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。

基于转子极性判断优化的脉振高频电压注入法

在永磁同步电机零速和低速运行时,采用脉振高频注入法能够准确估计转子位置信息。针对脉振高频注入法无法实现转子极性判断,而传统极性判断方法存在响应时间长、采样和实施过程复杂以及极性误判等问题。文中提出了一种基于正负电压脉冲注入的电机转子极性判断方法。该方法给电机注入正负电压脉冲,并根据对应脉冲的响应电流峰值判断转子极性。脉振高频注入法将转子位置估计值和极性判断结果相结合,可得到准确的转子初始位置。文中通过Simulink仿真验证算法的有效性。仿真结果表明,所提转子极性判断方法能够简化采样方式和算法复杂性,降低判断转子极性的响应时间,使脉振高频注入法能够准确和快速地估计转子初始位置。

一种抗高过载电机设计与控制策略研究

针对制导炮弹23000g高过载环境下弹载电机易损问题,设计一种采用碟簧与特制钢球组合缓冲减振的抗高过载无刷直流电机,提出一种基于改进脉振高频注入法与改进模糊超螺旋滑模观测器的无感观测方法。考虑制导过程中存在高频、摩擦、风阻等干扰因素,影响弹载电机快响应、高精度的控制,提出一种超螺旋滑模自抗扰控制策略。仿真与电机实验结果表明:无感观测方法转子位置跟踪误差仅为0.008 rad;所提控制策略相较于传统自抗扰控制策略,响应速度得到了提升,速度抖振从0.5 r/min降至0.1 r/min,且抗扰能力增强了约1倍。

永磁同步电机全速域无传感器复合控制策略

为解决单一的永磁同步电机无位置传感器控制策略在特定转速区间控制效果不佳的问题,提出一种新的复合策略以实现全速域高性能控制。在零、低速段,采用改进型脉振高频信号注入法,由两个串联的广义积分器代替数字滤波器,避免影响系统性能;在中高速段,采用模型参考自适应法,通过设计电机参数自适应系统提高系统鲁棒性;最后,通过采用加权平均法,高效实现两种控制策略之间的切换。经过MATLAB/Simulink验证,该复合控制策略使永磁同步电机在各速度区间范围内均具有优良的估算精度和动态响应性能。

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。

低开关频率下非理想因素对PMSM PSVI控制效果的影响分析

高频脉振电压注入(PSVI)法由于动态性能更快、转矩脉动更小等优势,被广泛应用于永磁同步电机(PMSM)低速范围的无位置传感器控制中。低开关频率下,由于系统延时更大,特殊的控制架构造成的高频相位更新滞后以及滤波器截止频率较低带来的相位延时增大等,传统高频脉振电压注入法的动稳态性能受到严重影响。针对上述问题,在详细分析滤波器相位延迟和低开关频率下高频脉振电压相位更新不及时对转子位置估算的影响的基础上,分别提出了对不同非理想因素的补偿方案。最后对上述非理想因素的影响及补偿方案进行了仿真验证,仿真结果表明,所提解决方案能有效减小转子位置估算误差。

基于单锁相环位置融合衰减的内置式永磁同步电机控制策略

为改善无传感器内置式永磁同步电机从低速切换到高速时的运行性能,提出了一种单锁相环位置融合策略。在零低速运行时,注入电压高频脉冲信号,通过处理反馈输出电流幅值,得到转子位置信息;在中高速运行时,建立扩展电流滑模观测器,获得反电动势值,进而得到转子位置信息;在过渡区运行时,考虑注入电压幅值对转子位置观测系统的影响,构建新型融合衰减函数,将两种无感算法估算得到的转子位置误差信息进行融合,并输入至单个锁相环,从而解耦得到转子与转速信息。最后,通过试验验证了该控制策略可以实现不同工况下无感算法的平滑切换,提高转子位置观测精度。

