内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机的转子初始位置检测问题,提出一种基于旋转高频电压注入法和恒定磁场定位法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。基于凸极跟踪的原理,通过注入旋转高频电压信号的方法获得估计转子位置,在此基础上,采用恒定磁场定位法对估计转子位置的磁极极性进行判断,实现对估计转子位置的极性校正,并且补偿估计转子位置的偏移误差,从而得到转子初始位置。在实验平台上进行了实验验证,实验结果表明文中提出的方法能够快速且准确地检测出转子初始位置,实现永磁同步电机无位置传感器可靠起动。     

基于遗传算法优化小波神经网络的永磁同步电机转子位置估计

永磁同步电机控制算法在运行时需要转子位置信息参与计算。一般的无传感器转子位置估计方法计算量大且实现复杂,同时精度低、易受干扰。因此提出一种基于遗传算法优化小波神经网络的永磁同步电机转子位置估计方法,采用训练后的小波神经网络对永磁同步电机转子位置进行估计。同时针对小波神经网络初始权值和阈值选取易导致陷入局部极值的问题,引入遗传算法对小波神经网络进行优化。仿真和实验表明,提出的小波神经网络能够有效对转子位置进行估计,估计结果精度较好并且系统拥有较强的鲁棒性。     

内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统起动运行困难的问题,提出一种基于混合信号注入的内置式永磁同步电机改进转子磁极初始位置估计方法.采用注入高频旋转电压信号的方法检测磁极位置,设计一种通过PI跟踪观测器对所构建磁极位置误差信号进行控制的方案,当误差调节至零时将获得磁极位置初判值,降低了算法的复杂性.以磁极位置初判值为矢量角,往定子绕组注入2个方向相反的脉冲电压矢量,通过比较直轴电流大小可以简单、有效地判断出磁极极性,实现对位置初判值进行校正,从而获得转子初始位置估计值.应用所提出的估计方法对一台22kW内置式永磁同步电机进行实验,得到转子位置电角度平均估计误差为4.6°.     

表面式永磁同步电机初始转子位置估计技术

针对表面安装式永磁同步电机,给出了电机解耦模型,分析了电枢绕组的电感饱和效应,提出了一种判断初始转子位置的综合性方法。该方法中给电枢绕组施加电压空间矢量,将各矢量下对应的电流变换为等效直流电流并通过判断其大小,确定出转子初始位置角度;在此基础之上,给电机定子绕组施加等宽电压脉冲,通过比较各绕组电流的变化率,得到转子磁极指向区域;在电压空间矢量方法下判断得到的转子位置角度如果位于磁极指向区域内,表明判断结果正确。给出了该方法的原理介绍以及实施策略。以DSP控制的永磁同步电机系统为试验平台,对所提出的方法进行了试验验证及试验结果分析,结果表明,该方法能够可靠而有效的估计初始转子位置。     

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.     

永磁同步电机转子初始位置辨识研究综述

当永磁同步电机起动时的初始位置不够准确时,会导致电机起动转矩不足甚至出现反转现象.对永磁同步电机转子初始位置辨识方法进行了综述,对不同方法进行了深入阐述和对比分析,对永磁同步电机转子初始位置辨识技术的发展进行了展望.     

基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法

针对普通滑模观测器对永磁同步电机转子位置检测低速抖振问题,提出了一种基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法,通过模糊控制调节滑模观测器的滑模增益,以实现低速抖振抑制。在理论上分析了该方法相比于基于饱和函数的滑模观测器的优越性。最后以4kW磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象进行了仿真和实验,实现了电机转子位置和转速的估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明模糊滑模观测器可以有效的估计磁悬浮高速永磁同步电机的转子位置。     

全数字交流伺服系统中永磁同步电机转子初始位置搜索算法

在使用增量式光电编码器测量永磁同步电机转子位置的伺服系统中,电机起动的瞬间普遍存在无法精确测量电机转子位置的问题。电机的初始位置不仅影响伺服系统的定位精度,而且会对电机的起动性能造成影响。详细论述了用二分搜索算法确定永磁同步电机转子初始位置的方法,并给出了试验结果。     

