基于脉振高频信号注入法的PMSM无传感器控制

针对机械位置传感器给永磁同步电动机(PMSM)调速系统带来成本高,可靠性低、不易维护等同题,采用了一种脉振高频电压信号注入法来实现永磁同步电机矢量控制系统的无传感器运行.该方法给电机定子绕组注入脉振高频电压信号.利用电机的凸极性,通过检测含有转子位置信息的定子电流响应来提取出转子位置信号,实现控制系统的无传感器运行.实验结果证明了采用脉振高频电压信号注入法实现永磁同步电机无传感器矢量控制的可行性和有效性.     

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。     

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。     

两种高频信号注入法的无传感器运行研究

基于凸极追踪的思想，讨论了两种高频信号注入法一一旋转高频电压信号注入法和脉动高频电压信号注入法在永磁同步电机无位置，速度传感器运行控制中的应用。分别介绍了两种高频信号注入法的转子位置自检测原理，指出了两种方法实现中的技术关键，并应用这两种位置自检测方法建立了永磁同步电机无传感器矢量控制系统的仿真模型，进行了仿真比较。对比结果表明，采用脉动高频电压信号注入的凸极跟踪系统结构简单，静、动态调速性能较好；但采用旋转高频电压信号注入法的系统更易于实现。     

基于高频脉振电压注入法的永磁同步电机控制策略

脉振高频电压注入法可以实现电机无速度传感器控制在零速和低速范围内的转速估计,但其信号的处理过程较复杂,影响其动态性能。基于脉振高频注入法的基本原理,根据电机数学模型,优化脉振高频注入法的电流信号处理过程,减少滤波器的使用,减小转子转速估算时间,简化系统的结构,提高系统运行的动态性能。搭建面贴式永磁同步电机仿真模型并进行仿真,结果表明,与优化前相比,信号处理优化后的脉振高频注入法具有响应速度更快,降低系统误差等优点,验证了此方法的有效性。     

电感不对称对双绕组永磁同步电机无位置传感器控制的影响

本文研究电感不对称对双绕组永磁同步电机基于脉振高频电压注入法的无位置传感器控制的影响。基于Ansoft/Maxwell建立有限元仿真模型,分析双绕组永磁同步电机两种工况下的电感波形。仿真结果表明由于绕组结构的非对称性,单个子电机工况下三相电感不再对称,d-q轴电感产生较大波动。理论推导了非恒值d-q轴电感条件下脉振高频电压注入法的数学模型,证明了该方法对电感波形有较高要求。通过Simulink搭建仿真模型,研究电感不对称对双绕组永磁同步电机高频注入法控制的影响,并且dSPACE实验平台上进行验证。仿真和实验结果表明,两个子电机同时运行工况下,基于脉振高频电压注入法的无位置传感器控制可以正常运行;但在单个子电机运行工况下,由于d-q轴电感存在较大波动,PLL锁相环并不能有效跟踪转子位置,导致无位置传感器控制无法正常起动。     

一种内嵌式永磁同步电机启动策略

针对基于高频电压信号注入法的内嵌式永磁同步电机低速无位置传感器控制系统无法估计转子初始位置导致电机启动运行困难的问题,提出了一种内嵌式永磁同步电机启动策略。该策略通过向d,q轴注入高频脉振三角波电压信号,利用连续信号的解调思想傅里叶分解高频响应电流进行信号调制,获取角度误差信息,采用Luenberger观测器代替单PI调节器构成的锁相环估计转子角度;高频脉振三角波电压信号注入法存在无法进行永磁体N/S极判断问题,该策略采用两次转子预定位法简单有效地将转子定位于位置观测器可准确估计的位置,无需永磁体N/S极判断,控制过程简单易行。Matlab/Simulink仿真结果表明所提出的启动策略稳定有效。     

采用滑动平均低通滤波的脉振高频信号注入法在表贴式永磁同步电机无位置传感器控制中的应用

分析了脉振高频信号注入法实现表贴式永磁同步电机无位置传感器控制的原理,针对注入的高频电压会使电流回路中出现相应的高频电流,而巴特沃斯低通滤波器不能完全滤除高频电流,导致电流调节器产生相应的响应从而削弱注入的高频电压的问题,提出了滑动平均低通滤波器,选择了合适的参数使该滤波器能完全滤除高频电流,最后,在基于TMS320F28335的电机驱动控制平台上,实现了一台表贴式永磁同步电机的无位置起动、低速运行和低速突加突卸负载,并验证了滑动平均低通滤波器对高频电流滤波有效性。     

基于dSPACE的永磁同步电机低速无位置传感器控制系统

在高性能的电气传动系统中,永磁同步电机因其特有的优势而被广泛的应用,传统的机械式传感器已不能满足控制系统的要求,而无位置传感器控制技术能消除机械传感器带来的不足.本文首先对脉振高频信号注入法进行理论分析,设计出PMSM位置与速度估计系统;其次,采用高频信号注入无位置传感器方法,在MATLAB/Simulink中搭建无位置传感器控制系统模型并仿真;最后,在设计的基于dSPACE的永磁同步电机控制系统上验证了零低速无位置传感器方法.仿真及实验结果表明了脉振高频信号注入低速无位置传感器控制系统具有良好的运行效果.     

