一种基于脉振高频电压注入法的转子位置检测方法

在基于脉振高频电压注入法的内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制中,使用滤波器提取转子位置信息影响了系统动态性能。提出一种基于二阶广义积分器(SOGI)的转子位置检测方法。利用SOGI构建位置观测器,简化系统参数整定过程,动态过程中可以更加准确地提取转子位置信息,有效地减小了转子位置动态估计误差,最后仿真结果表明该方法改善了系统的控制性能。

电机车IPMSM高频脉振电压注入法转子位置检测

永磁同步电机作为矿用电机车的牵引电机,在进行控制时,准确获得其转子位置信息至关重要。将高频电压信号注入电机,利用龙贝格观测器估计转子角度和转速,实现了永磁同步电机的无传感器控制,并通过仿真进行验证。将高频脉振电压注入法运用于实际的矿用电机车的控制系统,通过现场试验和后期运行证明了其准确性和可行性。

基于双频陷波器的改进型高频脉振电压注入无位置传感器控制策略

传统高频脉振电压注入法采用基于带通滤波器与低通滤波器结合的策略,实现位置误差信号提取。但该策略的不足在于无法同时兼顾位置观测闭环的滤波精度与动态性能。为此,提出一种基于双频陷波器(dual frequency notch filter,DFNF)级联低通滤波器的改进型位置误差信号提取策略。该策略通过提高环路增益实现带宽扩展,再利用DFNF加强对二次注入谐波的抑制能力,使位置观测环同时具备高带宽与强滤波特性。首先,对位置观测等效闭环进行建模,并利用闭环传递函数幅频特性分析传统位置误差信号提取策略存在的问题;然后,对改进型位置误差信号提取策略的原理进行介绍,并对比2种位置误差信号提取策略的性能;最后,基于RT-LAB实验平台,对2种位置误差信号提取策略的位置辨识效果进行对比验证。

基于脉振高频信号注入法的PMSM无传感器控制

为了克服机械式传感器给永磁同步电机调速系统带来的缺陷,深入研究了永磁同步电机脉振高频电压信号注入法的原理,采用PI控制算法对转子位置进行无偏估计,实现了永磁同步电机无传感器的矢量控制。在以TMS320LF2407A为控制核心的实验平台上进行了验证,结果表明脉振高频电压信号注入法切实可行,能够实现电机的正反转、加载等实验,具有良好的调速性能指标。

基于脉振高频注入法的永磁同步电机初始位置检测优化算法研究

对脉振高频注入表贴式永磁同步电机(Surface Mounted Permanent Magnet Synchronous Machines,SPMSM)无传感器控制系统初始位置检测,传统的高频脉振电压信号注入法是把脉振高频电压信号注入估计的转子参考坐标系中,检测永磁同步电机定子侧的高频电流响应,在此基础上,针对滤波器提取位置信息中会使信号延迟、电流环带宽减小等情况,根据电机的数学模型,在高频电流信号的处理过程中减少滤波器的使用,简化了系统结构,减少了转子和转速的估测时间,可以得到估计的比较准确的转子位置和转速,实现电机无速度传感器在零低速范围内的转子位置估计。最后用Matlab/Simulink平台对优化后的电机系统进行了仿真分析,实验结果证明与传统的方法相比优化后的永磁同步电机无传感器控制系统的精度和稳定性得到提高。

TSMC-PMSM系统的高频信号注入法低速控制

针对双级矩阵变换器(TSMC)驱动永磁同步电机(PMSM)系统低速区,基于反电动势的传统速度估算方法失效的问题,将脉振高频电压注入法首次拓展至此系统,通过注入高频电压信号并检测转子电流响应获取转速信息,实现低速下速度准确估算。分析了不同注入信号对该算法的影响,根据需求选择了IIR滤波器作为该算法滤波器,给出了滤波器传递函数和设计步骤,为系统实现提供了依据。实验结果验证了方案的可行性和有效性。

