交流伺服系统振动鲁棒M/T测速算法

针对使用增量式正交脉冲编码器进行测速的交流伺服系统中M/T测速算法易受电机转子机械振动干扰的问题,提出一种基于假脉冲剔除的M/T测速算法.分析M/T测速算法的实现机理,将机械振动条件下导致速度测量误差的主要原因归结为引起位置量化误差的假脉冲信号.分别采用数字滤波器和方向信号鉴别器对高频和低频假脉冲信号进行抑制,并给出改进后的M/T测速算法实现方案.仿真和实验结果表明:基于数字滤波器和方向信号鉴别器的假脉冲剔除法能够消除机械振动引起的位置量化误差.改进后的M/T测速算法对机械振动具有鲁棒性,且能够在电机整个运行速度范围内给出准确的速度测量值,从而提高了交流伺服系统的速度控制性能.     

一种高精度增量式编码器在直驱风力发电系统中的应用

在使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统中,转子位置和速度的精确检测对实现高性能电机控制非常重要。在转速较低时,常规增量式编码器难以满足测量精度的要求。鉴于此,采用一种高精度的增量式编码器(RF53),其每转输出8192个脉冲,且与数字信号处理器(DSP)的接口电路简单,同时具有较强的抗干扰能力。试验结果表明:采用RF53作为永磁直驱试验系统的编码器,可以获得良好的永磁电机控制性能,能够较好地满足试验中,在转速相对较低时(约200r/min的中速运行范围)对码盘测量精度的要求。     

一种新的自适应M/T电机测速算法

提出了一种新的自适应M/T电机测速算法。该算法通过预置电机转速大致输出时间间隔来实现测量的实时性,通过光电编码器脉冲计数的动态自适应调整来保证测量精度。仿真实验证明,该算法在保证测量精度的同时,相对于传统M/T算法,在测量低转速的情况下其实时性有了显著提高。     

一种高精度增量式编码器在直驱风力发电系统中的应用

在使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统中,转子位置和速度的精确检测对实现高性能电机控制非常重要。在转速较低时,常规增量式编码器难以满足测量精度的要求。鉴于此,采用一种高精度的增量式编码器（RF53）,其每转输出8192个脉冲,且与数字信号处理器（DSP）的接口电路简单,同时具有较强的抗干扰能力。试验结果表明：采用RF53作为永磁直驱试验系统的编码器,可以获得良好的永磁电机控制性能,能够较好地满足试验中,在转速相对较低时（约200r／min的中速运行范围）对码盘测量精度的要求。     

基于光栅编码器对开关磁阻电机的位置和速度的检测

采用高精度光栅编码器对开关磁阻电机中转子相对于定子的位置信号和转速信号进行检测,通过位置信号来判定电机的正反转及三相的开通顺序,用改进M/T法对电机测速,通过单片机来实现。结果表明,具有测量精度高、测速范围广,并且具有高稳定性,成本低廉,易实现等优点。     

基于最小二乘法的电机转速测量

伺服控制系统中,转速测量的准确度和实时性非常重要,但传统M法测速时,测量精度和响应速度往往是一对不可调和的矛盾。为此将最小二乘曲线拟合应用于电机转速测量,即通过编码器获取转子位置,然后利用最小二乘法拟合得到位置函数,进而求导得到电机转速。比较了两种不同阶次最小二乘法的测速特点,最终提出了一种综合最小二乘法来提高测速性能。仿真和实验对比了该法和M法的测速性能,结果表明这种方法在提高测量精度的同时,也保证了测量的实时性。     

永磁同步电机转子初始位置的自动标定

基于反电势波形观测法,提出了一种检测永磁同步电机转子初始位置的自动标定系统。该标定系统通过差分放大器采集表征永磁同步电机转子位置的反电势信号;利用旋变信号解码电路获取表征旋变转子位置的Z脉冲信号。由单片机计算出电机反电势信号周期及反电势过零点至Z脉冲的时间间隔,即可得出永磁同步电机转子的初始位置。此标定系统无需逆变器和外部高压电源,便可完成转子初始位置的自动测量,试验验证了该测量方法正确、有效,具有较好的动态响应和测量精度。     

基于扩展Kalman滤波器的PMSM高性能控制系统

扩展Kalman滤波器考虑了系统噪声和测量噪声的影响,是一种基于最优控制理论的非线性估计方法.本文提出一种新型的用于永磁同步电机(PMSM)的基于扩展Kalman滤波器(EKF)的状态观测器,可以把有限精度的光电码盘信号的量化误差考虑为测量噪声,从而可以精确观测转子位置和转子转速.电机不需要知道转子初始位置就可以起动.该状态观测器还可以观测负载转矩,利用观测的负载转矩形成对给定转矩的前馈补偿,可以大大改善负载转矩波动过程中的转速控制性能.在轻负载时永磁同步电机定子电流较小,因此电流测量过程中的噪声和干扰对系统性能的影响就非常明显.Kalman滤波器可以有效消除电流测量值中的干扰和测量噪声,提高系统在轻载时的性能.仿真和实验结果验证了该系统的性能.     

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.     

一种新颖电机控制方法及其在机械臂控制中的应用

在不外加传感器的情况下,对普通永磁有刷直流电机进行精确位置控制.电机两极的反电势信号与转速成正比,通过A/D采集此信号,并在ARM微处理器中采用PID算法,输出PWM信号控制电机转速.由于转子的惯性,可以使PWM控制与反电势测量交替进行,利用电机两根供电线,不增加额外导线,即可实现闭环控制.通过积分,还可得到位置信号,实现机械臂的位置控制.由LMDl8200组成H桥,ADS7805进行A/D转换.这种方法在不显著增加成本的前提下,大大扩展了直流电机的应用范围,并在精度要求不是非常严格的领域,可以取代光电码盘,降低系统的复杂度和成本.     

