适用于高速永磁同步电机的带速重投策略

为提高永磁同步电机(PMSM)高速运行时转子速度和转子位置辨识精度,减小重投时电流冲击,此处提出了一种改进短路电流法.该方法在电机惰性运行工况下,逆变器下桥臂注入3次零电压矢量,合理设置注入脉冲间隔,采样电机三相定子电流.根据两次短路电流矢量相角变化,推测第3次短路电流矢量相角的所有可能,将测量所得到的第3次短路电流矢量相角与推测结果对比,获得电流矢量在第2,3次零电压矢量间隔期间的真实旋转角度和旋转方向,计算得到电机转速和转子位置.最后,在4.8 kW PMSM实验平台进行实验,实验结果验证了该方法的有效性.     

惰行状态下的地铁PMSM转子初始位置辨识策略

永磁同步电机（PMSM）因其具有高效率、高功率密度等特点，成为新一代轨道交通牵引系统的发展方向，其中，惰行状态下的电机转子初始位置和频率辨识方法研究是PMSM无位置传感器控制技术的重要组成部分。因此，首先研究了零电压矢量单脉冲法和双脉冲法，当PMSM处于惰行状态时，通过将三相逆变器所有下桥臂短路1个或2个脉冲，根据短路响应电流获取转子初始位置和频率。在此基础上，提出一种零电压矢量脉冲法短路时间的选取方法和零电压矢量复合脉冲法，确保处于不同惰行频率下的PMSM均可以稳定地重新启动。通过Matlab/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心进行试验，结果表明：处于不同频率下的PMSM，均可以稳定地重新启动，启动时的频率辨识误差小于0.6 Hz，转子位置辨识误差小于5°。     

永磁同步电机无速度传感器及带速重投控制

永磁同步电机(PMSM)具有功率和转矩密度高等特点,已广泛应用于大功率、重负载等变频驱动领域,其中无速度传感器矢量控制和带速重投控制技术为重要部分.为此介绍一种基于反电动势锁相环控制的转子位置和转速估算方法及定子电压前馈控制策略,实现了PMSM无速度传感器矢量控制及带速重投控制.实验结果验证了该估算方法和控制策略的正确...     

一种基于零矢量调节的五桥臂逆变器调制方法

针对五桥臂逆变器传统调制方法存在的电压利用率低、有大量电压反向脉冲、开关损耗大等问题,提出一种基于零矢量调节的调制方法,该方法借鉴空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,通过调节整合两逆变器的零矢量分布,统合考虑公共桥臂脉宽需求,使其同时满足两台交流电机的需求。仿真和实验结果表明,该方法能实现两台交流电机在不同转速下的独立控制,且与传统调制方法相比,逆变器的电压利用率可提高一倍,电压反向脉冲和一个采样周期内开关动作次数均显著减少,从而验证了所提方法的有效性。     

同步磁阻电机无位置传感器控制系统研究

针对同步磁阻电机的特点设计相应的无位置传感器矢量控制系统。零速和低速时采用脉振电压高频信号注入法,在估计坐标系的q轴注入高频电压信号,使用估计d轴的高频电流信号进行位置估计。中速和高速时使用静止坐标系下的扩展反电动势法进行位置估计。达到电压限制时主动降低q轴电流满足电压限制,同时增加d轴电流绝对值实现恒转矩运行。实验结果表明,所设计的位置估计系统具有一定的抗扰动能力,可以很好地进行全速度段的转速和位置估计。     

感应电机新型自适应矢量控制极低速与零速稳定性研究EI北大核心CSCD

基于传统转速自适应律全阶观测器的感应电机无速度传感器矢量控制在极低速和零转速情况下不稳定的问题,该文提出新的反馈增益矩阵和新型转速自适应律的设计方法。逆变器非线性电压误差和定子电阻参数变化是造成电机极低速和零速不稳定的根本原因,其导致定子励磁电流误差增大,进而影响转子磁链误差增大,最终致使忽略磁链误差项的传统转速自适应律不再适用。因此,尽可能减小励磁电流误差和设计新型转速自适应律是确保感应电机极低速和零转速稳定的关键。通过添加数学公式上励磁电流误差项为零限制基于励磁电流误差收敛设计的反馈增益矩阵;并且推导出相比传统转速自适应律下的无近似和省略部分的新型转速自适应律,从而达到在改良后的全阶磁链观测器和新型转速自适应律下感应电机矢量控制全速度稳定的效果。通过3.7kW感应电机的dSPACE控制实验平台对该方法进行验证,该方法在额定负载条件下极低速和零转速下能稳定运行,表明该方法具有很好的稳态和动态性能。     

