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贵州大学学报（自然科学版） 2019年第4期36卷 54-58页

作者：徐达杨绿吴怀超袁焱何锋贵州大学机械工程学院贵州贵阳550025 贵阳航空电机有限公司贵州贵阳550025

为提高电动汽车用永磁同步电机无位置传感器转子位置辨识性能,改进设计基于滑模观测器的转子位置辨识方法,将低通滤波器输出量引入滑模观测器,用于观测电机反电动势,缓解低通滤波器造成的信号相位滞后问题。在转子位置辨识环节中,改进... 详细信息

为提高电动汽车用永磁同步电机无位置传感器转子位置辨识性能,改进设计基于滑模观测器的转子位置辨识方法,将低通滤波器输出量引入滑模观测器,用于观测电机反电动势,缓解低通滤波器造成的信号相位滞后问题。在转子位置辨识环节中,改进的锁相环较传统锁相环具有更强的鲁棒性,且能够实现无转动方向差别的转子位置辨识功能。MATLAB/Simulink仿真结果显示,基于改进锁相环的PMSM转子位置辨识方法具有良好的辨识精度、动态响应性和正反向运行适应能力,该方法易于实现,鲁棒性强,简化转子位置辨识系统的设计。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制滑模观测器锁相环

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水下推进无刷直流电机无位置传感器控制

水下推进无刷直流电机无位置传感器控制

引用

作者：魏延羽哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

无刷直流电机具有高效率和高功率密度的特点,适用于水下推进装置。为了检测关键的转子位置信号,一般需在电机内安装霍尔传感器。水下推进装置中空间有限,且对可靠性要求高,而安装霍尔传感器不仅占用体积,而且需要从电机端部引出导线,带... 详细信息

无刷直流电机具有高效率和高功率密度的特点,适用于水下推进装置。为了检测关键的转子位置信号,一般需在电机内安装霍尔传感器。水下推进装置中空间有限,且对可靠性要求高,而安装霍尔传感器不仅占用体积,而且需要从电机端部引出导线,带来密封和可靠性问题。故无位置传感器控制具有重要意义。水下推进无刷直流电机系统一般采用蓄电池供电。受蓄电池输出电压限制,本文研究的无刷直流电机具有反电势低和电流大的特点,运行时续流时间较长,存在反电势过零淹没现象,基于反电势过零检测的常规位置估算方法不能应用。故研究减小续流时间的方法以及续流时间较长时的无位置传感器控制具有重要意义。首先,基于无刷直流电机系统的动态电路模型推导了电流的解析表达式,计算和分析了影响续流导通角的因素,研究了减小续流导通角的方法。为了精确计算续流导通角,对三相六态驱动方式下的动态电路拓扑结构分析,推导了续流状态和两相导通状态下的电流解析表达式,获得了求解续流导通角的方程。结合电流表达式中的参数,分析了影响续流导通角的主要因素。提出了两种减小续流导通角的方法,仿真结果表明利用改进的变流器拓扑能够有效减小续流导通时间。其次,针对续流时间较长造成无法直接检测反电势过零点的问题,提出了一种基于转子磁链模型的磁链过零点估算方法。推导的磁链计算模型中采用了以虚拟中点(由电阻网络构造)为参考点的绕组端电压,无需引出电机中线,而且计算磁链中不含三次谐波。分析了利用估算的三相磁链过零点控制逆变器的换相逻辑。为了获得磁链模型中的电感参数,利用有限元软件计算了电机空载时的视在电感。通过Simulink仿真对本文提出的无位置传感器控制方法进行了验证。第三,结合转子磁链的实际计算过程,研究了磁链过零点的估算误差。对磁链计算误差的数学模型进行了分析,结果表明电机电感变化是造成磁链计算误差的主要原因。结合电机电枢反应磁场的空间分布,分析了各电感分量受饱和影响的程度。针对本文研究的样机,利用Flux-Simulink联合仿真研究了电感误差对磁链过零点估算的影响。最后,设计并实现了基于转子磁链过零点估算的无刷直流电机无位置传感器控制系统。通过合理选择电压电流传感器、驱动模块和数字控制芯片,搭建了硬件系统。推导了磁链计算模型的离散化形式,设计了以实际电机转速为参数的滤波环节,利用加权平均思想设计了动态响应较快的平均值测速模块。实验结果证明了本文提出的无位置传感器控制方法的有效性。

关键词：无刷直流电机推进器续流无位置传感器控制

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混合双转子同步电机及其控制方法

混合双转子同步电机及其控制方法

引用

作者：张凤阁刘光伟金石施隆于思洋罗皓 110870 辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽西路111号

混合双转子同步电机及其控制方法，该电机主要由外转子（1）、内转子（2）和定子（3）构成；定子（3）设置在外转子（1）和内转子（2）之间；该方法通过估测磁阻转子位置来获得整个转子位置，进而实现无位置传感器控制。所提出的无位置... 详细信息

