表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器会增加系统成本和测量噪声,且无法应用在一些恶劣环境.论文在研究表贴式采磁同步电机无位置传感器的控制策略的基础上,提出一种基于反电动势的位置估计方法.利用两相旋转坐标系下电机方程的反电势形式,结合前馈控制,计算出转子位置的偏差角度,再采用锁相环结构对电机的相位和速度进行估计.在电机的低速运行阶段改进锁相环结构,保证速度估计精度,并进一步改善系统动态性能.建立了永磁同步电机的仿真模型,验证了该控制方法的可行性.在STM32F103X(ARM)为主控制器的实验平台上实现了所提出的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制方法,实验结果表明该控制方法能够准确估计出电机的转速和转子位置,估计算法简单,系统稳态精度高、响应速度快.     

基于滑模观测器的SPMSM位置速度估计

针对面装式永磁同步电机(SPMSM)无传感器的控制问题,提出了一种基于改进滑模观测(SMO)和锁相环(PLL)相结合来估计转子位置和速度的新方法。改进滑模观测器采用S型函数对静止坐标系下反电动势(EMF)分量进行估算,提取转子位置和速度信息,有效减小了运用传统滑模观测器估算反电动势所带来的抖振现象,估算的反电动势通过锁相环(PLL)解耦得到准确的转子位置和速度。构建了Lyapunov函数,证明了改进滑模观测器的收敛性,解决了无位置估计算法中鲁棒信差、算法复杂的问题。通过使用ST(意法半导体)的STM32F10X-128K-EVAL电机开发套件和Matlab仿真,对该方法做了详细验证。实验结果表明,该方法能够准确获得电机转速和转子位置的观测值,构成的无传感器矢量控制系统稳态精度和动态性能良好且易于工程实现。     

带参数辨识的自适应二阶滑模观测器PMSM无传感器矢量控制

针对表贴式永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统, 提出一种具有电机参数在线辨识的基于Super-twisting algorithm的自适应二阶滑模观测器.在两相静止坐标系下,将模型参考自适应方法与基于Super-twisting algorithm的二阶滑模方法相结合,实现反电动势的准确估计.采用李亚普诺夫理论证明观测器的稳定性,并由李亚普诺夫稳定性方程推导定子电阻和转子转速的自适应律.在同步旋转坐标系下,采用二阶滑模观测器估计永磁磁链,并将其输入位置跟踪观测器估计转子位置.该算法充分抑制了滑模抖振,同时避免了低通滤波和相位补偿环节的使用,转子位置检测不受定子电阻和永磁磁链变化的影响,具有较强的鲁棒性.仿真结果验证了所提出算法的有效性.     

永磁同步电机脉振高频电压注入转子位置检测

永磁同步电机的转子位置检测精度直接决定了电机能否平滑起动,为提高转子位置检测精度,提出了基于脉振高频电压注入的表贴式永磁同步电机转子位置检测方法。向永磁同步电机定子绕组中注入脉振高频电压信号,通过电机d、q轴磁路饱和程度的差异,实现永磁同步电机转子初始位置的检测。实验结果表明提出方法的转子位置检测精度高,适用于永磁同步电机的无传感器起动及低转速稳态运行。     

基于PLL系统的永磁同步电机滑模观测器控制系统研究

由于永磁同步电机无位置传感器在传统滑模观测器系统下伴随着高频抖振,因此估算的反电动势中将存在高频抖振现象.在滑模观测器输出反电动势中通入锁相环(PLL)系统来提取转子位置信息,减少转速和转角误差.最后利用Matlab平台提出系统验证,实验表明基于PLL系统的滑模控制系统在一定程度上抑制了高频抖振,在动态性能和精度上比传统滑模观测器有一定提高.     

BLDCM无速度传感器矢量控制速度估计方法

针对直流无刷电机(BLDCM)矢量控制系统无速度传器的问题,提出了一种带锁相环(PLL)滤波的Luenberger观测器的速度估计方法.根据两相静止坐标系下的同步电机方程,利用Luenberger观测器估算出反电动势分量;设计锁相环对反电动势中的噪声滤波,提高了速度及位置观测值的精度和抗干扰能力.在Matlab/Simulink平台上验证了该观测器的可行性.利用以STM32Fl03x为主控制器的变频空调实验平台,实现了提出的BLDCM无传感器矢量控制系统.实验结果表明:该方法能够在较宽的调速范围内准确地估计出速度及转子位置,系统稳态精度高、响应速度快,方法简单易实现,便于实际的工程应用.     

