基于高频方波信号注入法的永磁同步电机转子位置检测方法

针对永磁同步电机(PMSM)低速段无传感器位置检测技术中,传统的高频方波电压注入法对测量误差敏感性强、易受采样延迟和逆变器非线性效应影响的缺点,提出一种新的位置误差提取方法。该方法用连续信号的解调代替传统的差分电流的解调方法,降低了系统对于采样误差的敏感性。首先,向估计的d轴注入高频方波电压,通过电流传感器得到高频电流响应;然后,利用傅里叶分解将估计的q轴电流响应分解为不同频率的正弦信号之和,将其与固定频率余弦调制波相乘后,经过低通滤波器得到转子位置误差,再通过位置跟踪器得到转子位置初始值;最后,基于磁路饱和效应,通过外加电流偏置法进行磁极极性辨识。仿真和实验结果表明,所提方法收敛速度快,对采样频率没有过高要求,对采样误差不敏感,相位延迟很小,并具有较高的检测精度。

基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机饱和凸极性响应分析及转子位置估计

提出一种基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机(SPMSM)无位置传感器控制方法。利用持续方波电压变角度励磁的方式,在电机静止时提取αβ坐标系下高频响应电流的峰值包络线,通过包络线的正弦程度来反映饱和凸极性响应;并针对传统的方波电压注入法,设计了一种简化的信号处理方法,避免在基波电流和高频响应电流提取时滤波器的使用,并消除滤波器所带来的时间延迟问题,提高位置估计精度。通过基于RTLAB的SPMSM硬件在环系统进行仿真和实验验证,结果表明:简化后的方波信号注入法能有效实现转子位置估计,适用于较低开关频率下的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制。

高频信号注入的永磁同步电机无传感器MTPA控制

为了提高内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)无位置传感器控制下的转矩输出,提出了一种交替高频方波信号注入法的无位置传感器最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制策略。针对传统正弦信号注入的无位置传感器控制和MTPA控制存在的信号解调过程复杂、系统带宽受限、滤波器的大量使用而造成的系统延时等问题,提出一种在估计旋转坐标系的交、直轴交替注入幅值成一定比例的高频方波信号的方法。通过对高频电流响应进行信号处理解调位置误差信息,并设计观测器获取转子位置和转速信息;通过提取电流纹波信号和无功功率计算来实现MTPA控制;考虑交叉饱和效应引起的位置估计误差,并对其进行补偿,以获取更准确的转子位置信息。仿真结果表明,所提方法在不同工况下,能够在准确地估计转子位置的同时实现MTPA控制,且具有较好的动态性能。

高频信号注入的PMSM无传感器低速运行优化控制

在无位置传感器永磁同步电机(PMSM)的零低速运行控制中,多采用高频信号注入法跟踪位置信息,这将造成转矩波动和时滞问题.结合滑模速度控制和高频方波信号注入,提出一种无滤波器的转子位置辨识方法.通过将方波信号频率提升至逆变器开关频率,利用基波信号周期远小于高频注入信号周期的特点,在单次高频信号注入周期内,通过两次电流采样,避免了使用传统高频信号注入中的信号分离,同时去掉滤波器,有效提高系统收敛速度.仿真结果表明,与传统的高频信号注入法相比,该方法能实现PMSM无位置传感器控制下高精度的低速运行,且具有良好的稳态特性和动态性能.

ADRC与高频方波注入的PMSM无传感器控制

永磁同步电机在零低速下的无传感器控制主要是基于电机凸极效应。传统高频信号注入法利用饱和凸极效应估计出转子位置,在电流环与信号处理环节使用滤波器,造成电流环响应与位置估计延迟。针对上述问题,对改进的高频方波信号注入的无传感器控制方法进行研究。采用方波信号代替传统正弦波信号,将方波信号频率提高至逆变器开关频率,避免滤波器的使用,提高了系统的带宽。在速度控制器方面,采用改进的线性自抗扰控制器代替PI控制器,将传统的PI、NLADRC、改进后的LADRC控制效果进行对比,仿真结果验证了改进后的系统具有更好的控制性能。

基于高频注入法的永磁同步电机系统无位置传感器起动

传统高频信号注入法的永磁同步电机系统无位置传感器起动与运行,往往需要使用滤波器才可得到高频响应电流,然而使用滤波器会使系统延迟,转子初始位置检测出现误差等问题,会引起电机无位置起动失败。同时,电机系统运行时转子位置更新频率低,转子位置估算精度差,将造成转速和带载能力下降等问题。该文提出了一种基于高频方波信号注入的永磁同步电机无位置传感器运行控制方法,在一个PWM周期内进行多次电流采样,在采样结束后立即进行位置角计算,使位置角计算的过程提前一个周期,这样可以提高位置角更新频率。仿真和实验结果验证了所提出的基于高频方波信号注入的无位置传感器起动和运行方法的有效性。

一种割草机无刷电机高频注入启动策略研究

针对割草机电机在启动过程中转子定位精度低,加速阶段稳定性差等问题,提出了一种手推式割草机的无感无刷电机高频方波注入启动策略;采用将割草机电机的启动分为低速和高速两个阶段的方法,在不同采样点提取αβ轴系下的高频响应电流,用于转子位置估计,该方法无需滤波器,降低了位置估计误差;文章还在正负脉冲注入的基础上,提出了一种在电机首次启动时d轴极性的判断方法;利用STM32F302芯片搭建硬件实验平台,实验结果表明:改进的脉冲注入转子极性判别方法,能够准确判断转子极性,利用优化后的综合电流处理策略能有效地进行转子位置估计,提高精准度,符合割草机电机启动的要求。

一种新型内置式永磁同步电机初始位置检测方法

传统内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略存在初始位置检测精度低、磁极判断不准确等缺点,将引起电机起动失败、失步、反转等问题。采用高频正弦信号注入法提取位置信息需要使用多个滤波器,会带来时间延迟和幅值畸变等问题。该文提出了基于高频方波电压信号注入的初始位置检测法,在转子信息提取环节无需滤波器。通过向定子绕组注入方波信号,在PWM周期采样三次电流,对前后两次采样电流做差处理求出位置误差信号,可以准确地获取转子位置。实验表明该方法准确有效。

考虑磁路饱和及交叉耦合效应的内置式永磁同步电机无传感器优化方法

针对传统高频电压注入法中解调过程复杂、带宽局限、估计精度易受磁路饱和及交叉耦合效应影响等缺陷,提出一种基于离散电流特征分析和电感误差在线辨识的内置式永磁同步电机(IPMSM)无传感器优化方法。首先,建立考虑交叉饱和效应的高频电压模型,将正交的高频方波电压信号注入静止坐标系,设计梳状滤波器,分离出高频响应电流,并利用相邻采样时刻的高频电流解调出转子位置的初定值。在分离和解调过程中消除了滤波器带来的劣势,并且计算量小。然后,分析电感参数与估计误差的关系,提出针对正交方波注入法的电感辨识方法和转子位置估计误差补偿策略。最后,将估计误差辨识结果补偿到转子位置的初定值中,提高了估计精度。在15kW电机控制平台上的实验结果证明了该策略的可行性和有效性,而且该方法简单可靠,不受带载时电感参数变化的影响。