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电机与控制学报 2019年第7期23卷 1-8页

作者：邱建琪周成林史涔溦浙江大学电气工程学院

针对传统的开环I/F控制运用在低速区时存在的给定电流不可控、电机运行效率低、易失步的问题,提出一种新型的无位置传感器I/F控制方法。该方法将改进算法的高频脉振电压注入法运用在传统的开环I/F控制中,对采样得到的三相电流进行信号... 详细信息

针对传统的开环I/F控制运用在低速区时存在的给定电流不可控、电机运行效率低、易失步的问题,提出一种新型的无位置传感器I/F控制方法。该方法将改进算法的高频脉振电压注入法运用在传统的开环I/F控制中,对采样得到的三相电流进行信号处理以获取所需的轴系夹角信息,经由PI控制器对给定电流的幅值进行闭环调节,同时对给定电流的电角速度进行闭环补偿。实验结果表明,在该方法下表贴式永磁同步电机可根据负载变化对给定电流幅值和电角速度进行动态调节,使其运行在最大转矩电流比状态,且具有渐进稳定性,提高了电流利用率,增强了电机抗负载扰动能力。

关键词：表贴式永磁同步电机无位置传感器控制高频注入法 I/F控制最大转矩电流比

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表贴式永磁同步电机的全速度范围无位置传感器运行研究

表贴式永磁同步电机的全速度范围无位置传感器运行研究

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作者：崔路北京交通大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有高效率、高功率因数、宽调速范围等优势,近年来在轨道交通、航空航天等领域得到了广泛应用。与传统的有位置传感器矢量控制相比,采用无位置传感器控制省去了位置传感器,使得电机系统的体积下降,成本降低,同时提高了系... 详细信息

永磁同步电机具有高效率、高功率因数、宽调速范围等优势,近年来在轨道交通、航空航天等领域得到了广泛应用。与传统的有位置传感器矢量控制相比,采用无位置传感器控制省去了位置传感器,使得电机系统的体积下降,成本降低,同时提高了系统的可靠性。本文以表贴式永磁同步电机为研究对象,研究了在全速度范围内无位置传感器控制电机运行的算法,主要内容如下:为了尽可能避免无位置算法投入时出现过流抑或电机反转的现象,本文采用预定位的方式在电机运行前将电机转子拖至预定位置。对于实际环境中由电机轴承摩擦力等固有转矩形成的定位盲区,研究了一种二次定位的方法使转子顺利避开盲区从而可靠地到达预定位置。研究了两种开环控制策略,即V/f控制与I-f控制。分析了两种开环控制策略的稳定性,通过对电压频率或电流频率进行校正来增加系统阻尼,从而提高了开环控制的稳定性。经频率校正后,两种控制策略均能驱动电机稳定运行于全转速范围内,并具备一定的抗干扰能力。本文从电机稳态模型出发,分析得出两种控制方法实质上是依据各自的功角特性曲线来寻找稳态工作点,推导了两种开环控制策略的稳定运行区间,并对两者进行了对比分析,总结了各自的优缺点。为了在中高速区域实现对表贴式永磁同步电机的高性能控制,本文设计了一种瞬时切换策略使电机平滑过渡至无位置闭环矢量控制。运用双dq空间变换及转矩功角自平衡的原理,将V/f控制与I-f控制的切换策略相统一,能够实现开环与闭环间的相互切换。文中采用改进的基于定子电流的模型参考自适应方法来估算转子位置及转速,实现了电机在中高速区域的高效率运行。基于理论分析和Matlab/Simulink仿真研究,本文在表贴式永磁同步电机对拖平台上进行了实验验证。实验结果表明,文中所述开环控制能够顺利启动电机并使其稳定运行于给定频率,切换策略能够平滑完成开环与闭环间的切换,无位置控制算法估算精度较高,动态性能良好。