基于电流变化规律的PMSM初始位置检测方法

为解决现有永磁同步电机转子初始位置检测方法中算法复杂、运算量大、精度低等问题,对永磁同步电机在脉冲电压作用下的电流响应变化规律做了分析,研究了一种对电流响应累加的方法计算转子初始位置角。对静止状态的永磁同步电机施加6个基本空间电压矢量脉冲,检测它的电流响应;将电机每相绕组的6个电流响应值代数累加,根据累加值计算转子初始位置角。实验测量转子初始位置角误差小于±4°,检测算法简单、运算量小,工程实用性较高,适用于具有凸极特性的永磁同步电机。     

电动汽车空调无位置传感器的内置式永磁同步电机控制研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器的转子位置和速度估计的难点,提出了一种基于改进定子磁链观测器的转子位置、速度的估计方法。该方法结构简单,涉及电机参数少。通过引入有效磁链概念对IPMSM的电压方程进行等效变换,对两相静止坐标系下的反电动势进行积分。为了抑制反电动势的积分环节带来的积分饱和和直流漂移问题,设计了截止频率可以自动调节的低通滤波器来代替积分器。对于在低速时低通滤波器所带来的磁链幅值衰减和相位超前问题,利用饱和反馈对观测误差进行补偿。最后通过锁相环进行位置的估计。搭建了MATLAB/Simulink仿真平台。仿真表明:该方法能够实现对IPMSM全速度范围内的转子位置的高精度估计。     

一种基于脉振高频电压注入法的转子位置检测方法

在基于脉振高频电压注入法的内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制中,使用滤波器提取转子位置信息影响了系统动态性能。提出一种基于二阶广义积分器(SOGI)的转子位置检测方法。利用SOGI构建位置观测器,简化系统参数整定过程,动态过程中可以更加准确地提取转子位置信息,有效地减小了转子位置动态估计误差,最后仿真结果表明该方法改善了系统的控制性能。     

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°。     

载波频率成分法估算IPMSM转子位置的误差分析

研究了一种利用PWM逆变器载波频率成分信号进行内置式永磁同步电机(IPMSM)转子位置估算的方法。逆变器应用三相三角载波SPWM调制方式,通过检测载波频率成分电流(CFCC)的包络线估算出电机的转子位置。分析了电机转速、直流母线电压、逆变器载波频率等因素对转子位置估算误差的影响。实验结果表明,该方法能够实现对电机转子位置的准确估算,所构建的IPMSM无位置传感器矢量控制系统具有良好的动、静态性能。在此基础上对影响转子位置估算误差的相关因素进行了仿真和实验验证,结果证明了理论分析的正确性。     

基于多重凸极跟踪的永磁同步电动机转子位置估计

提出了基于高频信号注入的内埋式永磁同步电动机多重凸极跟踪转子位置估算方法，对电机的多重凸极进行了建模、测量与分析，并设计了多重凸极的解耦观测器，补偿多重凸极对电机转子位置估计的影响；进行了基于多重凸极跟踪算法的控制系统实验。实验结果表明，所提方法能在低速和零速下可靠地估算出转子的磁极位置，且对电机的参数变化不敏感，在补偿了多重凸极的影响后，减小了转子位置估计的误差，提高了估计精度。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

Initial Rotor Position Estimation for Sensorless Brushless DC Drives

This paper presents a method for determining the initial rotor position of a brushless dc machine at standstill without a position sensor. The key principle of the rotor position estimation is based on the simple detection and comparison of phase voltage and current responses relating to the stator inductance varied with the position of the rotor magnet. In the proposed method, only three voltage-pulse injections are applied, and a 30deg resolution can be achieved. Moreover, no knowledge of machine parameters is required. The effectiveness of the proposed method is validated by experimental results.     

Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor Design for Improving Self-Sensing Performance at Very Low Speed

The focus of this paper is to improve the self-sensing performance of an interior permanent-magnet synchronous machine (IPMSM) by modifying the rotor configurations. A field-intensified IPMSM (FIIPMSM) is designed by adding flux barriers in the rotor of an IPMSM. In comparison with IPMSMs, FIIPMSMs have the advantage of decoupling saturation-induced saliency, cross-coupling effects, and also secondary saliencies, which reduce the estimation accuracy of self-sensing control for IPMSMs. A finite element analysis is used to design the FIIPMSM and assess the performance of the machine for self-sensing. The self-sensing capabilities of IPMSMs and FIIPMSMs are presented and compared. The results demonstrate the improved self-sensing performance of the new field-intensified machine.      

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。