脉振高频信号注入法误差分析

为了分析永磁同步电机系统各参数对脉振高频信号注入法位置估计误差的影响,以便有针对性地减小位置估计误差,提高无位置传感器控制技术的性能,首先对脉振高频电压信号注入情况下永磁同步电机直交轴电压进行了分析,并根据交轴基波电压得到位置估计误差公式;之后通过对位置误差公式进行数值分析,总结出控制器频率、逆变器直流母线电压及脉振高频信号电压幅值对位置估计误差大小的影响规律;最后对位置误差分析结果进行了实验验证。

表贴式永磁同步电机无位置传感器起动新方法

针对表贴式永磁同步电机(surface mounted permanent magnet synchronous machines,SPMSM),该文提出一种脉振高频信号注入法结合载波频率成分法的无位置传感器起动控制新方法。该方法首先向SPMSM的d轴注入脉振高频信号,使得SPMSM呈现"饱和凸极性";然后引入载波频率成分法进行转子磁极极性判断,即提取三相载波正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)逆变器中的三相载波频率成分信号,解析其饱和分量幅值的正负,实现对SPMSM转子磁极极性的判别。与传统的通过二次注入其他形式的信号来判断转子磁极的方法相比,该方法有效改善了现有无位置传感器起动方法中存在的算法执行时间长、实施过程复杂等缺点。实验结果表明,所提方法能够准确、快速地检测出SPMSM的初始位置,保证电机顺利平稳起动,具有良好的位置估计精度。

GIS局部放电与等效脉冲注入过程中特高频信号一致性研究

笔者对GIS局部放电与等效脉冲注入过程中的特高频信号一致性进行了试验研究。通过测量等效脉冲注入和局部放电信号的电磁波波形,发现传感器耦合到的特高频信号波形相似;在相同试验条件下,局部放电信号与等效脉冲注入产生的特高频信号衰减规律和传播范围相同。试验结果表明,局部放电与等效脉冲注入过程中产生的特高频信号一致性很好。在此基础上,通过建立等效脉冲幅值与局部放电量之间的对应关系,可用于GIS局部放电特高频在线监测装置现场校验。

正负高频脉冲电压注入的永磁同步电机无位置传感器控制

提出一种正负高频脉冲电压注入的永磁同步电机无位置传感器控制方法;研究基于旋转坐标系下电流响应的单锁相环角位置信息提取方式,简化算法结构;提出在不中断的高频注入电压信号上叠加直流电压偏置的方法,通过电流振荡幅值实现磁极方向准确判断。400W永磁电机系统上的实验结果验证了所提方法的有效性。

基于改进脉振注入法的永磁直线电机无传感器低速控制

针对永磁直线电机的无位置传感器控制在低速的研究,提出脉振高频注入法的永磁直线电机低速无传感器控制策略,并加以改进。利用电机饱和凸极性进行电流调制,提取出动子的位置信息,在此基础上,引入相位补偿提高系统信噪比,并利用磁极判断消除高频注入法的初始位置计算误差,最终实现永磁同步直线电机启动和低速的无位置传感器矢量控制。对该方法进行了仿真分析,并在以实时仿真平台为基础的永磁直线电机上进行了实验验证,结果表明改进的脉振式高频注入法能够快速精确地估计动子初始位置和运动情况,具有良好的动态性能,实现了在永磁直线电机上高性能的无传感器低速控制。

超声频脉冲等离子切割电弧振动特性研究

高频脉冲等离子电弧挺度大、穿透能力强、切割质量与效率高、应用前景好.本研究设计了一种超声频脉冲等离子切割电弧发生系统,并通过实际切割试验,测试、分析了这种高频脉冲电弧的振动特性.试验结果表明:超声频脉冲调制作用有效地激发等离子切割电弧和割件产生了超声频振动,其振动强度与激励脉冲电流频率和幅值紧密相关.

