基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机具有效率高、功率密度大、结构简单等优点,在工业和民用领域中得到广泛应用。传统的电机控制方法需要在电机的转子位置或转速传感器上安装传感器,增加了系统的成本。为了解决传统的电压传感器对永磁同步电机运行的影响,提出一种基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无传感器控制方法。该方法以电机模型为基础,利用电压矢量脉冲注入法检测到的转子位置信息来辨识出转子速度。与传统的测速方法相比,该方法具有响应速度快、估计精度高、硬件结构简单等优点,可以应用于永磁同步电机的无传感器控制系统中。实验结果表明,该方法在永磁同步电机的无传感器控制系统中具有较好的动静态性能。

基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无传感器控制

永磁同步电机无传感器控制开环起动困难,电机容易出现失步,且传统的预定位方法会使电机产生转向不确定的强制转动,文章提出一种基于电压矢量脉冲注入法的永磁同步电机无位置传感器初始定位和平滑起动技术,分六电压矢量脉冲注入法初始定位和两电压矢量脉冲注入法加速两个阶段,能够持续、动态的估算转子在零低速阶段的位置信息,实现从静止到中高速全速域范围无位置传感器闭环运行。仿真和实验结果表明,所提控制算法不存在预定位时的强制转动,能够避免电机起动过程中的失步问题,且相较于高频注入法不需要复杂的信号调制和提取环节,算法简单,具有较好的实际应用价值。

基于零电压矢量脉冲法的空调风机飞车启动策略研究

空调风机启动时,由于外界风力作用,风机已经处于旋转状态,即飞车启动。准确的初始位置和转速检测是飞车启动的基础。首先分析零电压矢量脉冲法基本原理,求解零电压矢量脉冲作用下的永磁同步电机电流表达式,获得基于零电压矢量脉冲法的永磁同步电机初始位置和转速检测方法。在此基础上,设计脉冲宽度和脉冲间隔的确定方法,并进行实验验证。实验结果表明,所分析的零电压矢量脉冲法能够较好地实现空调风机旋转状态下的初始位置和转速检测,并能实现飞车启动。

基于自适应零电压矢量三脉冲法的永磁同步电机带速重投策略

永磁同步电机运行过程中失电后,常因自身惯性或外界推动而处于高速旋转状态。若要带速重投,则需短时间内完成初始位置/转速观测。现有零电压矢量脉冲法的脉冲宽度和脉冲间隔不变,常使观测误差增大,严重时可能引起过电流。为此,研究一种自适应零电压矢量三脉冲法,可以根据零电压矢量脉冲所激励的电流矢量幅值自适应调节脉冲宽度,根据初始转速预估值自适应二次修正脉冲间隔,从而针对不同的电机参数或运行状态自动施加合理的零电压矢量脉冲。仿真结果表明,所研究的自适应零电压矢量三脉冲法脉冲宽度及脉冲间隔调节效果好,初始位置/转速观测和带速重投的可靠性高。

基于自适应零电压矢量双脉冲法的永磁同步电机带速重投策略

在某些特殊应用场合,永磁同步电机运行过程中可能发生断电,需要其在旋转状态下重新启动,即带速重投,准确的初始位置/转速观测是带速重投的基础。针对传统零电压矢量脉冲法在高转速下初始位置/转速观测时脉冲宽度和脉冲间隔无法自动调节的问题,研究零电压矢量脉宽和脉冲间隔自适应调节策略。通过比较实时监测的短路电流矢量幅值与所设置的临界值,进行零电压矢量脉冲宽度自适应调节;根据零电压矢量单脉冲法的转速预估结果,实现脉冲间隔自适应调节。实验结果表明,所研究的自适应零电压矢量双脉冲法能够针对不同的初始转速自适应确定合适的脉宽和脉冲间隔,有利于提高高转速下初始位置/转速观测和带速重投性能。

直流母线电流采样电压空间矢量脉冲宽度调制

针对直流母线采样电机控制系统电压空间矢量脉冲宽度调制问题,分析传统空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方法的电流采样机理,揭示其在直流母线采样系统中不可观测区域的存在机理,通过定义最小采样时间的概念精确划分出直流母线电流采样不可观测区域,进而通过插入测量矢量和补偿矢量提出直流母线采样电压空间矢量脉冲宽度调制(SSVPWM)方法及其电流重构策略。通过实验验证了所提方法的电流采样误差低于2%、相电流高次谐波含量低于3%、三相电流畸变率低于1.6%,为高性能矢量控制提供了精确的电流测量。

