基于扩张状态模型高阶滑模观测器的SPMSM无传感器控制

针对滑模观测器(SMO)在表贴式永磁同步电机(SPMSM)无传感器控制中存在固有抖振和不能有限时间收敛的问题,提出了高阶超螺旋非奇异快速终端滑模观测器(HOSTNFTSMO)。基于PMSM扩张状态模型提出了一种高阶超螺旋观测器(HOSTO)来实现抖振抑制。针对终端滑模面存在微分项会引入噪声的问题,设计了一个新的非奇异快速终端滑模面(NFTSMS),以实现状态变量的有限时间收敛。仿真结果表明,与传统SMO相比,研究的HOSTNFTSMO可以在不牺牲SMO鲁棒性的情况下获得较高的转子位置估计精度。

基于自适应PWM扩展的SPMSM无位置传感器怠速启动策略

针对表面贴装式永磁同步电机(SPMSM)的无位置传感器控制系统,提出一种基于自适应脉宽调制(PWM)扩展的SPMSM怠速启动策略。首先将PWM周期分为零电压矢量作用时间和关断间隔时间,通过构建以定子电流矢量幅值为反馈的闭环控制器,实现了零电压矢量间隔时间的自适应扩展,从而避免短路电流过大的潜在风险。然后推导了非断续电流模式下的单点电流采样的位置估算式,从而仅利用三角载波的波峰和波谷时刻的采样电流即可估算出转子位置和转子转速。此外,借助微处理器的连续电流采样模式,准确获取零电压矢量作用下的电流变化,从而提高了转子位置和转速的估算精确度。最后结合矢量控制算法实现了SPMSM怠速滑行时快速、稳定的再启动控制,并在5.5 kW的SPMSM实验平台上验证了所提策略的有效性和可行性。

基于超螺旋观测器的SPMSM无传感器控制

提出一种基于超螺旋观测器的无传感器控制方案。设计了超螺旋观测器并使用锁相环提取转子位置和转速信息,对反电动势滤波并补偿估计转子位置以减小相位滞后。仿真和实验表明,该方法较传统滑模观测器观测反电动势正弦度更高、观测转子位置和转速抖动更小,具有一定的抗外部扰动能力。

一种新型SPMSM无位置传感器驱动系统研究

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM),提出了一种基于新型反电动势观测器的无位置传感器驱动系统控制方案。为了实现无传感器控制,该系统在传统反电动势观测器的基础上进行了一定的改进,并引入锁相环(PLL)来确保估算器能够快速、准确地获取转子位置信息和转速信息,从而实现电机的转子磁场定向及转速调节。建立了系统数学模型、控制系统结构框架,并且对该速度/位置估算器原理进行了理论分析及Matlab仿真验证。最后,基于TMS320F2808的永磁同步电机实验平台进行了相关实验,实验结果验证了该控制算法具有调速范围宽、动态响应快、带载能力强及系统可行性、实用性强等特点。

基于改进滑模观测器的SPMSM无位置传感器矢量控制系统

将用于预测永磁同步电机转子位置和转速的滑模观测器进行了改造,并构建了无位置传感器的矢量控制系统;并在此基础上提出了一种用于补偿转子位置角预测误差的改进方法。最后用Matlab仿真验证了算法的有效性,对结果进行了分析讨论。

一种SPMSM无位置传感器的位置估算方法在洗衣机中的应用

伴随电力电子技术的不断发展及节能需求,永磁同步电机的变频控制在家电行业应用广泛。在表贴式永磁同步电机(SPMSM)的驱动系统应用中,无传感器控制技术不但能够降低系统成本,而且能够提高系统的可靠性。在无传感器控制技术中,为实现永磁同步电机无位置传感器运行,位置估算便尤为重要。本文提出了一种速度/角度估算方法。并在产品中成功应用,取得满意效果。

基于高频电流注入法的SPMSM初始位置检测

提出了一种基于脉振高频电流信号注入法的表贴式永磁同步电机的初始位置检测方法。通过在电机估计直轴注入一个高频电流信号,再检测电机估计交轴的高频电压响应,得到转子位置误差角信息。通过PI调节器将该误差调节至零,从而实现了表贴式永磁同步电机的初始位置检测。对该方法进行了理论推导和仿真,并在试验平台上进行了验证。试验结果表明,该方法可较精确地得到电机的初始位置,并具有结构稳定、易于实现的优点。

