一种减小变频空调压缩机低速范围内转速脉动的方法

近年来,永磁同步电机因其固有优点在空调压缩机中得到了广泛的应用。但常用的永磁同步电机?单转子式压缩机系统,由于工作条件的限制,无法安装位置编码器,受位置估算精度的制约,一般采用方波驱动,必然导致电机本身输出转矩脉动偏大。同时,在每个机械周期内,压缩机负载脉动非常剧烈,也造成整个系统低速运行时转速脉动大,噪声高,效率降低。本文将模型参考自适应方法推广到凸极永磁同步电机中,对电机转速和转子位置进行准确估算,实现了正弦波矢量控制。针对空调压缩机脉动负载,定义了机械周期内电磁转矩对位置积分的能量函数,有效地估算出当前负载状况,并通过查表法获得估算的负载转矩。然后根据估算的转子位置对负载脉动转矩进行转矩电流前馈补偿,显著降低了压缩机低频噪声和振动。仿真和实验结果验证了本文所提方法的有效性和实用性。     

基于高频注入法的内置式永磁同步电机无传感器控制

针对零低速下内置式永磁同步电机的无位置传感器控制方法存在精度低、稳定性差等问题,提出了一种滑膜控制下的基于脉振高频注入法的无位置传感器控制方法。基于电机的固有或人为的凸极效应,脉振高频注入法对电机的基波方程和参数没有依赖性,可有效估算出包括零速在内的电机转子位置和速度,实现永磁同步电机的无速度传感器控制。仿真结果表明,内置式永磁同步电机在滑模控制下能在低转速突变、负载转矩扰动的情况下,快速、准确估算转速和转子位置,动态性能好,鲁棒性强。     

永磁同步电机电流控制模型的无传感器运行

传统基于扩展反电势估算转子位置和转速的永磁同步电机无位置传感器控制系统,其扩展反电势幅值易受负载转矩变化影响,使得电机转子位置和转速估算不精确。针对该问题,基于实际电机电流值与模型电机电流值之差,提出γ-δ旋转坐标系下的永磁同步电机无位置传感器电流控制模型算法。新型电流控制模型算法包含模型转速和γ-δ轴估算转速,通过δ轴电流误差求取模型转速,对模型转速补偿处理得到轴估算转速。在此基础上,对轴估算转速补偿后积分处理得到转子位置估算,从而获得准确的电机转速,避免了扩展反电势的求取。仿真和实验结果表明新型电流控制模型算法负载转矩波动下动态转矩性能良好,对电机内部参数摄动和外部干扰具有鲁棒性。     

一种改进的内埋式永磁同步电机-脉动负载调速系统转子转速估算方法

在采用无速度传感器控制的内埋式永磁同步电机(IPMSM)驱动周期性脉动负载调速系统中,为了精确地估算转子转速的脉动,提出了一种改进的转子转速估算方法。驱动系统采用转子磁场定向矢量控制和基于模型参考自适应系统(MRAS)的转子位置估算作为其基本的控制策略。通过JMAG软件对电机进行电磁场分析,得到了基于有限元方法的变参数电机模型,进而确定了随电机相电流和转子位置变化的电机参数值,将这些变化的参数嵌入到模型参考自适应系统(MRAS)中以提高转速估算的精度。同时,本文对电机输出转矩还采用了前馈补偿策略以匹配周期性脉动负载来减小转速脉动。通过实验验证了所提出方法的可行性与有效性,实验结果表明,在脉动负载条件下该改进方法能够大幅降低转子实际转速与估算转速之间的误差。     

基于霍尔传感器的永磁同步电机高精度转子位置观测

为了获得较高精度的永磁同步电机转子位置,提出一种基于开关型霍尔位置传感器的新型转子位置观测算法。当电机低速运行时,采用改进的一阶加速度算法,引入转速与交轴电流估算转子位置;当电机中高速运行时,利用霍尔位置传感器输出的转子位置信号对滑模观测器算法估算的转子位置数值进行分段线性校正,结合改进的一阶加速度算法进行加权平均处理,得到估算的转速和转子位置。实验结果表明,新型观测算法可减小一阶加速度算法滞后性与霍尔传感器安装误差带来的影响,能在宽速度范围内精确地估算电机转子位置,实现永磁同步电机矢量控制系统的高性能控制。     

模糊MRAS方法在永磁同步电机无速度传感器控制系统中的应用

模型参考自适应系统(MRAS)由于结构简单,因而在无速度传感器永磁同步电机控制中被广泛采用,用来估算转子位置和转速,但是在周期性脉动负载工况时,MRAS中恒定单一的比例积分(PI)控制器不能很好地满足控制性能的要求。为了避免在不同转速和负载条件下复杂的PI参数调整,研究了基于模糊控制技术的永磁同步电机无速度传感器系统。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为其基本的控制策略,利用MRAS对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于模糊控制的MRAS。该系统中应用模糊控制器替代PI控制器,省去了需要调整PI参数的麻烦。通过仿真证明了该方法的有效性和可行性,仿真结果表明,基于模糊控制的MRAS能够很好地实现周期性脉动负载工况下电机转子位置和转速的估算,具有较好的鲁棒性。     