关键词：表贴式永磁同步电机无位置传感器控制预定位 V/f控制 I-f控制切换策略模型参考自适应

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同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法

同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法

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作者：王高林李成睿张国强赵楠楠徐殿国 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号

一种同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法，属于电机控制技术领域。本发明针对现有同步磁阻电机无位置传感器控制中，零低速时所使用的直轴高频信号注入法存在高频转矩脉动及噪音污染的问题。包括：向同步磁阻电机的dq轴系中同时注... 详细信息

标准号: CN110971163B

一种同步磁阻电机低转矩脉动无传感器控制方法，属于电机控制技术领域。本发明针对现有同步磁阻电机无位置传感器控制中，零低速时所使用的直轴高频信号注入法存在高频转矩脉动及噪音污染的问题。包括：向同步磁阻电机的dq轴系中同时注入预确定的相位相同、幅值成固定比例的高频脉冲电压；基于提取的同步磁阻电机abc三相轴系中的三相脉冲电流获得转子位置估计误差；再进一步获得转子估计位置与转子估计转速，并用于电机的闭环控制；再计算获得q轴补偿电流，并对电机q轴电流进行补偿，使转子实际转速更好的跟踪转子给定转速，从而降低同步磁阻电机输出转矩脉动。本发明在实现无位置传感器控制的基础上可降低同步磁阻电机输出转矩脉动。

关键词：同步磁阻电机转子无位置传感器控制输出转矩脉动电机电机控制技术高频脉冲电压无传感器控制转子位置估计低转矩脉动闭环控制补偿电流高频信号给定转速估计位置三相脉冲实际转速噪音污染转矩脉动注入法直轴轴系跟踪

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一种永磁同步电机转速环PI参数整定方法

一种永磁同步电机转速环PI参数整定方法

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作者：林明耀王帅杨海 211102 江苏省南京市江宁区东南大学路2号

本发明公开了一种永磁同步电机转速环PI参数整定方法，利用高频注入法在PMSM系统的两相同步旋转坐标系中的直轴注入高频电压信号，提取交轴电流；计算锁相环系统在输入为加速度响应时的稳态误差，限制空载时的转子角度误差限制为Δθq... 详细信息

标准号: CN113328659A

本发明公开了一种永磁同步电机转速环PI参数整定方法，利用高频注入法在PMSM系统的两相同步旋转坐标系中的直轴注入高频电压信号，提取交轴电流；计算锁相环系统在输入为加速度响应时的稳态误差，限制空载时的转子角度误差限制为Δθ_q，重新整定转速环PI参数；再利用电流环控制器计算电压分量，输入到空间矢量脉宽调制模块从而驱动PMSM系统。本发明考虑了高频注入法应用在PMSM无位置传感器控制时PMSM系统的滞后性，分析锁相环系统的稳态误差并重新整定转速环PI参数，从而适配并正常驱动PMSM系统，提高系统的动态性能和鲁棒性。

关键词：转速环整定锁相环系统稳态误差注入法空间矢量脉宽调制模块无位置传感器控制同步旋转坐标系电流环控制器高频电压信号永磁同步电机加速度响应驱动转子电压分量动态性能交轴电流角度误差鲁棒性再利用滞后性空载两相适配直轴应用分析

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一种无刷直流电机换相信号提取装置

一种无刷直流电机换相信号提取装置

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作者：崔臣君李浩李方俊周通张毅鹏李俊峰韩士玉 100854 北京市海淀区永定路50号(北京市142信箱208分箱)

本发明涉及一种无刷直流电机换相信号提取装置，属于无刷直流电机换相技术领域，解决了现有无刷直流电机无位置传感器控制电路中换相信号提取准确性、可靠性低问题。装置包括：功率主电路，输出无刷直流电机的电周期频率的同频信号uAN0... 详细信息

