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PR控制及高频信号注入的双三相永磁同步电机无位置传感器控制

双三相永磁同步电机中,在一套三相绕组中注入高频信号可以实现电机的无位置传感器控制,但是第一套绕组的高频信号也会在第二套绕组中感应出高频电流,从而影响控制性能。因此,文章提出了一种基于PR控制和高频信号注入的无位置传感器控制算法。在双三相永磁同步电机的第一套定子绕组的估计d轴中注入高频余弦电压信号,同时引入PR控制抑制第二套绕组的高频电流响应,通过第一套绕组的高频电流响应估计转子位置。仿真和实验结果验证了加入的PR控制能够有效抑制第二套绕组的高频电流,从而获得更优异的无位置传感器控制性能。     

电励磁同步电机转子高频电流信号提取无速度传感器控制

建立了电励磁同步电机高频电压信号注入转子位置辨识模型,对比分析了定、转子绕组分别注入高频电压信号时包含转子位置信息的感应电流信号提取滤波器的设计问题。在此基础上,提出定子q轴高频电压注入,利用转子感应的高频电流信号辨识转子位置角方法。针对晶闸管相控整流供电的转子电流谐波含量分布特征,设计特定频率陷波器和高截止频率低通滤波器,实现转子有效高频电流信号快速提取。通过软件锁相环获取准确的转子位置和转速信息,实现了电励磁同步电机宽调速范围无速度传感器控制。实验结果表明所提的控制方案算法简单,易于实现,具有良好的低速性能和快速的转矩响应特性。     

高频注入电压预估同步电机转子位置检测方法

为了实现电励磁同步电机无位置传感器控制,提出基于高频注入电流的同步电机转子位置检测方法。通过注入高频励磁电流,采集耦合在定子上具有转子位置信息的高频电压信号,经过滤波及坐标变换提取有效信息,采用锁相环(phase-locked loop,PLL)算法最终锁定转子位置。针对晶闸管系统换相时刻因定子端电压畸变严重难以有效提取高频信号的问题,提出基于电压预估的转子位置检测方法。在换相时采用预估电压作为锁相环的给定,克服定子电压畸变对锁相环路工作的干扰,提高转子位置检测的精度,并增加锁相环工作的稳定性。仿真和实验结果验证了算法的有效性。     

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。     

纯延时滤波器提取高频注入响应在无位置传感器IPMSM系统中的应用

针对现有高频注入法估计永磁同步电机转子位置信号处理过程中信噪比低、相位滞后大等缺陷,提出一种用纯延时滤波器在静止坐标系下提取高频电流,在高频注入电压同步坐标系下提取负序高频电流,估计转子位置的设计方法,在此基础上,给出一种根据最小闭环谐振峰值设计准则设计锁相环参数的方法 ,且根据高频负序电流的幅值对位置误差信号进行标准化处理,克服了高频负序电流幅值变化对锁相环性能的影响。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制实验平台,验证了该方法的有效性和可行性。     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制EI北大核心CSCD

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。     

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。     

基于旋转坐标系解调的内置式永磁同步电机旋转高频注入法位置观测

旋转高频注入法作为内置式永磁同步电机(IPMSM)在静止和低速范围内位置观测的典型方案,具有较好的稳定性,但其观测精度受到数字控制延时和解调滤波延时的影响,使得位置观测精度受到限制。针对此,该文提出一种基于旋转坐标系的高频电流信号提取和位置解调方案,并通过正、负序高频电流相位关联信息,实现控制延时和解调延时的自动补偿,提高旋转高频注入法的位置解调精度。本方案同样在静止坐标系下进行高频电压信号的注入,但高频信号提取和位置解调过程却以估算的转子同步旋转坐标系为参考,在此坐标系下,正、负序高频电流具有相同的频率,从而使得解调延时对正、负序高频电流具有相同大小的相位影响,为通过正序高频电流相位信息消除负序高频电流相位误差提供了条件,进而提升转子位置的解调精度。18kW IPMSM的实验结果验证了本方案的有效性。     

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。     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。     

内置式永磁同步电机初始位置检测方法研究

电机初始位置准确性直接决定着电机的启动性能,介绍了一种基于高频脉振电压注入的转子初始位置检测方法。在估计的转子参考坐标系中注入高频的脉振电压,并在对应的高频电流响应中提取出位置估计信号同时在高频电流的二次谐波分量中提取出极性判断信号。仿真结果显示能快速准确的得到估计的转子初始位置,从而验证了方法的有效性。     

