基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制

常规的永磁同步电机全速域无位置传感器控制通过复合两种位置观测器实现全速域的转子位置估计，然而，在电机频繁宽频域调速工况下，两种位置观测器频繁地切换，易导致估计的位置和转速振荡，并且两种位置估计方法需要单独的设计和调谐，增加了系统整定难度和算法复杂度。为此，该文提出了一种基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制方法。首先，通过共振扩张状态观测器估计基频反电动势和高频反电动势。然后，建立了统一全速域模型，通过统一全速域模型实现全速域的转子位置和转速估计。在零速和低速时，通过向d轴注入高频电压，增加统一全速域模型中转子位置信息的信噪比，从而可以准确估计零速和低速区的转子位置，消除了传统高频注入法中由滤波器和延迟引起的估计误差。当电机在中高速区运行时，统一全速域模型自动蜕变为基频模型法，不需要两种位置观测器切换控制。最后，在2.0 kW内置式永磁同步电机实验平台上验证了算法的有效性。     

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。     

永磁同步电机无位置传感器全速域控制

为了实现永磁同步电机全速域无位置传感器控制,本文提出一种IPMSM在宽调速范围内准确获取转子速度与位置信息的混合观测器,在中高速域,采用省略低通滤波器的扩展滑模观测器估计电机转子速度与位置。在零低速域,采用注入电压信号频率为开关频率的高频方波注入法。为实现中高速与零低速的平滑切换,本文采用加权算法控制策略。仿真结果证明了本文提出的永磁同步电机全速域无位置传感器控制策略的的可靠性和有效性。     

IPMSM全速域无传感器控制切换策略研究

为了实现内置式永磁同步电机(IPMSM)全速域无传感器控制,提出了一种光滑连续的三次函数比例切换策略。采用改进脉振高频电压注入法结合优化的滑模观测器法,实现IPMSM零低速和中高速范围转子位置、转速估计;提出从切换比例系数导数有无突变的角度考虑速度切换平顺性,并设计了无切换比例导数突变的三次函数比例切换策略,优化全速域无传感器控制算法切换平顺性,最终实现对IPMSM全速域内的无传感器控制。利用Matlab/Simulink软件对提出的无传感器控制切换策略进行仿真研究,其结果表明：与传统控制策略相比,提出的无传感器控制切换策略能够提高转子位置和转速估计精度,提升切换平顺性和系统动态性能。     

IPM同步电机扩展反电动势转子自测角研究

基于低速运行区采用高频载波注入法和高速运行区采用扩展反电动势状态观测器法相结合的思想,提出内插式永磁(Interior Permanent Magnet,简称IPM)同步电机全速范围的无传感器驱动技术.在低速运行区,高频旋转电压注入后,检测与反电动辨有关的电流响应来获得转子位置信息:在高速运行区,通过与低速运行区无传感器控制技术的平滑切换,观测两相静止坐标系中扩展反电动势来获得转子位置信息.该方法不受电机参数和低频干扰的影响,具有较强的鲁棒性,实测结果验证了该方法的有效性和可行性,以此机理实现的无传感器转子位置观测器具有良好的静、动态性能.     

永磁同步电机变工况下无速度传感器控制

对于永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM),无速度传感器检测转子位置因其系统成本低、可靠性高等优点,逐渐取代了传统的机械位置传感器。针对PMSM在低速运转波动大和高速运转平稳的特点,首先建立两种工况下的数学模型,提出基于旋转高频电压注入和滑模变结构的PMSM无速度传感器控制策略,并分别进行仿真分析。然后建立平均速度控制函数来进行两种控制策略之间的平滑切换,实现PMSM在全速范围内的无传感器调速控制。结果表明,两种PMSM无速度控制算法都能较好地跟踪电机转速,鲁棒性好,能较准确地估算出转子位置,验证了低速工况下基于高频电压注入的无位置传感器选用和高速工况下基于滑模变结构的无速度传感器选用的可行性。     