交直流混合微电网TNPC变换器的死区电压矢量偏差及修正

对T型中点箝位型双向变换器在矢量空间中的死区电压矢量偏差进行分析,总结其发生规律,并根据参考电压矢量的位置和幅值得到提前修正的指令电压矢量。从线性调制空间到过调制空间得到相应的伏秒特性方程的调整办法。同时,考虑到系统在动态扰动下可能引发的欠补偿或过补偿,引入一个补偿深度的调节因子,实现脉宽调制(PWM)指令电压矢量的自适应修正。该方法可推广到有更多电平的变换器中,避免了采用传统PWM脉冲宽度整形法时出现的脉冲损失或饱和问题。     

基于无滤波器方波信号注入的永磁同步电机初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)初始位置检测中,传统的基于凸极跟踪的短脉冲电压注入法难以确定脉冲宽度和幅值、实现困难、二次谐波分量法信噪比低的缺点,提出一种基于无滤波器方波信号注入的IPMSM初始位置检测方法。首先通过向观测的转子d轴注入高频方波电压信号,采用无滤波器载波信号分离方法解耦位置误差信息,通过位置跟踪器获取磁极位置初定值;然后基于磁饱和效应,通过施加方向相反的d轴电流偏置给定,比较d轴高频电流响应幅值大小实现磁极极性辨识;最后,通过2.2k W IPMSM矢量控制系统对提出的基于无滤波器方波信号注入的初始位置检测方法进行实验验证。结果表明,所提方法收敛速度较快,可在IPMSM转子静止或自由运行状态实现初始位置辨识和低速可靠运行,位置观测误差最大值为6.9°。     

永磁同步电机高速带速重投冲击抑制研究

本文针对永磁同步电机高速运行区间带速重投过程中存在较大电流冲击的问题,从电机稳定性条件和脉冲构成两个方面阐述了引起电流冲击的根本原因,提出了通过d轴电流预给定和优化电压脉冲构成的方法,从理论上分析该方法的可行性和实现方式,并通过实验验证,证明了该方法的有效性。实验表明,本文提出的永磁同步电机高速下带速重投电流冲击抑制方法,可以有效的减小带速重投过程中的电流冲击,使电机快速进入稳定工作区域,并且易于实现,符合实际应用要求。     

基于转子位置自检测复合方法的永磁同步电机无传感器运行研究

基于对高频信号注入法和模型参考自适应法转子位置自检测原理和特性的讨论，提出了一种包含零速在内的全速度范围内均能实现转子位置/速度准确检测和控制的复合方法。分析了从旋转高频电压信号注入法过渡到模型参考自适应法的切换原则，给出了速度切换区内转子位置、速度和加权系数的估算方法，并对1台内插式永磁同步电机2种方法的切换过程进行了实验研究，成功地实现了无传感器矢量控制的起动与运行。实验研究表明，这种转子空间位置复合检测方法既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度，也能保证高速运行时较快的动态响应，适合于全速范围内电机的无传感器运行。     

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。     

真空干泵用屏蔽电机无速度传感器带速重投控制系统

针对真空干泵用屏蔽电机带速重投的工程问题,设计基于正弦脉宽调制(SPWM)的调制波模拟器和无速度传感器带速重投系统。该系统将定子绕组空间划分为6p(p为极对数)个扇区,提出利用标准化后的三相定子残压计算扇区内平均转速的方法,同时对电机定子坐标系进行修正,使定子电流空间矢量轨迹接近于理想圆形,抑制重投时电流冲击、转矩脉动和转速波动。设计调制波模拟器,与变频器内部的调制波模块协同完成电机预重投及重投过程。通过模型仿真和22k W罗茨真空干泵机组实验,验证了该定子坐标系修正法及扇区内转速估算法在泵类工程中具有较好的适用性,预重投阶段的转速稳定时间控制在0.6s以内,重投阶段的冲击电流平均减小51.27%。     

感应电动机无速度传感器矢量控制系统极低速性能研究

针对感应电机无速度传感器矢量控制系统在低速、尤其是极低速时运行不稳定的问题,该文提出一种新的全阶自适应观测器算法。该算法由全阶自适应观测器中改进的反馈矩阵算法和改进的转速自适应律算法组成。通过建立考虑逆变器非线性电压误差和定子电阻压降的观测器状态误差方程,分析逆变器非线性电压误差对估计转速的影响,提出一种可降低逆变器非线性电压误差和定子电阻压降对转速估计影响的反馈矩阵;同时对传统自适应律进行改进,即在传统自适应律的基础上添加与逆变器非线性电压误差和定子电阻压降等造成的磁链误差相当的补偿量,且该补偿量表达式具有一定的自适应性,使得在低速时转速估计具有满意的精度。通过在2.2kW感应电机实验平台对此方法进行有效性的验证,实验结果证明:所给出的算法能保证电机在低速、极低速和零速下带额定负载及1.8倍额定负载稳定运行,并且具有良好的动静态性能。     

高频电压脉冲注入法检测BLDCM转子位置研究

针对无位置传感器技术在电机零速和低速时反电势不存在或难以检测的问题,依据绕组电感随磁场变化的原理,提出并实施了利用高频脉冲电压检测转子零初始位置并起动电机的方法;通过对控制方法的实验验证,证明该方法比传统"三段式"法有良好的起动性能.     

