引系统优化同步调制区的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略。基于磁链间接计算法,对交直轴电流进行估计并用给定磁链代替估计值,降低了对估计磁链幅值的依赖性。在此基础上,考虑到电机参数变化对转子位置估计性能和系统鲁棒性的影响,基于d轴电流和电压误差,实时计算永磁体磁链和交轴电感偏差系数,并实时对改进后间接磁链法中的定子磁链计算、交直轴电流估计和负载角估计环节进行参数修正,从而提高参数变化下的转子位置估计精度。基于此构建RTLAB硬件在环的IPMSM矢量控制系统,实验结果表明：改进后的间接磁链计算法能够有效降低优化同步调制下的转子位置估计误差,增强系统鲁棒性。     

基于高频信号注入的永磁同步电动机的无传感器控制及位置估计误差补偿

本文所分析的脉振高频电流注入法,是只在估计转子坐标系的d轴上注入高频电流信号,通过检测高频电压的幅值,获取转子位置误差信号,经过信号处理来提取转子位置信息。同时,从理论上分析了转子位置的估计误差,推导了转子位置估计误差的表达式。为了减小转子位置观测器及电流环PI调节器对转子位置估计误差的影响,提出了转子位置误差补偿策略。通过Matlab/Simulink对系统进行了仿真分析,结果证明改进后的电流调节器和转子位置信号提取过程的有效性,提高了转子位置估计的精度,实现了在全转速范围内对转子位置和速度的估计.即使参数变化较大,也可以很好的跟踪转子的位置,使得永磁同步电动机无传感器控制系统的精确性和稳定性得到提高。     

基于非线性拟合单位电流最优输出功率的永磁同步电机位置估计误差补偿策略

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)参数变化影响转子位置估计精度问题,提出了一种基于单位电流最优功率输出的位置估计误差非线性补偿策略。首先,分析了电机参数误差特别是电感误差对位置估计精度的影响,建立了位置估计误差与单位电流输出功率的关联模型,推导出电感误差与最优输出功率的关系模型。然后,结合功率模型构建了基于多项式的电感误差非线性模型,利用少量测试点拟合该多项式模型,即可辨识电感误差用于准确补偿位置估计误差。所提方法实现简单,不依赖电机参数,能有效克服噪声干扰。最后,仿真与实验结果验证了提出补偿策略的有效性。     

基于参数辨识的永磁同步电动机无位置传感器控制

研究了基于参数辨识的永磁同步电动机无位置传感器控制算法。通过逆变器向电机绕组注入电压激励,根据其响应的电流来离线辨识电机的定子电阻和交轴电感。为了避免逆变器死区引起的辨识误差,采用差分的方式进行信号注入。利用辨识得到的电阻和电感值进行动态磁链的估计,结合软件锁相环估计出转子位置,从而能够在电机参数未知的情况下实现永磁同步电机的无传感器运行。通过实验验证了参数辨识算法和无传感器算法的有效性。     

无刷直流电机转子位置估计误差分析及补偿

基于开环观测模型的磁链函数转子位置检测方法实现简单,可拓宽无刷直流电机(BLDCM)无位置传感器控制系统低速检测范围,但电机参数变化和测量误差会引起转子位置估计误差。因此,对转子位置估计误差进行了深入分析,采用离线标定、在线查表的位置误差补偿方法减小位置估计偏差,拓宽低速检测范围,并进行了试验验证。该误差补偿方案可解决电流、电压传感器检测误差及电阻电感参数测量误差对位置估计的影响,并且易于实现。     

基于旋转高频电压注入的永磁同步电机转子初始位置辨识方法

内置式永磁同步电机(IPMSM)广泛采用旋转高频注入法辨识转子初始位置,但其辨识精度受到数字控制采样和计算延时、PWM输出延时以及信号解调过程中滤波器环节产生的相位延时等因素的影响。该文在对各因素产生的影响进行分析的基础上提出一种统一补偿算法。该补偿算法利用相关影响因素对正序电流和负序电流产生相位影响所具有的相关性,通过提取正序电流信号中的相位偏差,对负序电流信号的相位进行统一补偿,以提高位置观测精度。为区分转子磁极极性,提出基于电流闭环控制的饱和电感量极性判断方法。该方法在极性辨识过程中,为使电机处于静止状态,将交轴(q轴)电流控制为0,通过施加不同的直轴(d轴)电流,比较计算得到对应的电感值,并据此达到极性判断的目的。实验结果验证了误差补偿和极性判断算法的有效性。     