基于转子位置自检测复合方法的永磁同步电机无传感器运行研究

基于对高频信号注入法和模型参考自适应法转子位置自检测原理和特性的讨论，提出了一种包含零速在内的全速度范围内均能实现转子位置/速度准确检测和控制的复合方法。分析了从旋转高频电压信号注入法过渡到模型参考自适应法的切换原则，给出了速度切换区内转子位置、速度和加权系数的估算方法，并对1台内插式永磁同步电机2种方法的切换过程进行了实验研究，成功地实现了无传感器矢量控制的起动与运行。实验研究表明，这种转子空间位置复合检测方法既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度，也能保证高速运行时较快的动态响应，适合于全速范围内电机的无传感器运行。     

全速范围永磁同步电机无位置传感器控制研究

针对滑模观测器在低速范围内的不适用性,以及中高速范围内高频注入法跟踪性能差的问题,采用一种复合控制策略实现永磁同步电机全速范围无位置传感器控制.为避免电机启动失败在零低速范围内采用带磁极辨别的高频脉振电压注入法;为减小传统滑模观测器的抖振,采用改进型滑模观测器在中高速范围内获取转子位置信息;为实现速度平滑切换采用一种非线性切换算法.仿真结果表明,采用的复合控制策略在全速范围可以精准获取转子位置信息,提高永磁同步电机运行的稳定性和控制精度.     

永磁同步电机无传感器控制算法切换策略研究

永磁同步电机(PMSM)无传感器控制由于其可靠性及成本上的优点越来越成为行业聚焦的问题,针对PMSM在各速域的不同特性,其零速、低速、中高速范围的控制方法也各不相同。实现各速域控制方法的稳定切换是无传感器算法全速域稳定控制的前提。为保证不同策略之间的平滑切换,提出了一种双滞环的切换策略,避免传统单滞环切换策略在控制中出现的反复切换问题,保证了无传感器算法的稳定性。最后基于永磁直驱电机大功率对拖平台进行实验验证,证明了该切换策略的有效性。     

开关磁阻电机全速范围无位置控制研究

针对采用位置传感器控制的开关磁阻电机(SRM)的诸多弊端,提出了一种基于非线性电感模型全速度范围无位置传感器控制方案。对SRM在起动,低速、高速驱动运行3种状态时的三相电感值,采用最优测量方法,通过转子模型与转子位置角度之间的函数关系实现转子位置间接估计。针对提出不同速度范围的控制方案,提出了双阀值滞环无位置算法切换策略。仿真结果表明,该方案能够实现SRM全速范围的可靠运行。     

无刷直流电机无位置传感器转子位置自检测复合方法

基于对定子铁心饱和法和滑动模态观测器法转子位置自检测原理和特性的讨论,提出了一种能在全速范围内(包含零速在内)实现转子位置准确检测和控制的复合方法.零速时采用定子铁心饱和法判断转子初始位置并起动,低高速时设计了一种新的准滑动模态观测器控制算法,它将反电动势估算值反馈到定子电流的观测计算中,相比传统的滑模观测器算法,它可以通过选择合适的反馈值提高转子位置角的估算精度和系统的稳定性,并且切换函数采用饱和函数代替开关函数,可以通过选择合理的边界层厚度有效地削弱抖振.以一台表面式无刷直流电机为对象进行实验,实验结果表明该转子位置自检测复合方法能够在全速范围内有效地估算转子位置信息,是实现无刷直流电机无位置传感器运行的一种实用方法.     

基于线电压差转子位置检测法的无刷电动机控制器的设计

线电压差法是PWM-ON-PWM调制方式控制下的无刷电机转子位置检测的一种新方法,本文采用PWM-ON-PWM调制方式设计了无刷电机的DSP无传感器控制系统,证明了线电压差法位置检测技术在宽速度范围内,特别是低速时能准确地检测到转子的位置并且减小转矩脉动.     

