一种自适应扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无位置传感器矢量控制

在粗差干扰或噪声统计偏差情况下,扩展卡尔曼滤波(EKF)对永磁同步电机(PMSM)的速度和转子位置估计存在精度下降问题,为此提出一种基于新息序列的自适应扩展卡尔曼滤波算法(AEKF)。首先,将粗差干扰加入系统观测方程中,分析粗差干扰对系统观测精度的影响。其次,为增强算法的抗扰性能,在新息协方差计算中设置加权系数,通过调整临近时刻的新息协方差阵权重,计算出新息协方差值,并更新到卡尔曼增益的计算。最后,建立AEKF数学模型,并对比粗差干扰与噪声统计出现偏差情况下,AEKF与EKF两种策略的观测性能。仿真和实验结果表明,在粗差干扰或噪声统计信息出现偏差情况下,AEKF算法对永磁同步电机转速的观测具备更强的鲁棒性及更高的预测精度。

永磁同步电机无位置传感器控制技术综述

无位置传感器电机驱动器具有成本低、可靠性高、硬件电路简单以及维护要求少等优势,在学术界和工业应用中受到了越来越多的关注。对适用于零低速域、中高速域以及全速域三种运行范围的多种无位置传感器技术进行了综述。首先,分别对比分析了零低速域和中高速域下各种无位置传感器控制方法的优缺点。其次,梳理和总结了目前全速域运行的切换控制策略。最后,对永磁同步电机无位置控制技术的未来发展趋势进行了展望,并指出了后续研究的关键问题。

开关磁阻电机无位置传感器控制策略研究

针对开关磁阻电机无位置传感器下的转子位置还原,提出一种基于电流上升时间监测的无位置传感器控制策略,该策略包含初始位置检测、电机启动运行、转子位置重构和调速控制几个部分。首先离线测得电机在特殊位置时滞环带宽内的电流上升时间,作为初始阈值用于电机启动;接着分别对各相绕组注入小电流,比较各相电流在滞环带宽内的上升时间进行初始位置分区;然后将转子从电感下降区进入电感最小区起始点作为特征点,利用初始阈值启动电机并在电机运行过程中依据实时工况更新特征点处时间阈值作为下一周期的检测特征;最后通过检测特征点位置信号对转子进行位置重构和转速估算实现换相与调速。仿真与实验结果验证了所提出控制策略的有效性与准确性。

基于非线性建模与拟合的永磁同步电机转子初始位置精确估计方法

针对永磁同步电机转子初始位置估计的精度与收敛速度受限问题,提出一种基于高频信号注入的非线性建模与拟合实现的初始位置估计方法。首先,建立初始位置与高频信号响应的关联模型,表明高频响应可用于直接计算初始位置,但直接计算结果在大部分转子位置易受测量噪声的影响。为此,提出基于多项式模型建立位置估计非线性模型,选取合适的模型参数,利用少量测试点拟合该模型,即可实现初始位置的快速精确估计,有效提高了估计精度与系统抗干扰能力。实验与仿真结果表明,相比现有方法,提出的方法易于实现,无需复杂滤波器与观测器设计,仅需要选取少量测试点即可快速估计精确转子初始位置,在保证估计精度的同时改进了传统估计方法收敛速度慢问题。

基于模型预测锁相环的永磁同步电机转子位置估计方法

针对传统锁相环(PLL)估计永磁同步电机转子位置存在响应速度慢及跟踪精度低的问题,提出一种基于模型预测锁相环的转子位置估计方法。首先,对永磁同步电机模型预测控制原理进行分析,将传统模型预测控制方法与锁相环结合,提出一种模型预测锁相环(MP-PLL)结构;然后,结合离散位置搜索算法对转子位置进行估计,通过高效优化离散位置搜索算法改善模型预测锁相环在宽转速范围内的性能,提高其鲁棒性和转子位置估计精度;最后,进行仿真和实验验证。结果表明,在永磁同步电机参数变化情况下,所提出的模型预测锁相环比传统锁相环具有更好的响应性能,能快速准确地实现永磁同步电机转子位置估计。