新型同步开关磁阻电机无位置传感器控制

结合开关磁阻电机与同步磁阻电机的优势，提出了一种同步开关磁阻电机(SSRM)。使用高频注入法实现无位置传感器控制，SSRM交叉饱和现象严重，传统的高频注入法因忽略了局部磁饱和而产生较大的转子位置估计误差。提出一种交叉饱和电感补偿算法，通过有限元仿真获得不同电流下的电感参数，引入交叉饱和系数，对高频q轴电流分量进行补偿，修正局部磁饱和引起的d轴位置观测误差，通过实验验证了该无传感器控制方法的有效性。     

SOGI级联SFNF的高频注入无传感器电机控制方法

针对传统脉振高频电压注入法同时应用带通滤波器和低通滤波器导致相位偏移和位置估计误差大的问题,提出一种级联二阶广义积分器(SOGI)和单频陷波器(SFNF)的改进方法,实现位置误差信号的精确和实时提取。研究了脉振高频电压注入法位置观测闭环传递函数的幅频特性,利用SOGI的选频特性提取高频交轴响应电流,并利用SFNF的陷波特性滤除注入信号二次谐波,替代了传统误差信号提取环节中的带通滤波器和低通滤波器,参数整定简便,具备兼顾滤波精度和带宽的优势。搭建实验平台对传统误差信号提取策略和所提SOGI级联SFNF策略进行对比,实验结果表明,本文所提改进方法的响应速度和位置估计精度相比传统方法均有提高：在转速突变过程中转速估计误差降低5.9 r/min,转子位置误差降低0.11 rad;在突加负载时,转速估计误差降低3 r/min,转子位置误差降低0.08 rad,响应调节时间缩短42%,有效提高了位置观测精度和系统的动态响应性能。     

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。     

一种内嵌式永磁同步电机启动策略

针对基于高频电压信号注入法的内嵌式永磁同步电机低速无位置传感器控制系统无法估计转子初始位置导致电机启动运行困难的问题,提出了一种内嵌式永磁同步电机启动策略.该策略通过向d,q轴注入高频脉振三角波电压信号,利用连续信号的解调思想傅里叶分解高频响应电流进行信号调制,获取角度误差信息,采用Luenberger观测器代替单PI...     

带离线参数辨识的降阶观测器PMSM无位置传感器控制

提出了一种带有离线参数辨识的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制方案。使用改进的基于解耦PMSM模型降阶反电动势观测器来估计转子位置与速度,提出一种极点配置方案,简化了降阶观测器的结构,同时分析了模型参数变化对位置估计误差的影响并且基于稳定性分析推导出交轴电流允许的极限值。在电机静止状态下,使用递推最小二乘方法将需要的电气参数离线辨识出来以供观测器使用,定子电阻和直交轴电感三个参数的辨识误差均在6%以内,能够满足应用需求。最后,通过实验验证了整个方案的可行性,电机转子位置估计误差在4°以内,速度估计误差在20 r/min以内,所使用的无传算法具有良好的动态性能。     

基于高频电压注入法的PMSM离线参数估计方法

针对永磁同步电机参数的离线估计问题,提出一种基于高频电压注入法的电机静态离线参数估计方法。将电机模型等效为转子旋转坐标系(d-q轴)电路,并在d,q轴上注入带直流偏置的高频交流电压信号。采集电机反馈的d轴或q轴电流,结合由电流控制器转换得到的d轴或q轴电压,通过伏安法来计算定子电阻。对d轴和q轴电压和电流信号进行傅里叶变换,获得信号的幅值和相位,从而计算电机总阻抗,进而估计出定子电感。实验结果表明,提出的方法能够精确估计出电机参数,具有可行性。     