标准号: CN113644847A

本发明涉及一种无刷直流电机换相信号提取装置，属于无刷直流电机换相技术领域，解决了现有无刷直流电机无位置传感器控制电路中换相信号提取准确性、可靠性低问题。装置包括：功率主电路，输出无刷直流电机的电周期频率的同频信号u_AN0’和3倍频信号u_SN0’；固定延迟信号提取电路，基于驱动信号对u_AN0’和u_SN0’做90°固定延迟处理后输出信号u_AN1’和u_SN1’；信号隔离电路，对信号u_AN1’和u_SN1’隔离后得到信号u_AN2’和u_SN2’；换相信号提取电路，基于u_SN2’和u_AN2’提取得到3倍频换相信号Z₁和同频换相信号Z₂；锁相倍频电路，对Z₁倍频得到倍频信号H₁，将H₁反相得到H₂；固定延迟信号驱动电路，用于分别驱动放大H₁、H₂，并将H₁、H₂放大后的信号作为前述驱动信号。

关键词：换相信号无刷直流电机倍频信号驱动信号提取电路延迟信号倍频无位置传感器控制锁相倍频电路信号隔离电路功率主电路驱动电路驱动放大输出信号提取装置同频信号延迟处理电周期反相电路放大隔离输出

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基于控制电源供电高频注入IPMSM带速重投控制方法

基于控制电源供电高频注入IPMSM带速重投控制方法

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作者：夏长亮李新旻陈伟陈炜 300387 天津市西青区宾水西道399号

一种基于控制电源供电高频注入IPMSM带速重投控制方法：在永磁同步电机系统无位置传感器控制中，控制电路检测到主电源出现过压过流故障时，DSP会发出超高频正弦电压注入指令，通过注入模块将超高频正弦电压注入到电机绕组，通过检测模... 详细信息

标准号: CN113078866B

一种基于控制电源供电高频注入IPMSM带速重投控制方法：在永磁同步电机系统无位置传感器控制中，控制电路检测到主电源出现过压过流故障时，DSP会发出超高频正弦电压注入指令，通过注入模块将超高频正弦电压注入到电机绕组，通过检测模块提取电机绕组中的超高频正弦电压有效值，同时DSP中的A/D转换模块完成超高频正弦电压有效值的采样处理，通过计算采样估计出电机的转子位置信息。当主电源故障排除后，DSP发出超高频正弦电压中断指令，切断超高频正弦注入，并估计出位置信息赋值给锁相环，控制电机重新恢复正常运行。本发明在主电源断电期间，可以连续检测转子位置信息，避免重新判断转子磁极极性，在主电源恢复供电后，电机快速重投。

关键词：超高频正弦电压转子位置信息电机绕组主电源电机无位置传感器控制控制电路检测永磁同步电机转子磁极极性主电源断电主电源故障采样处理恢复供电检测模块控制电机控制电源连续检测中断指令注入模块锁相环采样带速正弦指令供电

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周期互补高频方波注入的无传感器控制方法

周期互补高频方波注入的无传感器控制方法

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作者：张国强汪思淳王高林毕广东徐殿国 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号

一种周期互补高频方波注入的无传感器控制方法，属于电机无位置传感器控制技术领域。本发明为解决现有电机无位置传感器控制中采用的高频信号注入法，由于电感交叉耦合因素影响导致转子估计位置存在偏置误差的问题。包括：分别向永磁同... 详细信息

标准号: CN113489410B

一种周期互补高频方波注入的无传感器控制方法，属于电机无位置传感器控制技术领域。本发明为解决现有电机无位置传感器控制中采用的高频信号注入法，由于电感交叉耦合因素影响导致转子估计位置存在偏置误差的问题。包括：分别向永磁同步电机同步观测轴系的d轴和q轴注入周期互补的方波电压信号，获得d轴和q轴高频响应电流，进行PWM周期离散化处理，得到两个阶段的离散转子位置误差信号，并得到不含交叉耦合项的解耦后转子位置误差信号，再经滑动平均滤波得到最终转子位置误差信号，并进一步得到平滑连续的估计转子位置信号和转速信号作为反馈信号对永磁同步电机进行控制。本发明可获得较高的转子位置观测精度。