永磁同步电机无位置传感器带速重投研究

带速重投是轨道牵引永磁同步电机无位置传感器控制系统的关键技术。当永磁同步电机运行在一定转速下,通过将三相逆变器所有下桥臂短路,根据短路电流可以获取电机的转速及转子位置信息。在此基础上,提出了一种带速重投时短路时间的选取方法,提高了电机在不同转速下转子位置估算的准确性,并分析了忽略电机电阻压降计算短路时交直轴电流响应对估计结果准确性的影响,实验结果验证了上述方法的有效性。     

基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制开环起动困难,电机容易出现失步,且传统的预定位方法会使电机产生转向不确定的强制转动,文章提出一种基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无位置传感器初始定位和平滑起动技术,分六电压矢量脉冲注入法初始定位和两电压矢量脉冲注入法加速两个阶段,能够持续、动态的估算转子在零低速阶段的位置信息,实现从静止到中高速全速域范围无位置传感器闭环运行。仿真和实验结果表明,所提控制算法不存在预定位时的强制转动,能够避免电机起动过程中的失步问题,且相较于高频注入法不需要复杂的信号调制和提取环节,算法简单,具有较好的实际应用价值。     

T型三电平逆变器合成脉冲宽度调制相电流重构策略

针对传统T型三电平逆变器空间矢量脉冲宽度调制单电流传感器相电流重构技术存在不可观测区问题,该文分析T型三电平中点电流采样原理以及中点电流不可观测区的存在机理,提出中点电流单传感器采样合成脉冲宽度调制相电流重构策略,通过在不同区域对不满足最小采样时间要求的可观测电压矢量进行补偿,同时利用合成零矢量原理对补偿矢量进行抵消以满足伏秒平衡原理,消除了不可观测区。最后通过实验验证所提方法的电流重构误差低于2.5%,相电流总谐波畸变率低于3.21%,可为控制系统提供准确的重构相电流。     

基于改进型SVPWM的五电平NPC/H变流器共模电压抑制技术研究

为解决多电平变流器中共模电压随电平数增加幅值增大的问题,以五电平桥式中点箝位变流器为例,分析共模电压的产生机理,并提出一种基于改进型空间矢量脉冲宽度调制的共模电压抑制技术。将五电平桥式中点箝位变流器等效为两个三电平中点箝位变流器的组合,原参考电压矢量可分解为两个小的电压矢量。五电平空间矢量脉冲宽度调制也被分解为两个三电平空间矢量脉冲宽度调制。为抑制其共模电压,其中一个三电平变流器采用零共模电压空间矢量脉冲宽度调制策略,另一个三电平变流器则按传统空间矢量脉冲宽度调制策略进行调制。对比分析并仿真研究现有两种调制策略与改进型空间矢量脉冲宽度调制策略下五电平桥式中点箝位变流器的共模电压和直流电压利用率。理论分析和结果证明变流器的共模电压最大值比传统SVPWM(space vectorpulse width modulation)下降了60%,直流电压利用率比零共模电压策略升高了4%,说明在共模电压得到有效抑制的同时,保持了较高的直流电压利用率。     

无位置传感器表面式永磁同步直线电机初始位置估计新方法

由于表面式永磁同步直线电机没有凸极性,无位置传感器控制时,估计动子初始位置非常困难。该文针对表面式永磁同步直线电机,提出了一种新的初始位置估计方法。在电机静止时,给电机注入幅值和相位可以控制的电压矢量。保持电压矢量一定的幅值不变,使其相位以较低的频率旋转。电压相位和电机直轴重合时,产生的电磁推力超过负载阻力,电机有一微动,由于反电势的作用电流就会降低,通过检测电流矢量的变化来估计动子的初始位置。这种估计方法不受电机参数的影响,也不需要增加任何硬件。仿真和实验表明给电机注入可控的电压矢量可以估计出动子初始位置,实现零速平稳起动。     

牵引电动机无速度传感器及带速度重投控制

研究了无速度传感器控制技术在大功率电力牵引传动系统中应用问题。在异步电动机Luenberger观测器模型基础上推导出速度自适应辨识算法,针对无速度传感器控制在电力牵引中应用的难题——控制系统的带速度重投,提出了一种初始转速自优化搜索算法,可以在很小的电流、转矩冲击下完成重投励磁过程。实验结果表明该无速度传感器控制系统具有非常高的转矩动态调节性能,可以在极低的定子频率下稳定运行,达到工程化应用的要求。