标准号: CN109217595A

混合双转子同步电机及其控制方法，该电机主要由外转子（1）、内转子（2）和定子（3）构成；定子（3）设置在外转子（1）和内转子（2）之间；该方法通过估测磁阻转子位置来获得整个转子位置，进而实现无位置传感器控制。所提出的无位置传感器矢量控制方法无需坐标变换，结构简单，克服了传统矢量控制的复杂性和对电机参数依赖性强的问题。

关键词：内转子外转子无位置传感器控制双转子同步电机无位置传感器传统矢量磁阻转子电机参数矢量控制转子位置坐标变换估测电机

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转子运行参数估计方法、电机控制系统和自抗扰控制器

转子运行参数估计方法、电机控制系统和自抗扰控制器

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作者：孙佃升 256600 山东省滨州市滨城区黄河五路391号滨州学院

本发明提供了一种基于改进型扩张状态观测器的转子运行参数估计方法、电机无位置传感器控制系统和自抗扰控制器，方法包括：获取两相静止坐标系下的电流iα、电流iβ；根据以电流iα为主体变量构造的改进型扩张状态观测器估计反电势分... 详细信息

标准号: CN110557069A

本发明提供了一种基于改进型扩张状态观测器的转子运行参数估计方法、电机无位置传感器控制系统和自抗扰控制器，方法包括：获取两相静止坐标系下的电流i_α、电流i_β；根据以电流i_α为主体变量构造的改进型扩张状态观测器估计反电势分量以及根据以电流i_β为主体变量构造的改进型扩张状态观测器估计反电势分量根据反电势分量以转子位置角为主体变量构造的改进型扩张状态观测器以及信号采样角频率ω_s，估计转子运行参数，转子运行参数包括转子电角速度和转子位置角。通过本发明的方案，对转子运行参数进行估计，观测精度更高，收敛速度更快，参数的选择范围更大，并不受电机参数变化的影响，无位置传感器控制系统控制精确度较高，适用于永磁体表贴式同步电机。

关键词：转子扩张状态观测器运行参数改进型变量构造反电势无位置传感器控制转子位置角两相静止坐标系电机参数变化自抗扰控制器同步电机系统控制信号采样表贴式角频率永磁体收敛电机观测

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电动车用无刷直流电机无位置传感器控制的研究

电动车用无刷直流电机无位置传感器控制的研究

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作者：梅营浙江大学

学位级别：硕士

由于电力驱动具有节能环保以及方便快捷的优点,各类电动交通工具(包括电动自行车、电动轮椅、电动汽车、电力机车等)得到了越来越广泛的应用。永磁无刷直流电机(BLDCM)凭借其结构简单、运行效率高、调速性能好以及维护方便等一系列优点... 详细信息

由于电力驱动具有节能环保以及方便快捷的优点,各类电动交通工具(包括电动自行车、电动轮椅、电动汽车、电力机车等)得到了越来越广泛的应用。永磁无刷直流电机(BLDCM)凭借其结构简单、运行效率高、调速性能好以及维护方便等一系列优点,成为电动车领域的主流驱动电机。传统无刷直流电机驱动系统都需要安装位置传感器以提供换相信号,但位置传感器会增加系统成本、尺寸和维护难度。在电动车领域中采用无位置传感器控制技术不仅可以省去位置传感器的费用,减小电机尺寸,节省空间,还可以简化电动车系统复杂性,避免传感器故障引起的换相错误,并使装配和维护更加方便。无刷直流电机无位置传感器控制在电动车领域具有广阔的应用前景。论文详细介绍了无刷直流电机的运行原理及数学模型,在对反电势过零检测法无位置传感器控制的原理研究的基础上,设计了反电势过零检测电路,并设计了新颖的可调滤波深度电路来解决反电势过零检测中的相移补偿问题。由于在零速或低速时电机反电势为零或很小,基于反电势的控制方法都需要特殊的起动技术,本文在分析常有起动方法的优缺点以及电动车起动的特殊要求后,提出了一种新的基于电感法的起动方法—转子位置闭环起动法,该起动方法包括转子零初始位置检测、转子位置闭环加速以及切换至反电势法运行三个步骤,经验证,该起动方法具有更优良的起动性能,不同负载条件下都能平稳起动,不易失步,无反转,特别适用于电动车应用场合。同时,本文还针对电动车应用的实际需求,设计了起动转矩优化的策略,调速以及能量回馈制动的控制方案。最后,设计了低成本的、以HCS08单片机为核心的无刷直流电机无位置传感器控制系统的硬件系统,满足电动车应用的需要。在Codewarrior集成开发环境下完成了整个无刷直流电机无位置传感器控制系统的软件设计。实验证明,所设计的软硬件系统能完成无刷直流电机无位置传感器起动及运行控制功能,实现电动车用无刷直流电机的无位置传感器控制起动与运行。