关键词：无位置传感器控制永磁同步电机转子位置误差电机电感交叉耦合方波电压信号估计转子位置滑动平均滤波位置误差信号无传感器控制离散化处理转子反馈信号高频方波高频响应高频信号估计位置交叉耦合偏置误差平滑连续同步观测因素影响转速信号转子位置后转子注入法解耦轴系观测

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基于扩展集员滤波的永磁同步电机无位置传感器算法研究

基于扩展集员滤波的永磁同步电机无位置传感器算法研究

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作者：李蕊长沙理工大学

学位级别：硕士

永磁同步电机因其体积小、重量轻、效率高等优点在交流调速系统中占据非常重要的地位。在永磁同步电机控制系统中,转子转速和位置信息是实现闭环控制的必要反馈量,选择无位置传感器控制算法代替传统的机械位置传感器获取转子位置和转速... 详细信息

永磁同步电机因其体积小、重量轻、效率高等优点在交流调速系统中占据非常重要的地位。在永磁同步电机控制系统中,转子转速和位置信息是实现闭环控制的必要反馈量,选择无位置传感器控制算法代替传统的机械位置传感器获取转子位置和转速信息,不但可以节约成本,提升控制系统的性能,而且可以拓宽永磁同步电机的应用范围。论文综合永磁同步电机控制系统和无位置传感器控制技术的分类和发展趋势,主要研究了基于扩展集员滤波的永磁同步电机的无位置传感器的矢量控制系统。论文首先研究了矢量控制和SVPWM,建立了基于PMSM-FOC控制系统的仿真模型,并在MATLAB/SIMULINK环境下进行仿真,验证了所选被控对象采用矢量控制策略时的可行性。其次,论文研究了扩展集员滤波理论,从提高计算效率的角度出发,优化了算法的选择更新步骤,得到一种新颖的扩展集员滤波算法,优化后的算法可以使得噪声边界始终处于有界范围内,增强了扩展集员滤波算法的环境适应能力。然后,论文对永磁同步电机无位置传感器控制系统进行了研究,推导出两相旋转坐标系下的扩展集员滤波方程,通过在MATLAB/SIMULINK环境下搭建仿真模型,得到转子位置和转速信息。为了验证电机的动态性能,分两种情况对永磁同步电机进行分析:一种是电机恒转矩运行,给定转速突变;另一种是电机空载启动,运行一段时间突加负载转矩,仿真结果验证了基于扩展集员滤波的无位置传感器具有良好的动态性能。最后,分别基于扩展卡尔曼滤波和扩展集员滤波搭建电机仿真模型并进行仿真对比计算和分析,实验表明在永磁同步电机无位置传感器控制系统中用采用扩展集员滤波算法时其实时性和控制精度均优于扩展卡尔曼滤波算法,具有较好的工作性能。论文设计了一种基于扩展集员滤波算法的永磁同步电机无位置传感器控制系统,该系统主要通过扩展集员滤波算法来计算永磁同步电机转子的转速和位置信息,实验研究表明采用该方法可以准确估计出永磁同步电机转子的转速和位置信息,实时性和精度上能够满足设计要求,实现了永磁同步电机无位置传感器运行。

关键词：永磁同步电机控制系统矢量控制无位置传感器控制扩展卡尔曼滤波扩展集员滤波

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基于IVMS的无位置传感器无刷直流电机的启动方法研究

基于IVMS的无位置传感器无刷直流电机的启动方法研究

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作者：黄茜颀中南林业科技大学

学位级别：硕士

无位置传感器无刷直流电机已逐渐应用于航空航天、电动汽车、智能机器人等领域,但其在启动过程中存在转子初始位置定位不精准、转子在加速期间换相误差大等问题,这些问题将导致电机带负载启动不稳定、抖动、反转等现象。因此,研究一种... 详细信息