增量式编码器在双馈风力发电系统中的应用

在双馈风力发电系统中,转子速度和位置的精确检测对实现高性能电机控制非常重要.使用一种增量式旋转编码器,测量双馈发电机的转速和转子位置,介绍了基于DSP的转速和转子位置测量方法流程.实验结果表明,经过初始安装角度的校正,这种增量式编码器能够准确测量电机的转速和转子位置,没有积累误差,可用于双馈风电实验系统.     

基于ADMC 401直流无刷电机的卡尔曼滤波控制的实现

介绍一种基于DSP芯片ADMC401构建的直流无刷电机的无传感器控制单元。控制系统采用检测电机绕组端电压的间接方法,在没有配置位置传感器的情况下,通过扩展卡尔曼滤波（EKF）,有效地抑制电机控制过程中遇到的噪声,利用检测出的电压和电流信号对转子位置进行估计,准确获取转子位置和速度数据,以较低的成本实现三相直流无刷电机位置和转速的连续控制。ADMC401芯片内置硬件功能,使无传感器控制系统的响应速度、稳定性和可操作性显著提高,有效地改善了电机低速运行时转矩特性,实现了直流无刷电机高精度调速及定位要求。     

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。     

基于负载转矩观测的永磁同步电机抑制转速脉动控制方法

在电机调速系统中,需要抑制由负载转矩的周期性波动引起的转速脉动,单纯依靠转速调节器难以获得理想的转速脉动抑制效果。对于无法安装位置传感器的永磁同步电动机,只能通过软件观测转子的转速和位置,更加大了抑制转速脉动的控制难度。本文采用一种基于假设旋转坐标系的无位置传感器观测方法,对转子位置和转速进行观测,并通过转速信息进一步观测负载转矩中的周期性脉动分量。在此基础上,提出一种负载转矩电流前馈补偿方法,依据观测得到的负载转矩波动幅值对电动机转矩电流的给定值进行相应的前馈补偿,从而抑制转速脉动,明显提高了转速调节器的控制性能。通过带模拟空调压缩机负载实验,验证了所提方法的有效性。     

基于旋转变压器的PMSM驱动系统位置反馈的研究

设计了一种利用旋转变压器TS2225N12E102检测电机转子位置和速度,用定点DSP TMS320F2812处理转子位置和速度的方法.介绍了旋转变压器的基本原理,设计了TMS320F2812与旋转变压器的接口电路,介绍了计算转子位置和速度的方法.试验表明,该方法能够准确地实现永磁同步电机位置和速度的检测.     

A new position‐sensorless position control method for high‐speed spindle systems

This paper proposes a new position‐sensorless position control method for high‐speed spindle drive systems. Mechanical vulnerability of position sensors such as an encoder mounted on a spindle motor is becoming a serious problem as required speed increases. For high speeds above 1500 rad/s, sensorless drive is preferred. It is possible for current technologies to control spindle motor in speed control mode without the sensor, but not in position control mode without the sensor. In the example of high‐speed spindle systems of automatic machine tools, implements must be automatically attached to and removed from the spindle at standstill. Automation necessitates position control, for which current technologies require a sensor. The proposed method makes it possible to realize pure sensorless high‐speed spindle systems performing in both speed and a position control modes. The method can attain a position control performance with quick settling from speed control and a repetitive positioning precision of 0.006 rad, 0.4°, which is comparable to that achieved by current sensor‐based methods. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 141(3): 58–69, 2002; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10059     

基于三次谐波检测的直流无刷电机无位置传感器控制系统仿真研究

分析了永磁无刷直流(BLDC)电机的数学模型,提出了一种通过三次谐波过零脉冲信号估算转速和位置的方法,实现了基于三次谐波反电势的BLDC电机无位置传感器控制。在Matlab/Simulink仿真环境中,采用电流滞环控制以及转速PI控制方式构建了BLDC电机的无传感器仿真平台。在速度和位置估算仿真模块中,用离散的速度和位置信号代替传统仿真中的连续信号。通过仿真结果分析,验证了三次谐波检测及所提出的速度和位置估算方法的可行性。     

基于dSPACE的永磁同步电机转子位置和速度估计方法

讨论了基于dSPACE实现永磁同步电机转子位置和速度估计的方法。通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流，采用扩展卡尔曼滤波在线估计电机转子的位置和速度，实现了PMSM的无传感器控制。实验结果验证了该方法消除了无传感器控制策略的缺点，具有较好的控制效果。     

基于dSPACE的永磁同步电机转子位置和速度估计方法

讨论了基于dSPACE实现永磁同步电机转子位置和速度估计的方法.通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流,采用扩展卡尔曼滤波在线估计电机转子的位置和速度,实现了PMSM的无传感器控制.实验结果验证了该方法消除了无传感器控制策略的缺点,具有较好的控制效果.     

光电编码器选型及同步电机转速和转子位置测量

光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是电气传动系统中用来测量电动机转速和转子位置的核心部件。对绝对式、增量式和混合式光电轴编码器的工作原理进行了综述,介绍了光电轴编码器的选型原则、转子速度的测量和转子位置的测量方法。最后,给出了同步电动机变频调速系统中转速和转子位置测量系统的实现。