基于电压脉冲矢量法的面装式永磁同步电动机初始位置辨识

面装式永磁同步电动机的无传感器控制对转子的初始位置辨识性能要求较高,传统的开环起动很容易造成起动失败。利用永磁同步电动机的饱和凸极效应,采用电压脉冲矢量法,通过采样比较三相电流峰值的变化计算得到转子的初始位置,并通过实验验证了有效性。对辨识算法中电压矢量的生成策略进行了改进,使其更加易于在工程应用中实现。结果表明,该算法具有鲁棒性强、计算量小、算法易于实现、辨识精度较高等优点,非常适用于永磁同步电动机的无传感器控制。

基于改进的脉冲电压注入永磁同步电机转子初始位置检测方法

由于永磁同步电机存在凸极性,定子电感随气隙磁场饱和程度的不同而变化,电感值中包含了转子位置信息。根据这个原理,研究了通过注入脉冲电压矢量来检测永磁同步电机转子初始位置的方法,分析了不同位置的电压矢量对电感饱和程度的影响,以及对转子位置估测精度的影响,得出了能获得最佳估测精度的优化电压矢量,并提出了改进的五电压矢量注入方式。根据转子所在区域选择优化的电压矢量进行二次计算,进一步提高了转子位置估算的精度。实验结果表明,该方法能够可靠而有效的检测出永磁同步电机的转子初始位置,而且实施简单、估测精度高。

一种基于高频脉冲输入法的BLDC转子位置判断方法

随着车辆智能化及自动控制技术的持续发展,电机作为一种控制或动力单元在车辆中的应用越来越广泛。但是电机及电机控制器的各通路电气特征参数容易受很多因素的影响变得不均匀,使得BLDC电机位置判断出现较大的误差。为了解决上述问题,在研究高频脉冲输入法的基础上,设计了对应的直流无刷电机控制器,对直流无刷电机进行标定,以得到各通道电流变化值峰值的平均值和2个判断用阈值,将这两组值与待测电机转子位置下的6个短时脉冲电压矢量作用时的电流变化值峰值进行比较来判断电机位置。该方法在不同的电机上进行了试验和验证。此方法对电机和控制器的各通路电气参数相同的要求不高,角度判断范围较精确。

三级式同步电机转子初始位置在线检测方法

三级式同步电机的主发电机有一定的凸极性,不同的转子位置会影响气隙磁场的饱和程度,导致定子电感产生变化。基于这个原理,该文研究了采用注入脉冲电压矢量实现主发电机转子初始位置检测的方法,根据其转子励磁电流的变化特性,制定了电压矢量脉冲的注入方案,研究了不同转子位置与d轴电流之间的关系。由于主发电机转子励磁电流包含的脉动成分会影响转子位置的检测精度,文中分别采用傅里叶分析法和α-β-γ滤波法分析d轴响应电流的差值数据。实验结果表明,该文所提方法简化了传统电压脉冲注入法先确定转子位置再确定正方向的两步检测方案,多次实验结果表明该方法的检测稳定性较好,能够有效降低主发电机转子励磁脉动对检测精度的影响。

基于SVPWM的光伏无功控制研究

针对光伏并网发电过程中无功功率的补偿问题,以光伏并网逆变器主电路结构为基础,提出了一种基于空间电压矢量脉冲调制法的能同时实现并网发电和无功补偿的控制方法。分析了无功补偿控制原理与双向PWM逆变器的空间矢量算法,充分发挥空间电压矢量脉冲调制法电压利用率高、动态响应快的优点,使光伏并网发电系统既可与电网之间进行能量的双向流动,又能提供电网所需的无功功率,最后通过实验验证所述控制策略的有效性。

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°。

无位置传感器无刷直流电机闭环三段式启动策略

针对无位置传感器无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)启动问题,提出了一种转子初始位置精准预定位与加速过程中优化定位相结合的闭环三段式启动策略。在电机绕组中施加短时间脉冲电压矢量,通过检测直流母线电流可以将转子位置锁定在60°电度角范围内,在此基础上通过向指定绕组通电与检测电流比较阈值完成转子精准预定位。预定位后进入优化定位与加速阶段,此时电流比较阈值作为换相条件,保证转子在加速过程中准确换相,当转速达到一定值时系统切换到反电势运行状态(back electro-motive-force,EMF)。实验结果表明,提出的三段式闭环启动方法无需传感器、成本低、可靠性高,能保证系统在整个启动过程中均处于闭环工作状态,不会出现失步或启动失败现象。