开关磁阻电机低速运行无位置传感器检测方法研究

在开关磁阻电机的调速系统中,转子位置检测是其关键环节,而过去所采取的位置检测法,主要是使用位置传感器来确定转子位置,但是受到外界环境因素的影响,位置传感器的应用存在诸多弊端,比如粉尘过高的环境下,会导致光电传感器开关失控。目前,无位置传感器检测方法已经得到了广泛应用,故下文主要对本项技术检测手段的研究意义进行探究,阐述了开关磁阻电机的基本结构和原理,讨论了开关磁阻电机应用无位置传感器检测技术现状,并分别详细介绍了各无位置传感器检测方法的原理与优缺点,以期拓宽电机可接受的转速范围,提高位置检测精度。

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。

基于无线传感器网络的舱室内船员位置估计算法

为保证舱室内人员的安全,提升船舶在航行过程中的管理能力,设计基于无线传感器网络的舱室内船员位置估计算法。在舱室内的固定位置放置参考节点,同时在船员身上放置定位节点,定位节点的定位请求发送给参考节点,当定位节点接收到参考节点自身坐标的信号强度时,通过接收信息强度指示定位算法测量参考节点和定位节点之间的间距,采用高斯滤波方式对测量结果进行去噪;通过三边定位算法求出定位节点具体位置,实现船舶室内船员位置估计。实验结果表明,该算法能够有效去除RSSI严重失真数据,船员实际位置估计准确,测得参考节点与定位节点之间的有效距离较长,且具有较高的穿透力和测距精度。

考虑交叉耦合效应的混合励磁开关磁链电机转子位置估计

针对使用高频电压注入法估计混合励磁开关磁链永磁(HESFPM)电机转子位置时,由于直轴和交轴之间的交叉耦合效应使得转子位置估计精确度降低的问题,提出了一种对交叉耦合效应进行角度补偿的HESFPM电机励磁绕组高频电压注入位置估计方法。通过电枢绕组α、β轴高频电流响应估计转子位置,分析了交叉耦合效应对所提出的高频电压注入位置估计精确度的影响,通过离线方法测量出该效应导致的交叉饱和角,并进行无位置传感器控制在线角度补偿。最后,通过12槽10极HESFPM样机进行实验验证,实验结果表明电机运行在不同转速、负载工况下,所提方法能够有效减小位置估计直流偏置误差,具有良好动态跟随性能。

基于滑模观测器误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略

转子位置精度对于永磁同步电机无位置传感器控制至关重要。基于滑模观测器的转子位置估计方法因对参数敏感性低、鲁棒性强的优势得到了广泛的研究和应用。针对滑模观测器估计相位延迟导致的位置信号不准确问题,提出一种基于误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略。首先,详细分析了滑模观测器的位置误差产生机理,利用一阶滤波器设计了相位延迟补偿方法,以提高位置估计精度;然后,通过临界饱和切换函数改进滑模观测器收敛性能;最后,通过实验验证了所提方法的可行性。实验结果表明,所提方法的位置估计误差较传统方法减少了89.64%。

带负载状态直流电机无位置传感器控制技术

针对易受外施电压或触发逆变功率的影响,产生电机部件损坏等问题,提出一种带负载状态直流电机无位置传感器控制技术。通过在初始电机中添加满足直流条件的输入电流,构建带负载状态直流电机观测模型,利用新型指数趋近率求解模型内无位置传感器的转子姿态,通过改进磁链函数统一静止、低速和高速3段运动方式中转子姿态的起始位点,实现带负载状态直流电机无位置传感器的控制。试验结果表明,所提技术在受到高频信号干扰时,其在3段运动方式上的电流矢量角均较小,且控制结果不受负载转矩的影响,始终与实际结果吻合。

单绕组无轴承磁通切换电机转子空间位置估计及其无传感器复合控制

已有关于单绕组无轴承电机的无传感器技术仅对转子切向位置或径向位移的其中一项进行研究,未能同时实现转子空间位置(切向位置和径向位移)的估计。对此,针对无轴承磁通切换电机(bearingless flux-switching permanent magnet machines,BFSPMM)提出一种转子空间位置估计方法及其无传感器复合控制策略。首先,构造含有转子空间位置信息的磁链函数,分别推导出仅关于转子切向位置信息的转矩平面磁链函数和包含转子径向位移信息的空间对称绕组偏差磁链函数。然后,基于磁链函数提取出转子空间位置信息,将所估计的信息代替传感器检测信号,通过无传感器复合控制策略,实现BFSPMM无空间位置传感器控制,并进行稳定性分析。最后,实验验证了所提方法的有效性。