基于新型高频注入的永磁同步电机无传感器控制

脉振高频电压注入法(PHFVI)利用在电机中产生的凸极效应有效解决了电机无传感器控制在零低速范围内的许多难题。针对永磁同步电机(PMSM)在零低速范围内的PHFVI控制策略存在的动态性能差及估计误差大问题,在传统方法的基础上,提出了一种新型PHFVI,在对高频信号的电流响应进行信号解调时,同时考虑了估计同步坐标系中的直轴分量与交轴分量,且转速与转子位置的获取过程中使用了锁相环(PLL)技术,理论分析并建立PMSM数学模型后,对PLL的设计过程进行了严格的推导。最后,对整体设计方案进行了全面的仿真,仿真结果证明PMSM在新型高频注入法下的动态性能更好,估计误差更小,鲁棒性更强。     

永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对永磁同步电机转子初始位置检测已有方法存在的电机"抖动"、对电机参数依赖性强、高频电流信号数学处理算法复杂等问题,提出一种基于高频电压信号注入法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法通过对三相高频电压信号的电流响应进行低通滤波,比较三相电流响应幅值的大小关系,依据转子位置角θ对三相高频电流响应信号幅值的调制规律,得到电机转子初始位置信息,最后利用电机磁路饱和效应区分电机转子NS极性。理论分析及实验表明,该方法能准确检测出电机转子初始位置信息,电机转子不会发生"抖动",检测方法对电机参数依赖性低,电流处理算法简单,不需要额外增加硬件电路,检测误差较小,可满足永磁同步电机的平稳起动要求。     

高频脉振信号注入永磁同步电机无滤波器初始位置辨识方法

针对传统高频信号注入永磁同步电机转子初始位置辨识方法中滤波环节产生的相移影响最终辨识精度的问题,提出一种无滤波器高频脉振信号转子初始位置辨识方法.该方法较传统利用低通滤波器分离高频信号分量方法,改进为利用估计直轴和估计交轴响应电流信号进行解调,去除高频分量,对解调后的信号进行锁相,辨识出转子初始位置.提出利用磁路饱和效...     

基于高频电流注入法的SPMSM初始位置检测

提出了一种基于脉振高频电流信号注入法的表贴式永磁同步电机的初始位置检测方法.通过在电机估计直轴注入一个高频电流信号,再检测电机估计交轴的高频电压响应,得到转子位置误差角信息.通过PI调节器将该误差调节至零,从而实现了表贴式永磁同步电机的初始位置检测.对该方法进行了理论推导和仿真,并在试验平台上进行了验证.试验结果表明,该方法可较精确地得到电机的初始位置,并具有结构稳定、易于实现的优点.     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。     

两相导通型永磁无刷直流电机低速瞬时转矩观测

针对无位置传感器两相导通型永磁无刷直流电机(BLDCM)低速情况下观测瞬时转矩问题,提出一种无位置传感器BLDCM两相导通模式下注入高频电流连续观测瞬时转矩新方法。基于两相导通模式下电机的高频信号模型,构建转子位置角观测器,得到转子位置角观测值;根据瞬时转矩与转子位置角、反电动势系数及定子电流之间的函数关系,连续观测出瞬时转矩。为了消除交轴电感变化对瞬时转矩观测的影响,基于高频信号模型进一步观测出交轴电感,并对瞬时转矩观测模型中电感值进行实时更新。实验结果表明,采用所提瞬时转矩观测器允许驱动系统无位置传感器方式运行于低转速,甚至零转速。     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制EI北大核心CSCD

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。     

高频脉振电压注入法的转子位置估计误差补偿

在考虑定子电阻及交叉耦合项的条件下对高频脉振电压注入法进行理论分析,推导出转子位置误差表达式,并对估计位置进行误差补偿,提出了高频脉振电压注入法的位置估计误差补偿策略。该方法与传统的脉振高频电压注入法相比,考虑并减小了定子电阻以及交叉耦合项的影响,使高频脉振电压注入法对永磁同步电机运行在中低速下时的转子位置估计更加准确。仿真验证结果表明了该方法的有效性。