一种无刷直流电动机的转子位置重构方法

针对无刷直流电机(BLDCM)中霍尔传感器位置分辨率较低的问题,提出了一种旋转矢量谐波解耦与正交锁相环相结合的位置重构方法.该方法首先通过Clarke变换将霍尔开关信号转换成霍尔旋转矢量,随后采用谐波解耦的方法除去旋转矢量中所包含的主要高次谐波,最后基于正交锁相环技术实现转子位置的重构.仿真实验结果表明,所提出的方法在位置重构方面具有很好的性能,相比于采用谐波解耦与变带宽滤波器相结合的方法,采用正交锁相环技术能获得更高的位置精度.     

永磁同步电机无位置传感器控制研究

位置传感器会增加电机控制系统的成本,降低系统的可靠性和性能,在无法安装位置传感器的电机调速场合或在恶劣环境中难以应用.论文针对永磁同步电机给出一种转子位置实时估计方法,利用反电势得到的位置特征点对转子位置进行估计,实现了无位置传感器永磁同步电机的空间矢量控制.实验结果表明,本文提出的估计算法可以实时估计转子位置和转速,采取该算法对无位置传感器永磁同步电机进行矢量控制,算法易于实现,实时性好,电机控制系统调速范围广、运行稳定.     

基于广义超螺旋算法的无速度传感器永磁同步电机有限时间速度控制

针对三相表贴式永磁同步电机,本文首先根据广义超螺旋算法(GSTA),设计出广义超螺旋观测器,能够估计电机的转子位置和转速.然后基于上述设计的广义超螺旋无速度传感器,结合有限时间控制理论,设计出有限时间速度控制器,可以实现基于无速度传感器下的有限时间速度调节.通过仿真和实验验证了上述方法的有效性.     

表贴式永磁同步电机全速度范围无传感器控制

在永磁电机控制系统中编码器等位置传感器的使用增加了系统的复杂性,降低了系统的可靠性和适应性,因而无位置传感器控制方法被提出并得到了广泛的研究.现有的永磁同步电机无传感器控制方法主要进行零低速或中高速条件下转速的估计,缺少零低速向中高速平滑切换的方法研究,存在着适用转速范围有限等问题.利用脉振高频电压信号注入法进行零低速时转子的位置估计,利用模型参考自适应法进行中高速时的转速估计;提出了一种加权法在某一速度范围内将不同控制方法估计的转速进行平滑切换,得出切换区间内平滑的合成估计速度,从而实现表贴式永磁同步电机全速度范围的无传感器控制.对于某一表贴式永磁电机,应用Matlab/Simulink进行了永磁电机无传感器控制系统的仿真分析,仿真结果验证了所提出方法的有效性.     

Initial position estimation strategy for a surface permanent magnet synchronous motor used in hybrid electric vehicles

A novel nonlinear model for surface permanent magnet synchronous motors (SPMSMs) is adopted to estimate the initial rotor position for hybrid electric vehicles (HEVs). Usually, the accuracy of initial rotor position estimation for SPMSMs relies on magnetic saturation. To verify the saturation effect, the transient finite element analysis (FEA) model is presented first. Hybrid injection of a static voltage vector (SVV) superimposed with a high-frequency rotating voltage is proposed. The magnetic polarity is roughly identified with the aid of the saturation evaluation function, based on which an estimation of the position is performed. During this procedure, a special demodulation is suggested to extract signals of iron core saturation and rotor position. A Simulink/MATLAB platform for SPMSMs at standstill is constituted, and the effectiveness of the proposed strategy is verified. The proposed method is also validated by experimental results of an SPMSM drive.     

An MRAS method for sensorless control of induction motor over a wide speed range

This paper addresses the problem of wide speed range sensorless control of induction motor.The proposed method is based on model reference adaptive system (MRAS),in which the current model serves as the adjustable model,and a novel hybrid model integrating the modified voltage model (MVM) and high-frequency signal injection method (HFSIM) are established to serve as the reference model.The HFSIM works together with MVM to improve the performance of the rotor speed and rotor flux position estimation at low speed,whereas at high speed,the MVM acts alone.In addition,a rotor resistance online estimation scheme is proposed to update the rotor resistance contained in the adjustable model and to ensure the estimation accuracy further.Experimental results show that the proposed MRAS method is very effective from low to high speed range,including zero speed.     