永磁同步电机低速无传感器控制及位置估计误差补偿

针对转子磁钢表贴式永磁同步电机(Surface Mounted Permanent Magnet SynchronousMotor,SPMSM),提出了一种新型的脉振高频电压信号注入无传感器低速(和零速)的控制方法及位置估计误差补偿策略。首先设计了位置与转速估计系统,提出了一种调制信号的选取方法,实现了零速下转子任意初始位置检测、起动以及低速稳态运行;其次,针对随着转速的升高,转子的估计位置与实际位置误差会逐渐变大的问题,提出了一种误差补偿策略,保证了系统的可靠运行。实验结果表明,所提方法可以实现SPMSM低速(和零速)范围内无位置传感器控制,并解决了随转速升高位置估计误差变大的问题,为该方法能够适用于更宽转速范围提供了理论和实验基础。

电机转子位置传感器的评述与发展趋势

电机作为一种常见的电力驱动装置,广泛应用于航空航天、工业自动化、家用电器等场合。随着应用范围的扩展及研究的深入,开关磁阻电机、永磁同步电机、无刷直流电机等新型电机相继被提出。这些电机的控制均离不开转子位置信息。位置传感器是工程中最常用的转子位置检测装置,其环境适应性及检测精度将直接影响电机控制的各项性能。对目前应用较广的位置传感器归纳总结,阐述其工作原理。通过对各类传感器特性的分析探讨其应用场合,并对发展趋势进行了展望,以期对电机位置传感器的选用及研究提供参考。

无刷直流电机无位置传感器转子位置辨识策略

由于电机的设计制造工艺等问题,反电动势波形往往不是理想的120°平顶宽度梯形波。同时,无刷直流电机无位置传感器控制通常采用反电动势法——通过检测不导通相的反电动势过零点,再延迟30°电角度来得到换相时刻。但该方法需要重构有一定误差的电机中性点和导致相反电动势过零点检测延迟的深度滤波电路。通过改进相电动势法原理,定性分析电动势波形和傅里叶级数推导证明,提出适用于任意平顶宽度梯形波的转子位置辨识策略。实验表明该方法可以精确得到转子位置,确定未导通相的换相时刻,有一定理论和工程应用价值。

基于传感器集成概念的永磁同步电机转子位置检测

在分析高频信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种基于电机凸极跟踪的转子位置估算自检测方法;讨论了利用高频信号注入、外差法及转子位置跟踪观测器等转子位置检测原理,并应用这种位置检测方法建立了永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的仿真模型。仿真研究表明,上述凸极跟踪方法能在永磁同步电机全速范围(包括零速和极低转速)准确地观测出转子的位置,是一种基于传感器与电机集成概念的无传感器交流调速系统,具有较好的静、动态性能。

无位置传感器直流无刷电机转子位置检测新方法的研究

文章推出一种利用开关脉冲同步技术实现的直流无刷电机转子位置的检测方法,它利用大功率器件开关噪声熄灭的瞬间,对三相驱动模块的状态进行检测,从而判断转子过零点的到达时间,并利用状态预测的方法进行校正,推算三相功率器件的导通时间。实验证明,这种位置检测方法检测精度高、抗干扰能力强,实现容易。

新型无位置传感器永磁同步电动机状态估计及其误差补偿方法研究

在推导基于估计坐标系的永磁同步电动机(PMSM)模型基础上,提出了PMSM无位置传感器矢量控制的一种新的状态估计方法。该方法将电气稳态操作概念引入电机的状态估计中,有效解决了暂态过程中转子速度、位置估计不精确的问题。在讨论状态估计算法对电机参数依赖性的基础上,给出了估计误差补偿算法。该状态估计算法简单、计算量小、易于数字化实现。理论分析和仿真实验结果表明,PMSM无传感器控制方法具有较强的鲁棒性和令人满意的性能。

永磁无刷伺服电机无传感器位置估计方法综述

永磁无刷伺服电机的换相和控制都需要准确的转子位置信息 ,然而位置传感器有其难以克服的缺点。文章综述了各种电机的一些位置估计方法 ,分析了其优缺点 ,这些方法在很大程度上可取代位置传感器。最后对将来的位置估计方法发展方向作了展望。

无位置传感器无刷直流电机转子位置检测误差分析及其补偿

分析了无位置传感器无刷直流电机控制中采用反电势法检测转子位置产生误差的原因,并提出了补偿转子检测误差的方法。