关键词：无刷直流电机无位置传感器控制电动车反电势过零电感法滤波深度调节能量回馈制动

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基于四阶滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

基于四阶滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

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作者：张雪芬北京化工大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(PMSM)具有高转矩惯性比、高能量密度和高效率等优点,近年来在航空航天、电动汽车、家用电器、工业控制领域得到了越来越广泛的应用。在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中,转子位置的精确检测是关键。本文是对基于四阶滑模观测... 详细信息

永磁同步电机(PMSM)具有高转矩惯性比、高能量密度和高效率等优点,近年来在航空航天、电动汽车、家用电器、工业控制领域得到了越来越广泛的应用。在永磁同步电机(PMSM)矢量控制中,转子位置的精确检测是关键。本文是对基于四阶滑模观测器的永磁同步电机的无位置传感器控制的研究。主要内容如下：首先,简单介绍了坐标变换思想,永磁同步电机在静止坐标系和旋转坐标系下的数学模型及矢量控制原理；在此基础上,对永磁同步电机无位置传感器矢量控制调速方案进行了讨论。其次,详细阐述了滑模观测器原理及在本系统中的应用,建立了一种以电流和反电动势为观测对象的四阶滑模观测器,给出了永磁同步电机基于滑模观测器的无位置传感器调速系统控制结构。建立了基于四阶滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制系统的仿真模型,验证了四阶滑模观测器在实现永磁同步电机的无位置传感器控制中的有效性和合理性。最后,采用TMS320LF2407A芯片设计了控制系统的软、硬件结构等。硬件方面包括控制回路、保护电路及检测电路。软件采用汇编语言及C语言编写,给出了系统主程序及各子程序的流程图。实验得出的初步结果反映了反电动势与转速之间的关系,验证了本文所提算法的正确性与合理性。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制四阶滑模观测器空间矢量脉宽调制 Matlab仿真

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永磁同步电机无位置传感器矢量控制的实验研究

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微特电机 2016年第8期44卷 99-104页

作者：闫茂德石浩然林海长安大学西安710064

研究了一种永磁同步电机无位置传感器矢量控制方案。为了降低传统系统设计成本和复杂性,在矢量控制技术的基础上深入研究了空间矢量脉宽调制策略,并设计了一种由检测的直流母线电流重构出电机三相电流的方法。同时,在此基础上进一步设... 详细信息

研究了一种永磁同步电机无位置传感器矢量控制方案。为了降低传统系统设计成本和复杂性,在矢量控制技术的基础上深入研究了空间矢量脉宽调制策略,并设计了一种由检测的直流母线电流重构出电机三相电流的方法。同时,在此基础上进一步设计了基于转子磁链的电机转速观测器,该观测器可以精确估计出电机的转速和转子位置信号。所提出的系统不仅能有效降低系统成本和复杂性,而且具有优良的稳态和动态特性。系统具有较好的起动特性并对于参考输入扰动和负载扰动具有较强的鲁棒性。实验结果进一步验证了提出方案的正确性和有效性。

关键词：电动汽车永磁同步电机矢量控制无位置传感器控制

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无刷直流电机无位置传感器控制系统的设计与研究

无刷直流电机无位置传感器控制系统的设计与研究

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作者：田小玲重庆大学

学位级别：硕士

永磁无刷直流电机因其效率高、噪声小、寿命长、结构简单、维护方便以及调速性能好等诸多优点广泛应用于国民生产和生活的各个领域。它有别于传统的直流电机采用换向器和电刷换向,无刷直流电机采用内部电子换向,因此需要转子位置信息来... 详细信息

永磁无刷直流电机因其效率高、噪声小、寿命长、结构简单、维护方便以及调速性能好等诸多优点广泛应用于国民生产和生活的各个领域。它有别于传统的直流电机采用换向器和电刷换向,无刷直流电机采用内部电子换向,因此需要转子位置信息来获得正确的换向顺序。然而,使用机械式转子位置传感器来获取位置信息会带来成本大、体积大、可靠性低等问题。针对这些问题,我们有必要对无刷直流电机无位置传感器控制进行深入研究。不采用位置传感器,由电机的可观测量来获得换相信息,可以将这个过程看作是一个非线性系统辨识的过程。小脑关节控制模型(CMAC)是模拟人小脑的一种学习结构,提供了一种从输入到输出的多维非线性映射能力。由于CMAC具有很强的非线性函数逼近和泛化能力,且学习速度快,因此CMAC可以用来构建定子电压与换向信号之间的非线性关系。本文围绕无刷直流电机无位置传感器控制,进行了深入的研究,提出了将CMAC神经网络应用于无位置传感器无刷直流电机的控制策略。文章从分析无刷直流电机的结构出发,详细介绍了其工作原理和数学模型,并对几种主要的无位置传感器控制方法作了详细的综述;接着,本文设计了无位置传感器控制系统结构,讨论了基于反电动势过零检测法和磁链函数法的无位置传感器控制的原理和实现,分析了这两种方法各存在的问题,提出基于CMAC的无位置传感器控制策略。为了验证这些方法,搭建了无刷直流电机仿真实验平台。在平台上实现了基于反电动势过零检测法、磁链函数法和本文提出的基于CMAC的无位置传感器控制,并将基于CMAC的无位置传感器控制与前两种控制进行了仿真对比实验。实验结果表明本文提出的基于CMAC的无位置传感器控制方法能够为电机提供准确的换相信号,实现无位置传感器控制。最后,设计了基于STM32微控制器的实时控制系统。

