基于非线性建模与拟合的永磁同步电机转子初始位置精确估计方法

针对永磁同步电机转子初始位置估计的精度与收敛速度受限问题,提出一种基于高频信号注入的非线性建模与拟合实现的初始位置估计方法。首先,建立初始位置与高频信号响应的关联模型,表明高频响应可用于直接计算初始位置,但直接计算结果在大部分转子位置易受测量噪声的影响。为此,提出基于多项式模型建立位置估计非线性模型,选取合适的模型参数,利用少量测试点拟合该模型,即可实现初始位置的快速精确估计,有效提高了估计精度与系统抗干扰能力。实验与仿真结果表明,相比现有方法,提出的方法易于实现,无需复杂滤波器与观测器设计,仅需要选取少量测试点即可快速估计精确转子初始位置,在保证估计精度的同时改进了传统估计方法收敛速度慢问题。

基于旋转高频电压注入的六相串联三相永磁同步电机系统转子初始位置解耦观测

用一台逆变器驱动两台永磁同步电机串联系统,可以通过控制不同平面的电压矢量实现对两台电机的独立解耦控制。该文提出在一台六相逆变器的六相平面和三相平面下同时注入旋转高频电压信号,通过解调静止坐标系下电流响应的负序分量来分别获得两台电机的转子初始位置角。同时为了提高观测精度,利用解调电流响应中正序分量所获得的误差角对解耦获得的转子初始位置角进行补偿。此外,对于六相串联三相永磁同步电机(PMSM)系统,考虑到系统中两台电机的浅磁饱和特性,在极性判断中利用了与传统单台永磁同步电机相反的结果来进行判断。根据该文所设计的旋转高频电压注入法,可以实现两台电机转子初始位置解耦观测。六相PMSM和三相PMSM的估计误差绝对值的平均值分别为3.72°和1.81°。最后,实验验证了所提观测算法的有效性。

内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统起动运行困难的问题,提出一种基于混合信号注入的内置式永磁同步电机改进转子磁极初始位置估计方法。采用注入高频旋转电压信号的方法检测磁极位置,设计一种通过PI跟踪观测器对所构建磁极位置误差信号进行控制的方案,当误差调节至零时将获得磁极位置初判值,降低了算法的复杂性。以磁极位置初判值为矢量角,往定子绕组注入2个方向相反的脉冲电压矢量,通过比较直轴电流大小可以简单、有效地判断出磁极极性,实现对位置初判值进行校正,从而获得转子初始位置估计值。应用所提出的估计方法对一台22kW内置式永磁同步电机进行实验,得到转子位置电角度平均估计误差为4.6°。

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。

考虑逆变器输出谐波的永磁同步电机转子位置估计误差分析

针对永磁同步电机脉振高频电压注入法转子位置估计存在误差的问题,提出基于脉振高频电压谐波分析法的转子位置估计误差分析理论。考虑功率管开关离散化致使三相逆变器输出谐波,对三相桥臂功率管开关向量进行傅里叶级数展开,结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)理论求解逆变器各功率管开关时刻,计算估计dq轴电压基波分量。在此基础上,分析转子位置估计误差来源,推导出误差表达式。通过仿真、数值计算和实验分析各类系统参数对转子位置估计误差的影响规律,为永磁同步电机脉振高频电压注入法相关控制系统参数的选择与优化提供了理论依据。

内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法

内置式永磁同步电机(IPMSM)转子磁极初始位置检测准确度对电机启动性能的影响非常关键。在推导高频旋转电压注入法正序、负序响应电流基础上,提出一种利用两路新型跟踪微分器(NTD)输出信号相位差求解转子磁极初始位置的新方法。该方法无需PI调节器或龙贝格观测器,仅涉及母线电压、高频信号电角度及交、直轴电感4个参数。实验结果表明该方法可使转子磁极初始位置在4 ms内收敛到真实值附近,最大估计误差0.082 rad。