基于滑模观测器的永磁同步电机低速下无传感器转子位置检测的研究

该文根据永磁同步电机的基本数学模型,介绍和分析了脉动高频信号注入法的原理,利用李亚普诺夫稳定性定理,以注入的脉动高频电压的响应电流和为抗干扰而新增加的控制项为输入,以转子位置的估计值为输出,设计出一种滑模变结构状态观测器实现对转子位置的估计。仿真实验表明,该滑模状态观测器能实现对电机转子位置和速度的跟踪,且稳定性好,响应快速,对外干扰等不确定因素具有很强的鲁棒性。

基于高频电流注入的永磁同步电机转子位置初始化方法

基于矢量控制的永磁同步电机的数学模型,分析现有转子位置检测手段的优缺点,详细介绍了高频电流注入法实现转子初始位置检测。电机处于静止状态时给电机定子绕组中注入高频电流,利用电机的凸极效应和磁路饱和特性,通过对高频电流峰值发生的时刻进行检测,准确地估算出电机的转子位置。实验结果显示了该方法检测精度高,且不依赖任何电机参数。

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。

脉振频率对脉振模压成型UHMWPE结构与性能的影响

现有超高分子量聚乙烯(UHMWPE)静态成型方法普遍存在成型周期长、能耗高、极易出现热分解等问题,其制品的初生相特征结构被彻底消除使其难以同时具有良好的力学性能和耐磨性能。为此,文中采用脉振模压(PVM)成型技术,在低温下高效地制备了UHMWPE样品(PVM-UHMWPE),并研究了熔融热压阶段不同脉振频率对PVM-UHMWPE样品微观结构与宏观性能的影响规律。结果表明:脉振模压作用引起UHMWPE颗粒相互摩擦,能促进UHMWPE颗粒界面熔合,实现低温成型,这能保留UHMWPE初生相高规整度、高结晶度的特征结构,从而提高样品的整体结晶度和晶片厚度;随着熔融热压阶段脉振频率的增大,脉振作用增强,UHMWPE颗粒界面固结质量提高,PVM-UHMWPE的屈服强度、拉伸模量、断裂强度和断裂功均得到改善,但当脉振频率超过3.0 Hz后,脉振作用对UHMWPE初生相高规整度、高结晶度特征结构的破坏程度加剧,使PVM-UHMWPE的整体结晶度和熔点均降低,在未能进一步增强断裂韧性的同时,致使样品的拉伸模量下降;相对于成型周期长一倍、成型温度高40℃的普通模压样品(CM-210℃-60min),成型温度为170℃、熔融热压阶段脉振频率为3.0Hz的PVM-UHMWPE样品(PVM-170℃-3.0 Hz)的屈服强度、拉伸模量分别提升了大约9%和23%,磨损率和磨损指数分别下降了大约24%和22%,即相对于CM-210℃-60 min样品,PVM-170℃-3.0Hz样品具有更高的机械强度和更好的耐磨性能。

永磁同步电机无传感器位置检测

为了使永磁同步电机的无传感器控制技术更加可靠和实用化,针对永磁同步电机低速段转子估计精度较低的问题,提出基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器位置检测法。该方法利用永磁同步电机的凸极效应来辨识转子位置,即通过注入高频信号来检测电机的直轴高频阻抗和交轴高频阻抗,从而计算转子位置角度;再利用直流偏置法来判断转子永磁体的极性。利用有限元方法对永磁同步电机的高频阻抗与转子位置关系进行了仿真研究。对基于高频信号注入的永磁同步电机位置检测进行了实验研究,实验结果表明高频电压信号注入法有效地实现了转子位置的准确检测以及转子极性的辨别,该方法可以在永磁同步电机无传感器控制系统中应用。

永磁同步电机离线参数辨识方法研究

通过采用直流伏安法辨识电机定子电阻参数,采用高频注入法和脉冲电压法辨识电机定子电感参数,并对电感参数的2种辨识方法进行了分析和比较,分析永磁同步电机的数学模型,推导出了离线辨识永磁体磁链方法。仿真和试验结果验证了离线辨识定子电阻、定子电感和永磁体磁链方法的有效性。

无传感器永磁同步电机初始位置检测研究

针对无位置传感器永磁同步电机(PMSM)初始位置检测问题,提出一种将脉振高频电压注入法和等宽电压脉冲法相结合的方法。最后,通过实验结果证明了该方法能在静止状态下快速、准确地检测出转子初始位置,实现电机的可靠起动。