基于模糊滑模控制器和两级滤波观测器的永磁 同步电机无位置传感器混合控制

针对传统带有滑模观测器的永磁同步电机控制系统中的转矩脉动大、抖振明显、反电动势估计精度差等 问题, 在速度环提出了基于双曲正弦函数的新型趋近率, 结合模糊控制思想对趋近率参数实现自整定, 设计了一种 基于新型趋近率的模糊积分滑模速度环控制器; 同时, 在滑模观测器中提出基于变截止频率低通滤波器和修正反 电动势观测器的两级滤波结构来抑制反电动势中的高频分量和纹波分量, 并对转子位置进行合理补偿, 设计了两级 滤波滑模观测器; 通过Lyapunov判据对本文提出的控制策略的稳定性进行了推导证明. 仿真结果表明, 与传统滑模 观测器相比, 本文控制器可使电机在启动和受到外部扰动时系统响应良好.     

基于改进型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

永磁同步电机无位置传感器控制技术通常使用滑模观测器观测反电动势,进而获取转子位置和速度信息.为提升滑模观测器的性能,本文设计了一种改进型自适应超螺旋滑模观测器.首先,文章在超螺旋滑模观测器结构中增加观测误差的线性项,以提高观测器的动态性能.接着,为解决观测器增益在不同速域下参数不匹配的问题,本文提出一种观测器参数自适应调整策略,提升了观测器参数鲁棒性.在此基础上,采用同步参考系滤波器滤除输出信号的高次谐波,进一步提高观测精度.最后,仿真结果表明,与传统方法相比,本文提出的方法观测性能更好,鲁棒性更强.     

考虑谐波影响的开关磁阻电机无位置技术研究

针对用传统傅里叶级数相电感模型估计开关磁阻电机转子位置时直接忽略高次谐波,仅考虑到基波或者二次谐波,导致位置估计精度不高的问题,提出了一种考虑谐波影响的开关磁阻电机无位置控制方法.该方法通过对电感进行坐标变换以及差值电感辨识,消除了傅里叶级数电感的直流分量、偶次谐波分量以及三的倍数次谐波分量.选取谐波含量最少的差值电感构建角度--差值电感关系数学模型,利用其特征点估算转子位置.为了验证所提算法的有效性以及正确性,以一台12/8极开关磁阻电机为控制对象,进行了仿真以及实验.实验结果表明,减少电感谐波后估计转子位置精度提高,且在较大电流条件下用差值电感估计转子位置角度时,位置估计精度几乎不受电机磁饱和因素的影响.     

基于混合滑模控制器和反正切观测器的SPMSM直接转矩控制

针对基于传统PI控制的表贴式永磁同步电机(SPMSM)直接转矩控制系统抖振和相位延迟等问题,在转速环节设计新型趋近律,采用模糊自适应方法,实现趋近律参数的动态调节,并通过Lyapunov方法证明稳定性.利用super-twisting滑模策略生成参考电压矢量,完成混合滑模控制器的设计,建立基于反正切函数的滑模观测器,并对转子位置进行合理补偿.仿真实验表明,与PI控制、基于指数趋近律的滑模控制器相比,所设计的控制器在电机空载起动和外加干扰情况下均能有效提高系统响应,显著降低抖振,与其他模型参考自适应观测器相比,所设计观测器能有效减小相位延迟,转子位置辨识结果更准确.     

永磁同步电动机新型滑模观测器无传感器控制

由于传统滑模观测器算法存在固有抖振, 根据永磁同步电动机的数学模型, 设计了一种新的滑动模态观测器转子位置自检测控制算法; 切换函数采用饱和函数代替开关函数; 选择合适的边界层厚度以削弱抖振; 将反电动势估算值反馈到定子电流的观测计算中, 通过选择合适的反馈值来提高低速时转子位置角的估算精度和高速时系统的稳定性. 为了简化驱动系统的硬件结构以提高滤波效果, 设计了一个截止频率可随转子转速变化的低通滤波器对延迟进行补偿. 以1台表面式永磁同步电动机为对象进行实验, 实验结果表明, 这种新型滑模观测器对电机参