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。

基于增强型自适应观测器的永磁同步电机无速度传感器

为满足表贴式永磁同步电机(SPMSM)在全速范围内实现无位置/速度传感器运行的需要,本文研究了一种增强型自适应观测器。该增强型自适应观测器在自适应转速观测器中结合了适用于SPMSM的高频注入法,高频注入信号的误差响应信号在低速段起主导作用,校正自适应观测器的输出信号。随着转速逐渐增高,高频注入信号的作用逐渐减弱,直到一定转速后自适应观测器单独作用,这使其不但具有很好的动态特性而且在低速包括零速时也可以保证估算精度。这种增强型自适应观测器结合了两种方法的优点,实现电机无速度闭环起动,且在不同速度区域之间可以平滑过渡。实时实验证明了该增强型自适应观测器的有效性及实用性。

注入高频脉振电压的永磁同步电机I/F控制方法

针对传统的开环I/F控制运用在低速区时存在的给定电流不可控、电机运行效率低、易失步的问题,提出一种新型的无位置传感器I/F控制方法。该方法将改进算法的高频脉振电压注入法运用在传统的开环I/F控制中,对采样得到的三相电流进行信号处理以获取所需的轴系夹角信息,经由PI控制器对给定电流的幅值进行闭环调节,同时对给定电流的电角速度进行闭环补偿。实验结果表明,在该方法下表贴式永磁同步电机可根据负载变化对给定电流幅值和电角速度进行动态调节,使其运行在最大转矩电流比状态,且具有渐进稳定性,提高了电流利用率,增强了电机抗负载扰动能力。

基于自抗扰控制技术的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

为提高表贴式永磁同步电机(SPMSM)的控制精度、动态响应速度以及可调速度范围。通过引入自抗扰控制技术,在两相静止坐标系下,提出一种可以将包含转子位置信息的耦合项直接估计出来的方法。利用自抗扰控制技术的强解耦能力直接解耦电机方程,故无需向转子坐标系进行坐标变换来实现解耦,此外通过电流自抗扰控制器(ADRC)中扩张状态观测器(ESO)可以直接得到转子电角速度和转子位置角,避免了传统控制方法中多次变换和积分带来的累积误差。其在转速ADRC中利用自抗扰控制技术的非线性控制方法,扩展了调速范围,提高了控制精度。

面贴式永磁同步电机无传感器FOC控制的设计

本文研究了面贴式永磁同步电机的无传感器FOC控制,分析了基于滑模控制的转速和位置估计的方法,针对低通滤波器造成的电机转子位置估算误差提出了一种分段线性补偿的方法,并给出了一种永磁同步电机开环启动的方法,将理论和公式改造成易于编程的实现的形式,方便把理论转化为控制程序。并对这种控制器进行了设计。实验结果表明本文设计的滑模观测器能够很好的观测反电势、估算电机转子的位置和速度,系统具有较好的鲁棒性,具有十分重要的工程前景。

一种表贴式永磁同步电机磁极极性判断方法

针对基于脉振高频电压注入式的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制技术中存在的无法快速准确确定磁极极性的问题,设计了一种改进型的初始位置观测器来获得初始位置并判断磁极极性。利用表贴式永磁电机的饱和凸极效应,在定子电流响应中提取位置信息,进行磁极判断来得到正确的初始位置。并通过估计坐标系下直轴高频电流响应的直流分量符号,判断转子磁极极性。通过仿真、实验验证了其准确性以及可靠性。

基于滑模观测器的车用永磁同步电机弱磁控制

为满足电动车不同工况的运行要求,需驱动电机具有高速运行的能力,因此必须设计弱磁控制策略。弱磁控制要求实时获取电机转速,而电机转速一般都需通过速度传感器获取,不仅增加系统成本,在传感器故障时也会存在算法失效的问题。基于以上问题,提出基于无速度传感器的弱磁控制算法;通过滑模观测器提取连续的扩展反电动势估计值,在此基础上基于锁相环(PLL)计算电机转子位置的信息;在无速度FOC闭环控制基础上,基于超前角弱磁控制设计了电流调节器,实现d、q轴电流的重新分配;搭建了基于STM32F103的硬件平台,经过仿真和实验验证了控制算法的有效性,很好地实现了弱磁区的平稳切换,扩大了调速范围。

基于新型Type-1 PLL的永磁同步电机转子位置估计方法

为了提高表贴式永磁同步电机的调速性能,提出一种基于新型锁相环(PLL)的转子位置估计方法.首先,针对表贴式永磁同步电机定子反电动势进行谐波分析,定义谐波成分在旋转坐标系下的表现形式;然后,为提高转子位置估计性能,针对特定谐波成分设计由自适应陷波器(ANF)和低通滤波器(LPF)串级组成的新型滤波器;最后,对新型PLL与同步旋转坐标系锁相环(SRF-PLL)进行对比仿真实验,实验结果表明,所提出的新型PLL不仅能保证较高的估计精度,而且具有较快的转子位置跟踪速度和较强的滤波性能.