一种改进的永磁同步电动机转子初始位置估计方法

针对永磁同步电机转子初始位置估计的问题,提出了一种基于离散傅里叶变换(DFT)方法的改进估计方法,应用Lyapunov稳定性定理,对估计方法的收敛问题进行了全面的分析和证明,并针对可能存在的估计奇点提出了工程解决方案。仿真结果表明,所提出的估计方法能够快速且准确地估计出永磁同步电动机转子初始位置,克服了传统的基于数字低通滤波器的方法所存在的响应时间、设计复杂等问题。相比传统方法,所提出方法的估计过程时间更短、所需计算量更少,适合工程应用。

内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对无位置传感器内置式永磁同步电机的转子初始位置检测问题,提出一种基于旋转高频电压注入法和恒定磁场定位法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。基于凸极跟踪的原理,通过注入旋转高频电压信号的方法获得估计转子位置,在此基础上,采用恒定磁场定位法对估计转子位置的磁极极性进行判断,实现对估计转子位置的极性校正,并且补偿估计转子位置的偏移误差,从而得到转子初始位置。在实验平台上进行了实验验证,实验结果表明文中提出的方法能够快速且准确地检测出转子初始位置,实现永磁同步电机无位置传感器可靠起动。

内置式永磁同步电机无位置传感器控制研究

内置式永磁同步电机具有功率密度和转矩密度高等特点,已广泛应用于大功率、重负载等变频驱动领域,其中转子初始位置检测技术和无位置传感器控制技术为控制核心部分。为此本文介绍一种基于高频方波电压注入的转子初始位置角度检测方法,以及一种基于电流频率(IF)控制和反电动势锁相环控制相结合的无位置传感器控制策略,控制内置式永磁同步电机静止变频起动与调速运行。仿真结果验证了转子初始位置检测技术准确有效,无位置传感器控制策略具有良好的起动和调速性能,为内置式永磁同步电机的传动应用提供技术保障。

一种改进的静止型永磁同步电机离线参数辨识方法

提出了一种改进的基于高频旋转电压注入的离线参数辨识方法,可以同时辨识永磁同步电机的定子电阻、电感与转子磁极初始位置并基本保持转子不动。该方法给定子注入高频旋转电压,产生的电流中含有结构凸极效应或者饱和凸极效应引起的转子磁极位置信息和直轴磁路非线性饱和引起的转子磁极极性信息。设计转子磁极位置信息提取方法与闭环调节结构,实现了转子磁极初次辨识角度跟踪;同时设计转子磁极极性信息提取方法,实现转子磁极极性判断。待闭环跟踪稳定后,通过提取感应共模信息与差模信息来测量定子电感,消除了直轴磁路非线性饱和对直轴电感检测的影响。最后,在转子磁极方向注入恒定电压,采用两点式伏安法测量定子电阻,消除了脉宽调制中死区与窄脉冲限制对定子电阻检测的影响。该方法实现了转子无转动离线辨识定子电阻、电感与转子磁极初始位置,并且在空载、满载和堵转情况下均适用。Matlab仿真与永磁同步电机实验验证了该方法的优越性能。

转子微动状态下永磁同步电机初始位置检测

针对表贴式永磁同步电机在无位置传感器情况下难以检测出转子初始位置这一问题,研究了一种基于转子微动的初始位置检测方法。通过分析向定子绕组中注入极低频旋转电压时的电流响应,得出了在电机处于微动状态时可从静止坐标系电流响应中提取出转子初始位置信息的结论,并根据电流响应增幅的变化倍数来获得微动状态下的注入电压信号幅值,进一步提高了该方法的可行性和实用性,最后通过注入正反方向电压矢量并比较电流响应幅值来判断转子极性。实验结果表明,该方法在不同负载情况下均能准确有效地检测出转子初始位置,检测结果均可满足电机启动要求。