基于DSP的永磁同步电机无位置传感器控制方法

机械制造、医疗设备、信息和军事装备等行业都需要应用到数控技术,而数控技术的核心问题在于如何提高电机运行速度和转子位置的控制精度。为了进一步提高对电机速度和位置的控制精度,并且便于系统的数字化实现,给出了一种改进的永磁同步电机速度与位置的计算方法,并在此方法的基础上,给出了一种能够使电机在低速运行时仍然能够具有良好的速度与位置响应的策略。为了解决电机在低速运行时速度与位置估算不准确的问题,在应用了永磁同步电机无位置传感器状态估计方法的基础上,引入了适用于转子磁场定向矢量控制系统的PI调节器控制环节。当电机在低速状态运行时(系统规定低速运行范围在5~20 r/min),系统自动切换至低速运行模式,PI调节器对转矩电流的误差项进行采样,来获得电机的转速信息。通过仿真实验,可以很清晰地看出,系统引入PI调节环节以后,电机无论是在高速运行还是在低速运行时都具有较为理想的运行效果。     

基于变结构控制的无传感器交流伺服系统研究

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器,获得矢量控制中需要的电机转速和位置信息,设计了一种基于变结构控制的永磁同步电机转速和转子位置估算方法。选取定子固定坐标系下定子电流及电机感应电动势为状态变量,定子电压和电流作为输入、输出量,建立估算电机转速和转子位置的自适应滑模观测器系统。通过观测电机感应电动势来估计电机转子位置和转速,并结合扩展的卡尔曼滤波对电机感应电动势进行滤波。实验结果表明带有扩展的卡尔曼滤波的滑模观测器具有良好的动态性能,对被控对象的参数变化和扰动有很强的鲁棒性。     

基于脉振高频注入的永磁同步压缩机无位置传感器控制

为了提高永磁同步压缩机无位置传感器控制的低速性能,提出采用脉振高频注入法估算低速下的转速与位置,论文讨论了实现脉振高频注入法的关键技术,并在单转子压缩机上进行了实验,结果表明,脉振高频注入法能应用在变频空调低速场合,对不同参数的电机适应性好。     

基于扩展卡尔曼滤波算法的永磁同步电机无速度传感器控制系统的设计

当前PMSM无速度传感器控制系统的关键点为如何精确的估算出转子的位置及电机转速。针对这一问题,本文以永磁同步电机在两相静止坐标系中的数学模型为系统方程,选取电机转子位置θ及转速ω_e为系统状态变量,利用扩展卡尔曼滤波理论,最优估算出系统下一时刻状态变量,并将状态变量输出,最后输出值取代了增量式编码器的信号值,完成永磁同步电机无速度传感器控制系统。     

永磁同步电动机无传感器控制技术现状与发展

对近年提出的多种估算永磁同步电动机转子位置、速度的方法进行了综述,比较了各种方法的优缺点;并对中高速适用的扩展卡尔曼滤波(EKF)进行了实验研究:零速及低速时,现有的永磁同步电动机无传感器技术多是指无位置传感器,少数几种无速度估计算法都有很大的局限性.本文针对这一现状,选取基于高频信号注入+磁链观测的永磁同步电动机全速范围无传感器控制方法进行了仿真验证;最后指出复合控制方法是实现全速范围无传感器控制技术的发展趋势.     

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。     

开关磁阻电动机间接位置检测控制系统设计

在阐述能量优化简化磁链法原理的基础上,设计了一种基于能量优化简化磁链法的开关磁阻电动机间接位置检测控制系统。系统采用电流、转速双闭环控制,给出了能量优化磁链间接位置检测、电流环控制和转速环控制的实现方案,构建了基于能量优化简化磁链法的开关磁阻电机间接位置检测控制实验系统,并对系统进行了实验测试和分析。实验结果表明,所设计系统能够准确检测控制系统所需控制信号,并通过控制系统获得了期望的相电流波形,为设计性能优良的开关磁阻电动机调速驱动系统提供了研究基础。     

模糊控制原理在超声马达定位控制系统中的应用

超声波电机是一种新型的电机，它有许多电磁电机无法比拟的优点，但它的数学模型的强非线性和时变性，使高精度的位置定位非常困难。本文阐述了模糊控制在行波型超声电机位置定位系统中的应用，详细讨论了模糊控制器（双入单出）的设计，并在单向定位系统中进行了初步实验，取得了良好的定位效果。     

Speed sensorless torque control of an IPMSM drive with online stator resistance estimation using reduced order EKF

