电感饱和效应对SRM位置估计的影响及改进

开关磁阻电机(SRM)的相电感形状随饱和情况的不同发生明显的变化。研究了忽略三次以上谐波电感模型系数随电流变化关系,提出了复平面电感模型的无位置传感器控制策略。在SRM处于低速驱动运行状态时,首先往空闲相注入高频电压脉冲获取非导通相电感值,再利用三相电感之间的函数关系间接的估算出导通相电感值。提出了低速大电流运行状态时电感饱和效应对转子角度估计的影响,并采取了三项系数补偿措施以消除影响。最终通过仿真和实验表明,在低速重载情况下,该方法能保证较高的位置估算精度和很好的实用价值。

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。

一种增强可靠性的永磁同步电机初始角检测

永磁同步电机初始角检测的准确性是其能否成功起动和起动力矩大小的决定性因素。文章在分析了利用绕组电感饱和效应来检测面贴式永磁同步电机转子初始位置角有效性的基础上,提出电压矢量检测法;并针对传统电压矢量法准确性和可靠性低的问题,提出在处理第二波电压矢量时,利用反方向电感规律增加限制条件,且第二波电压矢量后,增大电压矢量的作用时间以增大电流峰值,从而增强转子增去磁效果和各矢量电流的差异性,共同作用以提高初始角度检测的可靠性。实验结果验证了分析设计的可行性和有效性,表明该检测算法不仅能保证电机转子完全静止,而且大幅度增强了初始位置角检测的可靠性,检测精度从原有的7.5°提高到1.8°,具有较大的工程实用价值。

一种三级式电机转子初始位置估计技术

随着多电飞机、全电飞机的高速发展,三级式航空无刷同步电机因兼顾高功率密度及功率因数可调等优势得到广泛应用。由于三级式电机中主发电机的凸极特性,转子磁场位置的变化会影响定子铁芯的饱和程度,从而造成定子电感值的变化。该文分析了三级电机饱和状态下电感值的变化规律,并在此基础上利用主发电机的凸极特性,采用脉冲式电压注入法进行转子位置的检测。在实际应用中,三级式电机在起动时采用单相交流励磁方式产生励磁电流,导致主发电机励磁电流产生较大脉动,该脉动信号的干扰使传统的定位方法难以准确估计出转子初始位置。该文通过对励磁机输出特性的分析,建立集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出采用傅里叶算法对响应电流数据进行分析,以获取转子初始位置的方法。实验结果表明,该文方法能够有效消除励磁机脉动干扰,实现转子位置的精确定位,同时该文算法计算量较低,易于在嵌入式系统中实现。

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。

一种表贴式永磁同步电机初始角的检测方法

在分析基于电感饱和原理来获得表贴式永磁电机转子初始角方法的基础上,为解决传统方法不可靠、准确性低的难题,提出了电压矢量法,该方法在处理第二波电压矢量时,同时加入限制条件。而且在第二波电压矢量后,为了提高了电流峰值而延长了电压矢量的作用时间,这样就使得转子的增去磁效果更为显著,也增大各个矢量电流大小的差别,从而提高了检测结果的可靠性。实验结果表明该方法既确保了转子不发生转动,又大幅度增强了检测的可靠性。

永磁同步电机初始磁极位置检测方法

根据永磁同步电机相电感的饱和效应,提出了一种恒压源作用下的相电流响应来获得电机初始磁极位置的检测方法,并针对制动器打开瞬间容易出现因磁极位置不准而造成无法定位的问题,对位能性负载提出了一种基于位置环的快速定位法。该方法根据电机实际转动的角度来反向移动给定电流矢量,实现快速定位。最后通过计算不同幅值电流矢量二次定位转过的角度来获得精确的磁极位置。所提方法能够准确获得电机初始磁极位置,可适用于不同类型的永磁电机。实验证明:该控制方法结构简单,易于数字控制实现,同时具有较强的通用性和鲁棒性。

表面式永磁同步电机初始转子位置估计技术

针对表面安装式永磁同步电机,给出了电机解耦模型,分析了电枢绕组的电感饱和效应,提出了一种判断初始转子位置的综合性方法。该方法中给电枢绕组施加电压空间矢量,将各矢量下对应的电流变换为等效直流电流并通过判断其大小,确定出转子初始位置角度;在此基础之上,给电机定子绕组施加等宽电压脉冲,通过比较各绕组电流的变化率,得到转子磁极指向区域;在电压空间矢量方法下判断得到的转子位置角度如果位于磁极指向区域内,表明判断结果正确。给出了该方法的原理介绍以及实施策略。以DSP控制的永磁同步电机系统为试验平台,对所提出的方法进行了试验验证及试验结果分析,结果表明,该方法能够可靠而有效的估计初始转子位置。