基于电流响应包络线的永磁同步电机转子初始位置检测

针对无位置传感器永磁同步电机转子初始位置检测存在的多次信号注入、过程复杂及依赖参数等不足,提出了一种基于电流响应包络线的新型检测方法。该方法仅在估算两相坐标系上注入一次脉振高频电压信号,同时控制估算坐标系低频旋转。通过提取直轴电流响应正包络线最大值对应的估算坐标系位置确定永磁体正方向,经位置补偿后获得转子初始位置。为提高检测精度,进一步提取交轴电流响应正包络线最小值对应的估算坐标系位置,并以其修正转子初始位置。此外,还分析了注入电压信号幅值及频率对该方法的影响。实验结果表明,该方法实现过程简单快速,检测最大误差为4.1？,平均误差为1.8？。

电动汽车用永磁同步电机转子初始位置检测

永磁同步电机在新能源汽车特别是电动汽车上的应用越来越广泛,针对永磁同步电机起动时需要准确的转子初始位置信息,提出一种内置式永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法是基于高频电压信号注入的,通过对旋转高频电压信号的电流响应进行低通滤波,得到电流响应幅值,根据电流幅值与转子角θ的关系,用一种简单的线性公式得到θ,降低了算法复杂性。最后利用电机磁路的磁饱和效应来区分转子NS极,从而通过校正位置初判值得到转子初始位置检测值。仿真结果表明,该方法可以准确检测出电机转子初始位置,对电机参数依赖性低,检测误差小。

表贴式PMSM转子初始位置非线性估计

针对表贴式永磁同步电机(PMSM)转子初始位置估计的问题,研究了一种基于两相静止坐标系下注入高频电压信号的非线性观测器的改进估计方法,并构造Lyapunov函数证明了非线性观测器的稳定性和初始位置收敛的象限问题进行了分析,给出了该非线性观测具体实现算法。仿真结果表明,该估计方法能够快速且准确地估计出PMSM转子初始位置,与基于数字低通滤波器的高频注入信号方法相比,该方法具有收敛快速、算法简单等优点,适合工程应用。

标准地铁牵引PMSM初始位置辨识算法研究与应用

适用于系列化中国标准地铁列车的永磁牵引系统是新一代轨道交通牵引系统的发展方向。永磁同步电机(PMSM)转子初始位置决定了起动转矩的大小、磁极极性决定了起动转矩的方向。因此转子初始位置辨识的准确性关系到电机能否稳定起动并顺利加速。在分析PMSM数学模型的基础上,采用高频方波电压注入算法获得转子的初次估计位置。然后分别在估计的d轴中注入正、反向电压窄脉冲,通过比较d轴正、反向响应电流幅值大小来判断此时定位的磁极为N极还是S极。如果定位的磁极是S极,则需要对初次估计位置进行补偿,使其定位在N极。Simulink仿真及试验结果表明:电机实际初始位置不同时,该算法均能辨识出正确的转子位置,最大辨识误差为0.0524 rad,平均误差为0.0161 rad。

SPMSM高频方波电压注入无传感器矢量控制仿真分析

永磁同步电机(PMSM)具有高效率、高功率因数以及高功率密度等优点,在电力传动领域得到了广泛的应用。针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)调速系统在零速和低速下,基于传统旋转高频电压注入和脉振高频电压注入的无传感器矢量控制技术存在转子位置估计精度较差的问题,在分析SPMSM饱和凸极性基础上,提出了基于高频方波注入的SPMSM无传感器矢量控制方法,仿真结果表明,该方法能够克服上述两种传统高频电压注入无传感器矢量控制方法的不足,具有转子位置估计精度较高以及调速动态性能较好的优点。

基于高频脉振信号注入的永磁同步电机转子初始位置辨识

基于高频脉振信号注入的转子初始位置辨识会存在收敛不成功的现象,这直接影响了电机的启动转矩。针对这一现象,本文首先建立了表贴式永磁同步电机在高频信号注入时的数学模型,并对初始位置辨识策略的收敛特性进行了分析,得出位置辨识收敛成功的限制条件,进而提出改进的初始位置辨识算法。仿真分析验证了该文理论分析的正确性和所提方法的有效性。