基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机饱和凸极性响应分析及转子位置估计

提出一种基于方波电压信号注入的表贴式永磁同步电机(SPMSM)无位置传感器控制方法。利用持续方波电压变角度励磁的方式,在电机静止时提取αβ坐标系下高频响应电流的峰值包络线,通过包络线的正弦程度来反映饱和凸极性响应;并针对传统的方波电压注入法,设计了一种简化的信号处理方法,避免在基波电流和高频响应电流提取时滤波器的使用,并消除滤波器所带来的时间延迟问题,提高位置估计精度。通过基于RTLAB的SPMSM硬件在环系统进行仿真和实验验证,结果表明:简化后的方波信号注入法能有效实现转子位置估计,适用于较低开关频率下的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制。     

基于位置和速度估算的永磁同步电动机无传感器控制

使用数字信号控制器dsPIC6010A,以软件方式实现永磁同步电动机的无传感器磁场定向控制,重点描述了电机位置和速度的估算过程.位置和速度值是根据测量电流和计算电压得到的,位置和速度估算器基于电流观测器而构建.     

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.     

同步磁阻电机无位置传感器控制系统研究

针对同步磁阻电机的特点设计相应的无位置传感器矢量控制系统。零速和低速时采用脉振电压高频信号注入法,在估计坐标系的q轴注入高频电压信号,使用估计d轴的高频电流信号进行位置估计。中速和高速时使用静止坐标系下的扩展反电动势法进行位置估计。达到电压限制时主动降低q轴电流满足电压限制,同时增加d轴电流绝对值实现恒转矩运行。实验结果表明,所设计的位置估计系统具有一定的抗扰动能力,可以很好地进行全速度段的转速和位置估计。     

基于高频旋转电压注入的永磁同步电机无位置传感器矢量控制

对基于高频旋转电压注入的内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器矢量控制策略进行了研究。向IPMSM注入高频旋转电压矢量,应用IPMSM的高频模型,推导出高频电流响应。提出了一种高频电流信号提取方案,从高频电流响应中估算出IPMSM的位置。提出的控制策略可以实现IPMSM从极低速0.5 Hz到高速的宽范围工作。大量的仿真结果表明:提出的控制策略有良好的动态响应和稳态响应,位置和转速估算有较高的精度,系统有较强的鲁棒性,IPMSM在极低速下运行良好。     

高频开关电源控制方案设计

高频开关电源控制回路传统的方法是采用电压模式单闭环控制,这种控制方法响应较慢,也不能对功率器件进行实时电流限制。为了实现输出电压电流均可控,通常采用电流模式控制,常用电流模式控制有峰值电流控制法和平均电流控制法。本文对高频开关电源平均电流模式控制方案设计进行探讨。     

PMSM低速下的转子位置角辨识算法研究

在地铁永磁牵引系统中,为了确保应用无位置传感器算法的永磁牵引系统在低速区转子位置角度辨识性能,需准确辨识转子位置。为此,给出适用于低速的永磁无位置传感器算法,即通过高频方波电压注入法得到初次位置,然后向估计d轴注入正向与负向的电压窄脉冲,比较响应电流以判断高频方波电压注入算法初判的磁极位置极性是N极还是S极,从而得到最终的转子位置辨识值。测试结果表明辨识得到的转子位置和频率误差较小,低速区电压、电流变化平稳。     

随机频率三角波注入永磁同步电机无位置传感器降噪控制

对于永磁同步电机（PMSM）而言，高频信号注入法是一种有效的零低速无位置传感器控制方法。然而，注入的高频信号会带来严重的可听噪声问题，无法满足舰船推进等高端领域的应用要求。为此，该文提出随机频率三角波电压注入无位置传感器控制方法，解决了PMSM的噪声问题。以两个不同频率的三角波电压信号为基础，遵循伏秒面积相等原则，通过线性同余法生成随机数进行选择，合成随机频率的三角波电压信号。同时，将该随机频率信号注入到估计的转子参考系中，可以有效降低注入频率处的最大噪声，并拓展高频电流的功率谱密度（PSD），从而降低高频电流引起的可听噪声。此外，为了从感应电流中获取转子位置信息，提出了一种对应的信号解调方法。实验验证了该方法的可行性和有效性。