基于TMS320LF2407A的SVPWM的研究及实现

介绍了SVPWM控制方法的基本原理。针对SVPWM的两种具体实现方法(软件法和硬件法)分别进行了分析和研究,在基于数字信号处理器(DSP)TMSLF2407A的电机控制硬件平台上采用VVVF方案实现了永磁同步电机的SVPWM控制,并给出了实验结果。

贴面式永磁同步电机无传感器控制策略的研究

贴面式永磁同步电机(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor,简称SPMSM)的无传感器控制在低速和静止时一直存在难以检测和估算转子位置的问题,针对该情况提出了一种新的无传感器控制策略。转子初始位置检测是根据定子铁心的非线性磁化特性,采用电压脉冲矢量法(Voltage Pulse Vector Method,简称VPVM)。此方法无需电机参数及额外的硬件设施,当电机开始运行时,由闭环自适应磁通观测器估算转子位置、速度。利用TMS320F240搭建的硬件实验平台,验证了该方法的有效性。

惰行状态下的地铁PMSM转子初始位置辨识策略

永磁同步电机(PMSM)因其具有高效率、高功率密度等特点,成为新一代轨道交通牵引系统的发展方向,其中,惰行状态下的电机转子初始位置和频率辨识方法研究是PMSM无位置传感器控制技术的重要组成部分。因此,首先研究了零电压矢量单脉冲法和双脉冲法,当PMSM处于惰行状态时,通过将三相逆变器所有下桥臂短路1个或2个脉冲,根据短路响应电流获取转子初始位置和频率。在此基础上,提出一种零电压矢量脉冲法短路时间的选取方法和零电压矢量复合脉冲法,确保处于不同惰行频率下的PMSM均可以稳定地重新启动。通过Matlab/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心进行试验,结果表明:处于不同频率下的PMSM,均可以稳定地重新启动,启动时的频率辨识误差小于0.6 Hz,转子位置辨识误差小于5°。

永磁同步电机转子初始位置检测方法

永磁同步电机(PMSM)转子初始位置的准确预测,对电机启动过程的控制有着重要的影响,而在无传感器下精准辨识转子初始位置对电机控制有着诸多好处。提出了一种基于脉冲电压矢量法的高精度永磁同步电机初始位置预测方法。该方法在分析了永磁同步电机转子位置对磁路饱和程度影响的基础上,通过在电机任意两相中加入正反向脉冲电压,测量无电流相的感应电压,获得感应电压幅值与转子位置的关系。利用测试数据训练神经网络来拟合这种关系,构成转子初始位置估算装置。通过仿真实验表明,这种方法可以克服采用电机集中参数模型所带来的各种误差,具有极高的预测准确性。

永磁直线伺服系统动子初始位置检测新方法

针对基于开关霍尔初始位置检测的永磁直线伺服系统启动时初始定位误差大(±30°电角度)的问题,设计了一种降脉振高频电压信号注入和正反向电压脉冲矢量注入相结合的新方法。通过对高频电流响应信号进行解调、闭环位置解算及相位补偿,实现了动子初始位置快速高精度检测。仿真结果表明,该方法可实现动子初始位置快速检测,误差不超过±3°电角度,相比基于开关霍尔初始位置检测的方案降低了90%,极大提高了永磁直线伺服系统启动初始位置检测的精度,可进一步提高电机启动平稳性。

基于高频注入的永磁同步电机参数辨识策略

永磁同步电机高性能控制依赖电机参数和磁极初始位置的准确性,辨识磁极初始位置可以保证无位置传感器矢量控制启动过程的平稳性。传统的参数辨识方法辨识过程较为复杂或者精度不高,本文提出了一种易于实现的高频注入控制算法,通过注入高频电压,提取高频电流,就可以直接快速辨识出永磁同步电机电感,再通过注入两个脉冲电压矢量,就可以辨识磁极初始位置。这种方式辨识精度高,快速性好,工程实现方便,而且不需要转动电机,具有广泛的实用性。