基于新型高频注入的永磁同步电机无传感器控制

脉振高频电压注入法(PHFVI)利用在电机中产生的凸极效应有效解决了电机无传感器控制在零低速范围内的许多难题。针对永磁同步电机(PMSM)在零低速范围内的PHFVI控制策略存在的动态性能差及估计误差大问题,在传统方法的基础上,提出了一种新型PHFVI,在对高频信号的电流响应进行信号解调时,同时考虑了估计同步坐标系中的直轴分量与交轴分量,且转速与转子位置的获取过程中使用了锁相环(PLL)技术,理论分析并建立PMSM数学模型后,对PLL的设计过程进行了严格的推导。最后,对整体设计方案进行了全面的仿真,仿真结果证明PMSM在新型高频注入法下的动态性能更好,估计误差更小,鲁棒性更强。

永磁同步电机全转速范围无位置传感器控制

为解决IF控制启动速度偏慢、启动转矩能力薄弱等问题,采用高频脉振电压注入法完成电动机零低速启动,并结合中高速区有效磁链法形成全转速范围无位置传感器复合控制策略。为了实现两种控制方法的平滑切换,提出一种基于转速过渡区与状态机结合的滞环切换策略,所提策略将全转速范围划分为零低速区、过渡区以及中高速区,电动机由中高速区进入过渡区时提前开启高频脉振电压注入法,使其位置估计过程达到稳定,为切换做好准备。为了减小注入高频电压对有效磁链法位置估计过程的冲击,在转速过渡区采用软开启的方式实现高频脉振电压注入法的投入与退出。针对转速过渡区两种位置估计方法同时工作时的耦合问题,设置了双同步旋转坐标系,实现了转子位置估计的解耦控制。在一台三相永磁同步电机上对所提方法的有效性进行了验证。

一种永磁同步电机凸极信号测量方法

传统永磁同步电机凸极信号测量方法存在测试成本高、大功率场合不适用等不足,为此提出一种基于高频脉振电压注入法的永磁同步电机凸极信号测量方法。通过设置双同步参考坐标系使电动机矢量控制与高频电压注入法相互解耦,实现了在电动机旋转过程中完成凸极信号测量,不仅节省了使用配测设备的成本,而且适用于不同功率等级驱动系统,有效地提高了工程普适性。仿真和实验结果表明,所提方法可准确测量被测永磁同步电机的主凸极强度、次凸极分布规律以及不同负载工况下永磁同步电机的交叉饱和角,为高频电压注入法的实施、多凸极效应的抑制以及交叉饱和角补偿提供有效信息。

混合励磁轴向磁通切换永磁电机全速域无位置传感器控制

为了实现混合励磁轴向磁通切换永磁电机(hybrid excitation axial flux-switching permanent magnet machine,HEAFSPMM)全速域无位置传感器控制和提升低速区的运行性能,提出一种HEAFSPMM复合控制方法。该方法引入HEAFSPMM的励磁绕组,改进模型参考自适应算法,提高转子位置的估计精度和电机带载能力;对零低速域,采用脉振高频电压信号注入法实现电机快速起动和可靠运行;对过渡区采用加权平均值复合控制实现HEAFSPMM低速区的平滑切换。最后进行仿真和实验验证,结果表明所研究的无位置传感器复合控制方法能够实现电机全速域运行,并提高系统的带载能力和控制精度。

永磁同步电机宽速域无位置传感器控制

基于采用改进型模型参考自适应法及脉振高频电压信号注入法对电机转子转速和位置进行辨识的原理与性能的分析,提出了一种宽速域内适用的无位置传感器复合控制法。通过滞环加权切换法实现了2种方法的平滑切换,克服了改进型模型参考自适应法在零速与低速时误差大,以及脉振高频电压注入法在高速时有稳态位置误差的缺点。经实验验证,复合控制法能在宽速域内准确地辨识出转子的转速与位置,系统动态响应快,鲁棒性好,对于宽速域内永磁同步电机无位置传感器研究具有重要的理论和现实意义。

