改进高频脉振电压注入的IPMSM无传感器控制

为解决传统静止坐标系高频脉振电压注入法由直流偏置导致的估计转子位置不准确的问题,在此提出了一种基于改进静止坐标系高频脉振电压注入的内置式永磁同步电机(IPMSM)无传感器控制方法。该方法仅使用β轴定子电流估计转子位置和转速,因此解决了直流偏置问题。首先,采用四阶广义积分提取高频电流,四阶广义积分在谐振频率处具有单位增益和零相移,保证了提取高频电流的准确性。然后,利用改进的二阶广义积分获得包含转子位置信息的正交信号,并且可以精确补偿信号处理过程中低通滤波器产生的相移和幅值衰减。最后,在2 kW IPMSM驱动平台上验证了算法的有效性。

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。

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。

基于高频脉振电压注入的内置式永磁同步电机控制

低速运行控制是无传感器永磁同步电机控制系统的关键技术之一。为提高无传感器PMSM矢量控制系统的低速性能,深入研究了一种基于高频脉振电压注入的转子位置估计方法。在估计的转子参考坐标系中注入脉振的高频电压信号,通过检测IPMSM定子侧的高频电流响应并对其进行适当的信号处理,获得了估计的转子位置和转速,实现了采用高频脉振电压注入法的无传感器速度控制。仿真结果表明该方法对电机转子位置和转速都具有良好的跟踪效果,能够使电机稳定有效地运行在低速甚至零速度状态。

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。

应用特征谐波消除改进脉振高频电压注入法

针对永磁同步电机无位置传感器矢量控制中传统脉振高频电压注入法存在的估算角度滞后、与中高速无位置传感器控制技术切换困难等问题提出改进方法。引入特征谐波消除的方式取代低通滤波器,同时充分考虑定子电阻对位置估算的影响,修改误差矫正项以减小估算误差,并给出了改进后的脉振高频电压注入法的完整实现方式。应用特征谐波消除的方式得到误差校正项,估算的转子位置更加精确,用特征谐波消除的方式去除高频电流信号,不会引起电流畸变和相位滞后。用改进算法得到的转子位置及转速作为反馈对电机进行闭环控制,可以改善电机低速下的动态特性。仿真分析和实验结果证明了该方法的有效性。

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。

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。

两种高频信号注入法无传感器运行分析对比

介绍了两种高频信号注入法的应用场合,分析了二者转子位置检测的原理,指出了二者的不同与实现技术的关键,通过仿真和实验的对比结果表明两种方法都能在低速下有效地实现转子位置的自检测,不依赖电机的参数与工况,具有较强的鲁棒性。采用旋转高频电压信号注入法的系统,难点在于对不同速度下对转子位置估算角进行补偿,结构虽然复杂,但易于实现与调试。采用脉振高频电压信号注入法的调速系统结构简单,但对调节器参数敏感,如何根据系统参数整定调节器参数是该系统实现的关键。

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。

基于高频注入的永磁同步电机无位置传感器鲁棒性分析

针对表贴式永磁同步电机给出了一种基于脉振高频电压信号注入的转子位置辨识方法。首先对该辨识策略的基本原理进行了介绍,给出可以应用在低速和静止下的辨识模型;其次,推导出该模型的位置估计误差,进而对该模型的稳定性和鲁棒性进行了分析。分析发现,无论是处于低速还是静止状态,该模型表现很好的稳定性和鲁棒性,并且不依赖电机参数,仿真分析验证了理论分析的正确性和所提策略的有效性。

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。

基于组合信号注入法的转子磁极极性辨识可靠性研究

组合信号注入法分2步执行,首先通过脉振高频电压信号注入法辨识出永磁同步电机转子初始位置,然后通过脉冲电压信号注入法判断转子磁极极性。若电流谐波较大,易导致转子磁极方向误判断,极性辨识结果可靠性受到严重影响,进而导致转子启动,发生反转,无法满足部分工业应用场景要求的无反转启动。基于此,提出基于评价函数的磁极极性判断方法,提高磁极极性判断准确率。

改进型永磁同步电机初始位置辨识方法

针对传统脉振高频电压注入法辨识表贴式永磁同步电机转子初始位置时,因电机凸极性小、采样电路存在误差而产生无法判别实际转子位置的盲区问题,提出一种改进型脉振高频电压注入方法。将估算d轴定向到三个位置角为0、2π/3、–2π/3 rad的位置上注入高频正弦电压信号,比较三次注入高频电压信号后,估算q轴上的高频响应电流大小,以此来确定转子所在区域对应的初次位置角。再将估算d轴定向到初次位置角上继续注入脉振高频电压,进行闭环控制,利用PI调节器使估算q轴的高频响应电流收敛于零,最后通过极性判断得到转子初始位置。还运用以DSP 28379D为控制核心的实验平台进行了验证实验,实验结果表明,该方法位置辨识精度高,能有效识别转子位置。

全速度域永磁同步电主轴无传感器控制策略

为解决目前无传感器控制在永磁同步电主轴上的局限性,设计了一种脉振高频电压注入法和模型参考自适应法(MRAS)相结合的复合观测器。在低速段采用脉振高频电压注入法,中高速段采用模型参考自适应法,并在过渡区间内设计出新的切换方法以此来满足低速段向中高速段的平滑过渡,从而实现永磁同步电主轴全速度范围无传感器控制。系统在10 N阶跃负载的冲击下,转子位置误差仅为0.004 rad/s,调整时间仅为0.2 s。仿真实验结果表明,所设计的复合观测器在全速度范围内追踪精度高,动态响应速度快,鲁棒性强,从而提高了永磁同步电主轴的动态性能及稳定性。

基于双三相永磁同步电机的EPS系统低速段无位置传感器控制

在双三相永磁同步电机(PMSM)电动助力转向(EPS)系统低速段无位置传感器冗余控制中,传统高频脉振电压注入法依赖于电机凸极效应,因而存在位置相关信号的信噪比很小的固有问题。从α-β两相静止坐标系提取高频电流响应信号,直接调制静止两相高频电流,使位置角估算只与直轴电感值相关。将该方法用于饱和凸极性较小的表贴式双三相PMSM。通过仿真和试验验证了所提方法的有效性和正确性。

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。

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。

内置式永磁同步电机初始位置检测方法研究

电机初始位置准确性直接决定着电机的启动性能,介绍了一种基于高频脉振电压注入的转子初始位置检测方法。在估计的转子参考坐标系中注入高频的脉振电压,并在对应的高频电流响应中提取出位置估计信号同时在高频电流的二次谐波分量中提取出极性判断信号。仿真结果显示能快速准确的得到估计的转子初始位置,从而验证了方法的有效性。

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。