Speed sensorless control of an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) based on direct torque control (DTC) is proposed in this paper. The rotor speed and position of the IPMSM are estimated based on an active flux concept, where, the active flux vector position is identical to the rotor position. The proposed algorithm does not require neither high frequency injection signal nor complicated schemes even at vary low speed operation. Torque/ flux sliding mode controller (SMC) combined with space vector modulation is proposed to improve the performance of the classical DTC. Stator resistance value is required for a stator flux and electromagnetic torque estimation. Its variation due to temperature or frequency degrades the scheme performance, especially, at low speed operation. To overcome this problem, a reduced order extended Kalman filter (EKF) is proposed to update online the stator resistance. The advantages of the direct torque control, sliding mode controller, and speed sensorless control are incorporated in the proposed scheme. Simulation works are carried out to show the ability of the proposed scheme at different operating conditions. The results demonstrate the activity of the scheme at wide range speed operation with load disturbance and parameters variation.     

起停式飞剪控制系统

具体分析了起停式飞剪的运行过程;飞剪控制单元如何根据剪切长度和工件速度等变量计算剪切的速度给定和位置给定曲线,控制传动装置驱动剪刃运行实现高速高精度剪切以及在轧钢应用中实现起停式飞剪控制所应重视的问题,如超速剪切,工件速度补偿,传动系统的速度跟踪特性等。最后讲述了实际应用的两种控制方案,及其各自特点。     

A new zero-frequency flux-position detection approach fordirect-field-oriented-control drives

This paper presents a novel approach to estimate the instantaneous position of the air-gap flux in standard induction machines at low and zero speed. The proposed approach is based on the generation of a high-frequency rotating field that, interacting with the main field, generates a high-frequency zero-sequence flux component. By demodulating such a component, which is always present, irrespective of speed and load levels, it is possible to detect the air-gap flux position. The proposed method allows one to overcome some key drawbacks of sensorless approaches based on high-frequency voltage injection and, compared to previous sensorless schemes exploiting the third harmonic voltage, improves the accuracy and extends the operating area up to zero speed. Experimental tests are shown in order to practically confirm the expected features of the proposed system     

All-optical label processing techniques for pure DPSK optical packets

We present two all-optical label processing schemes for pure differential phase shift keying packets. The two techniques are based on the already used optical correlators and on a novel time-to-wavelength conversion of the label information. They require that the label information is encoded by using pulse position modulation, which makes the label processor simpler and can allow very fast processing speed. We investigate and compare the efficiency in terms of packet overhead of pulse position modulation coded labels with ordinary binary coding and show that pulse position modulation is still attractive for medium-size network and for system implementing optical label swapping. We then experimentally demonstrate that the two techniques can distinguish several labels at distinct outputs. Both operate at low optical power, asynchronously, and could allow for photonic integration. Scalability and processing speeds of the two systems are discussed. We also show that the two label processors can be used to implement an optical label swapping system. Experimental results show that the two labels are distinguished at two distinct ports and erased from the incoming packet, so that a new label can be inserted. Scalability and processing speed are discussed as well.     

New approaches with sensorless drives

In this article, we investigate a means of extricating the position information involved in terminal voltages and currents to estimate the rotor position of a PM synchronous motor. One way to extract the position information is to construct the state observer based on the motor model including electrical and mechanical equations. Then, the stability of the observer is an important issue in providing accurate position information for the motor drive system. In order to stabilize the system, the gains of the observer have to be optimized. However, these schemes have some difficulties in determining the optimum gains of the observer under any operating condition because the electrical equations are nonlinear in such motor models. We present a new approach for constructing the observer to extract precise information from the rotor position, and its speed from the technical quantities. First, to overcome the aforementioned problem, we propose the control inputs that can eliminate the nonlinear term in the electrical equations and realize the linearization of the motor model. This permits use of linear control strategies to determine the characteristics of the system. Second, we perform the rotor-speed estimation by using the reduced-order observer based on the linearized model. Third, the rotor position is calculated by using the estimated rotor speed and then corrected by the d-axis current error. Thus, we realize the stable drive of the motor without position sensors by measuring only two line currents. Finally, the validity of the proposed control scheme is confirmed by experiments     

永磁同步电机无位置传感器复合控制算法研究

针对永磁同步电机无位置传感器控制技术在低速阶段存在额外损耗和位置估计延迟以及在中高速阶段存在对模型参数依赖较大的问题,提出一种全转速范围无位置传感器复合控制方法。采用高频注入法和自适应算法复合控制策略,利用加权算法实现了两种算法之间的平滑切换,建立复合控制算法的数学模型,运用Matlab/Simulink进行仿真分析。分析结果证明,该复合控制算法能够快速准确地检测出转子位置,实现零低速与中高速的平滑切换,提高了系统的动态响应性能,具有动态调节速度快,鲁棒性好等优点。