一种永磁同步电机宽速域无传感器系统的控制策略

设计了一种改进型滑模观测器(SMO)实现永磁同步电机(PMSM)无传感器宽速域控制。使用反电动势观测器替代低通滤波器,避免了转子位置信息滞后的问题。在定子电流计算中引入随转速自适应调节反馈系数的反电动势反馈,减小了系统抖振,使宽速域下转子转速和位置估计更加精确。采用锁相环技术(PLL)来抑制高频信息,提取出准确的转子位置。基于d SPACE搭建了PMSM的快速控制原型试验平台,对无传感器控制系统进行了稳态和动态试验,结果验证了该算法的有效性。     

永磁同步电机无位置传感器复合控制算法研究

针对永磁同步电机无位置传感器控制技术在低速阶段存在额外损耗和位置估计延迟以及在中高速阶段存在对模型参数依赖较大的问题,提出一种全转速范围无位置传感器复合控制方法。采用高频注入法和自适应算法复合控制策略,利用加权算法实现了两种算法之间的平滑切换,建立复合控制算法的数学模型,运用Matlab/Simulink进行仿真分析。分析结果证明,该复合控制算法能够快速准确地检测出转子位置,实现零低速与中高速的平滑切换,提高了系统的动态响应性能,具有动态调节速度快,鲁棒性好等优点。     

永磁同步电机无速度传感器控制综述

永磁同步电机无速度传感器控制系统,通过测量电机定子侧电流和端电压算出转子位置,替代了传统的机械位置传感器,系统成本低、可靠性较高.转子位置可由开环算法或通过闭环观测器观测得到.利用电机的非理想特性来提取转子位置信息,进一步将无速度传感器控制的范围扩展到低速甚至零速.对永磁同步电机无速度传感器控制策略进行分类,详细介绍了各种速度观测方法,并比较了它们的优缺点.     

基于相电流梯度法的开关磁阻电机间接位置检测

提出了一种改进型相电流梯度法的开关磁阻电机间接位置检测方法,即在开关磁阻电机的转子运行到定子极和转子极开始重叠位置附近时采用定占空比电压PWM控制,加以合适的相电压,使相电流梯度变为负值,然后对电流梯度进行过零检测,得到位置检测脉冲,在其他转子位置仍然采用传统的电流滞环控制。这种间接位置检测方法适用的转速范围宽,对电机的出力和动态响应速度影响很小,并且只需要添加很少的硬件。文中对该方法进行了理论分析,进行了仿真和实验,结果验证了方法的可行性。     

永磁同步电机转子磁位自检测复合方法

针对永磁同步电机转子磁位和速度检测问题,提出了将脉振高频电压信号注入法和模型参考自适应法有机结合的新型无速度传感器的复合方法,建立了无传感器矢量控制系统.通过设计速度切换器,实现了两种方法间的平滑切换.解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题,使系统实现了包括初始磁位在内的转子位置和速度的精确检测和控制.仿真结果表明,该复合方法能可靠的实现永磁同步电机全速度范围内的起动和运行.系统具有优良的动态、稳态性能.     

Four-Quadrant Sensorless Operation of Switched Reluctance Machine over the Wide Speed Range

Abstract

This paper presents four-quadrant sensorless control in switched reluctance machine (SRM) over the wide speed range. The proposed sensorless control technique could be employed not only at low speed with current chopping control (CCC) but also at high speed with angle position control (APC). At startup and low speed, the narrow voltage pulse is injected into the idle phases and the rotor position zone is determined by comparing the measured flux linkage with four flux linkage-current curves. The same flux linkage-current curves also can be adopted for rotor positions estimation at medium and high speeds. Two flux linkage-current characteristic curves in the inductance rising zone are employed to estimate the rotor position for motoring mode and the other two curves in the inductance falling zone are used to estimate the rotor position for braking mode. The experiments on a three-phase 12/8?pole SRM drive platform are carried out to verify the effectiveness of the proposed sensorless control technique.     

永磁同步电机无位置传感器混合控制策略

转子位置混合观测策略对于实现无传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)全速域运行非常关键。针对IPMSM无传感器矢量控制系统,提出一种由高频信号注入法与反电动势模型法的位置误差信息相融合的混合观测方法。低速运行时注入脉振高频电压信号,通过对高频电流幅值处理获得转子位置误差信号,中高速运行则通过反电动势模型滑模观测器获得位置误差信息,对两种方法所得位置误差信号进行归一化处理,并根据运行转速对归一化后的位置误差信号以加权的方式进行信息融合。通过一个软件锁相环获取混合位置观测值,并分析混合观测器的稳定性及参数设计。最后通过2.2kW IPMSM无传感器矢量控制系统验证了控制策略的有效性。