高频信号注入无速度传感器永磁同步电机控制系统

介绍了一种基于脉振高频电压信号注入的永磁同步电机转子位置和速度估算方法,并以此为基础实现了永磁同步电机的无速度传感器矢量控制系统.无论是内埋式还是表面贴式永磁同步电机,其交直轴高频阻抗都可以表现出凸极效应,当脉振高频电压信号注入到定子线圈中时,相应的高频电流信号将包含有转子的位置信息,用一种合适的算法可以提取这一信息.在高速和低速(包括零速)运行时,这种方法都可以精确地估算出转子的位置.最后,以内埋式永磁同步电机为例,给出了这种方法的仿真结果,验证了这种方法的有效性.     

基于虚拟脉振高频注入法的永磁电机初始位置检测

对传统脉振高频注入法进行了分析,并在传统脉振高频注入法基础上,加入虚拟高频旋转坐标,对传统脉振高频注入法进行改进,提出基于虚拟脉振高频注入法的永磁同步电机位置检测方法。该方法和传统脉振高频注入法相比,不需要PI调节,工程实现简单,并且解决了传统脉振高频注入法的过零点问题。通过仿真和工程实验,验证了该方法的正确性和有效性。     

基于高频注入法的内置式永磁同步电机无传感器控制

针对零低速下内置式永磁同步电机的无位置传感器控制方法存在精度低、稳定性差等问题,提出了一种滑膜控制下的基于脉振高频注入法的无位置传感器控制方法。基于电机的固有或人为的凸极效应,脉振高频注入法对电机的基波方程和参数没有依赖性,可有效估算出包括零速在内的电机转子位置和速度,实现永磁同步电机的无速度传感器控制。仿真结果表明,内置式永磁同步电机在滑模控制下能在低转速突变、负载转矩扰动的情况下,快速、准确估算转速和转子位置,动态性能好,鲁棒性强。     

基于高频脉冲电压注入的永磁同步电机无位置传感器技术研究

以隐极式永磁同步电机为研究对象,通过建立高频信号注入时永磁同步电机的响应模型,研究了基于高频脉振的方波电压注入方法,并利用三角函数运算的方式对转子角度和转速进行估计。相比传统的基于高频正弦电压注入转子位置观测方法,其可以有效减少低通滤波器的使用个数,实现转子角度的无延迟估计,提高系统的控制带宽,加快系统的快速响应性能。通过仿真结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于转子凸极跟踪的无位置传感器永磁同步电机矢量控制研究

在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,研究了一种基于凸极跟踪的转子位置自检测方法.文中讨论了高频电压信号的注入方式、提取,包含转子位置信息的高频负序电流的外差解调算法以及转子位置跟踪观测器的构成,并对一台内插式永磁同步电机采用旋转高频电压信号注入方式检测转子空间凸极的信号提取全过程进行了实验研究,成功地实现了该电机的无位置传感器矢量控制运行.实验研究表明,基于凸极跟踪的转子空间位置检测方法能准确地观测出转子的空间位置和速度,以此机理实现的永磁同步电机无传感器矢量控制也具有良好的静、动态运行性能.     

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。     

高频脉振电压注入法的转子位置估计误差补偿

在考虑定子电阻及交叉耦合项的条件下对高频脉振电压注入法进行理论分析,推导出转子位置误差表达式,并对估计位置进行误差补偿,提出了高频脉振电压注入法的位置估计误差补偿策略。该方法与传统的脉振高频电压注入法相比,考虑并减小了定子电阻以及交叉耦合项的影响,使高频脉振电压注入法对永磁同步电机运行在中低速下时的转子位置估计更加准确。仿真验证结果表明了该方法的有效性。     

基于脉振高频电流注入SPMSM低速无位置传感器控制

针对转子磁钢表贴式永磁同步电动机(SPMSM),提出了一种基于脉振高频电流注入的低速无位置传感器控制的新方法。其原理是在估计的同步旋转坐标系直轴上注入高频正弦电流,通过检测交轴电流环PI调节器的输出电压量,获得含有转子位置估计误差的信号,对此进行适当的信号处理得到估计转子位置角,从而实现无位置传感器控制。对该方法进行了理论分析、仿真与实验验证,结果表明该方法在低速和零速下均能准确地检测电动机转子的位置和速度,相较于脉振高频电压信号注入法,所提出的方法结构更简单,且稳定性更高。     

基于脉振高频注入的永磁同步压缩机无位置传感器控制

为了提高永磁同步压缩机无位置传感器控制的低速性能,提出采用脉振高频注入法估算低速下的转速与位置,论文讨论了实现脉振高频注入法的关键技术,并在单转子压缩机上进行了实验,结果表明,脉振高频注入法能应用在变频空调低速场合,对不同参数的电机适应性好。