军用车辆轮毂电机位置传感器故障检测及容错控制

针对电传动装甲车辆恶劣工况下轮毂电机位置传感器容易产生故障问题,基于脉振高频电压注入法构建了位置传感器故障检测及容错控制系统。通过分析故障时位置传感器输出信号出现的幅值不平衡故障或正交不完全故障,采用阈值检测法实现故障检测,并使电机由有位置传感器控制切换为无位置传感器控制。仿真及实验结果表明,故障发生时,系统能够迅速检测出故障并进行容错控制,有效抑制了电机转速及定子电流的持续振荡。

全速范围永磁同步电机无位置传感器控制研究

针对滑模观测器在低速范围内的不适用性,以及中高速范围内高频注入法跟踪性能差的问题,采用一种复合控制策略实现永磁同步电机全速范围无位置传感器控制。为避免电机启动失败在零低速范围内采用带磁极辨别的高频脉振电压注入法;为减小传统滑模观测器的抖振,采用改进型滑模观测器在中高速范围内获取转子位置信息;为实现速度平滑切换采用一种非线性切换算法。仿真结果表明,采用的复合控制策略在全速范围可以精准获取转子位置信息,提高永磁同步电机运行的稳定性和控制精度。

制导火箭弹一维稳定平台控制系统设计与分析

针对制导火箭弹在飞行过程中产生的旋转速度会对惯性测量单元产生影响从而影响命中精度,且传统的多传感器反馈系统在高速运转中可能会失效,研究了一种新型制导火箭弹一维稳定平台控制系统。系统由控制模块、驱动器、位置传感器与舵机组成。其中制导火箭弹舵机分为上舵机、横舵机与下舵机。对上舵机与横舵机选用凸极型永磁同步电机,下舵机选用绕线转子型永磁同步电机。对3个永磁同步电机分别采用改进型滑模观测器、高频脉振电压信号注入法与模型参考自适应法的无速度传感器矢量控制方法。模型仿真结果表明,所设计的一维稳定平台控制系统能够准确估算电机转子位置与转速且运行平稳、精度高、鲁棒性高,所使用的3种控制方法相互补充,控制精度更为精准,最后验证在高中低速下系统的控制性能较高,为实际制导火箭弹一维稳定平台控制系统的研制提供一种新型设计思路。

一种内嵌式永磁同步电机启动策略

针对基于高频电压信号注入法的内嵌式永磁同步电机低速无位置传感器控制系统无法估计转子初始位置导致电机启动运行困难的问题,提出了一种内嵌式永磁同步电机启动策略。该策略通过向d,q轴注入高频脉振三角波电压信号,利用连续信号的解调思想傅里叶分解高频响应电流进行信号调制,获取角度误差信息,采用Luenberger观测器代替单PI调节器构成的锁相环估计转子角度;高频脉振三角波电压信号注入法存在无法进行永磁体N/S极判断问题,该策略采用两次转子预定位法简单有效地将转子定位于位置观测器可准确估计的位置,无需永磁体N/S极判断,控制过程简单易行。Matlab/Simulink仿真结果表明所提出的启动策略稳定有效。

同步磁阻电机无位置传感器控制系统研究

针对同步磁阻电机的特点设计相应的无位置传感器矢量控制系统。零速和低速时采用脉振电压高频信号注入法,在估计坐标系的q轴注入高频电压信号,使用估计d轴的高频电流信号进行位置估计。中速和高速时使用静止坐标系下的扩展反电动势法进行位置估计。达到电压限制时主动降低q轴电流满足电压限制,同时增加d轴电流绝对值实现恒转矩运行。实验结果表明,所设计的位置估计系统具有一定的抗扰动能力,可以很好地进行全速度段的转速和位置估计。