关键词：永磁无刷直流电机无位置传感器控制 CMAC 反电动势磁链函数

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基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机的无位置传感器控制

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机的无位置传感器控制

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作者：李高林湖南大学

学位级别：硕士

近年来，由于永磁同步电机因为其结构简单、重量轻、体积小、损耗小、效率高以及恒功率运行时有较宽的调速范围等优点，在很多领域都得到了广泛的应用。由于永磁同步电机驱动系统能够满足高性能的要求，广泛运用于数控机床、高精度伺服... 详细信息

近年来，由于永磁同步电机因为其结构简单、重量轻、体积小、损耗小、效率高以及恒功率运行时有较宽的调速范围等优点，在很多领域都得到了广泛的应用。由于永磁同步电机驱动系统能够满足高性能的要求，广泛运用于数控机床、高精度伺服驱动、航空航天及航海等领域中。本文根据目前一些电力拖动方面的需要，进行了永磁同步电机基于无位置传感器的调速系统的研究，使得永磁同步电机系统能够在保证调速性能的要求下进一步降低系统成本。论文主要研究了基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机的无位置传感器的矢量控制系统。首先，论文介绍了永磁同步电机调速系统的研究现状以及发展趋势，了解了电机的结构，推导了坐标变换理论、永磁同步电机的数学模型、永磁同步电机模型的坐标变换以及矢量控制原理，并在此基础上重点介绍了几种常用的矢量控制策略，分析了各种控制方式的优缺点以及适用的场合;同时分析了永磁同步电机的弱磁运行原理及弱磁时的控制方式。其次，着重介绍了扩展卡尔曼滤波算法（EKF）的详细原理，给出了算法的流程图，在此基础上推导出了永磁同步电机的扩展卡尔曼方程，并且给出了基于扩展卡尔曼滤波的无位置传感器矢量控制的控制系统框图，并且介绍了扩展卡尔曼算法的简化算法。在matlab7.1环境下搭建了系统仿真模型并进行了仿真实验，对论文中所提出的方法进行了论证，并对实验结果进行了研究与分析，同时研究了简化算法。最后，采用了TI公司专用于电机控制的TMS320F2808型DSP作为系统硬件核心，从各主要功能模块，分类系统的介绍了整个硬件电路原理以及软件控制模块原理的实现方法。硬件部分主要介绍了电流采样、IPM模块及保护模块的原理，软件部分主要介绍了整个系统运行的流程图以及中断处理程序的流程图。在此软、硬件基础上进行了实验。

关键词：永磁同步电机矢量控制无位置传感器控制扩展卡尔曼滤波 DSP 空间矢量脉宽调制

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混合转子大转矩直驱同步电机及其控制方法

混合转子大转矩直驱同步电机及其控制方法

引用

作者：金石于思洋刘光伟张凤阁罗皓张兆宇 110870 辽宁省沈阳市经济技术开发区沈辽西路111号

混合转子大转矩直驱同步电机及其控制方法,该同步电机主要由外定子（1）、内定子（2）和转子（3）构成，转子（3）设置在外定子（1）和内定子（2）之间；该方法通过估测混合转子中磁阻转子位置来获得整个转子位置，进而实现无位置传感... 详细信息

标准号: CN109510417A

混合转子大转矩直驱同步电机及其控制方法,该同步电机主要由外定子（1）、内定子（2）和转子（3）构成，转子（3）设置在外定子（1）和内定子（2）之间；该方法通过估测混合转子中磁阻转子位置来获得整个转子位置，进而实现无位置传感器控制。所提出的无位置传感器矢量控制方法无需坐标变换，结构简单，克服了传统矢量控制的复杂性和对电机参数依赖性强的问题。

关键词：转子混合转子同步电机内定子外定子无位置传感器控制无位置传感器传统矢量磁阻转子电机参数矢量控制转子位置坐标变换估测大转矩直驱

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