无位置传感器无刷直流电机已逐渐应用于航空航天、电动汽车、智能机器人等领域,但其在启动过程中存在转子初始位置定位不精准、转子在加速期间换相误差大等问题,这些问题将导致电机带负载启动不稳定、抖动、反转等现象。因此,研究一种可靠性高、抗干扰性强的启动方法具有一定的理论研究与实践应用价值。论文的主要工作如下:首先,分析了传统三段式启动法、升频升压同步启动法、脉冲注入启动法等几种比较成熟的启动方法。发现这些启动方法在加速阶段军均为开环结构,在启动过程中难以保证电机准确获取转子实时位置,造成电机抗负载干扰能力较低或导致电机运行不平稳等问题。其次,针对以上问题,本文提出了一种基于IVMS(磁饱和引起的感应电压)的复合型启动方法。此方法主要包括以下三个阶段:(1)脉冲注入确定转子初始位置阶段;(2)将检测到的IVMS与阈值电压Vsh进行比较确定换向点的闭环加速阶段;(3)切换到检测悬空相反电势过零点信号的自同步运行阶段。在初始位置确定阶段,向电机定子绕组先注入一组正反两个方向的开关电压矢量,通过比较其响应电流将转子位置确定在180°电度角范围内,再施加属于该180°电角度范围内的另外两个开关电压矢量,将转子的位置缩小至60°电度角范围内,重复上一步骤可进一步将转子位置缩小至30°电度角范围。由于三相定子绕组在空间上是相互耦合的,在采用两两导通方式时,导通的两相绕组必然会在未导通相绕组上产生IVMS。对IVMS进行建模分析后,发现所建立的目标函数与反电势函数具有同类型的波形。利用这一特性,在闭环加速阶段,将IVMS与阈值电压进行比较后直接换相,避免了延迟30°电度角所造成的换相误差,保证了电机闭环加速过程中准确换相。当电机转速达到一定值时,采用平均值法将其平稳切换至自同步运行模式。最后,通过Matlab/Simulink搭建了无位置传感器无刷直流电机控制系统的仿真模型,完成了仿真模型中各子模块以及整体模型的仿真研究。仿真结果表明:该方法的仿真结果与理论分析结果基本一致,减小了电机在启动过程中的抖动现象,缩小了加速阶段的换相误差,保证了无位置传感器无刷直流电机的有效启动。

关键词：无刷直流电机无位置传感器控制反电势法启动方法磁饱和引起的感应电压

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基于超螺旋滑模观测器的永磁同步电机控制

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轻工机械 2024年第6期42卷 58-64页

作者：王海鑫郭亮浙江理工大学信息科学与工程学院浙江杭州310018

针对传统滑模观测器观测精度低、振荡的问题,课题组采用超螺旋滑模观测器代替传统滑模观测器来实现永磁同步电机无位置传感器控制。将转速信息引入低通滤波器的截止频率中,并在转子位置和转速估计模块用锁相环模块替代反正切函数;为了... 详细信息

针对传统滑模观测器观测精度低、振荡的问题,课题组采用超螺旋滑模观测器代替传统滑模观测器来实现永磁同步电机无位置传感器控制。将转速信息引入低通滤波器的截止频率中,并在转子位置和转速估计模块用锁相环模块替代反正切函数;为了确保改进后的控制系统能够稳定运行,采用了Lyapunov理论对系统的稳定性进行了深入的分析研究;最后,通过一系列的实验进行验证。结果表明:该策略在无位置传感器控制应用中具有有效性,可以有效减弱滑模观测器带来的抖振,改善了永磁同步电机无位置传感器系统观测精度低的问题。

关键词：永磁同步电机超螺旋滑模观测器无位置传感器控制锁相环 Lyapunov理论

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