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同步电动机的控制装置

同步电动机的控制装置

引用

作者： A·哈迪纳塔岩路善尚户张和明小沼雄作杉本卓也大矢将登日本东京都

采用本发明，在低速区域切换为120度通电方式、中高速区域切换为180度通电方式的无位置传感器控制下，通过在低速区域抑制速度偏差Δωr，能够防止切换到中高速区域时转速变得不连续、电流急剧上升，提供稳定且高精度的速度控制特性。在... 详细信息

标准号: CN110140290A

采用本发明，在低速区域切换为120度通电方式、中高速区域切换为180度通电方式的无位置传感器控制下，通过在低速区域抑制速度偏差Δωr，能够防止切换到中高速区域时转速变得不连续、电流急剧上升，提供稳定且高精度的速度控制特性。在以120度通电方式进行驱动时，以使得速度推算值或速度检测值追踪速度指令的方式，对电压指令值进行修正。

关键词：通电方式低速区域中高速无位置传感器控制速度控制特性电压指令区域切换速度检测速度偏差速度推算速度指令不连续追踪修正驱动

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一种基于耦合电压的分块式直线开关磁阻电机控制方法

一种基于耦合电压的分块式直线开关磁阻电机控制方法

引用

作者：王千龙蒋伟吴正飞于照蒋步军 225000 江苏省扬州市开发区大学南路88号

本发明公开了电力传动领域内的一种基于耦合电压的分块式直线开关磁阻电机控制方法，包括以下步骤：步骤1）选取位置特征量；步骤2）基于所述位置检测特征量，设计无位置传感器控制系统主电路拓扑；步骤3）选择LSRM起动和注入脉冲相；步... 详细信息

标准号: CN110429894A

本发明公开了电力传动领域内的一种基于耦合电压的分块式直线开关磁阻电机控制方法，包括以下步骤：步骤1）选取位置特征量；步骤2）基于所述位置检测特征量，设计无位置传感器控制系统主电路拓扑；步骤3）选择LSRM起动和注入脉冲相；步骤4）起动后，控制直线开关磁阻电机无位置传感器系统；本发明抵消了电机运行过程中反电动势的影响，方法的速度适用范围得以改善，可用于轨道交通中。

关键词：磁阻电机直线开关特征量起动无位置传感器控制电机运行过程无位置传感器主电路拓扑电力传动反电动势轨道交通位置检测选取位置耦合电压分块式脉冲可用抵消

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基于高频注入与滑模观测的PMSM无位置传感器复合控制研究

基于高频注入与滑模观测的PMSM无位置传感器复合控制研究

引用

作者：余兵湖南大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有效率高、功率密度大、功率因素大、调速范围广、运行稳定可靠等特点,被广泛应用于各种电气传动控制系统中。矢量控制因其具有高精度、高动态响应性能和高稳定性的优点,成为... 详细信息

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)具有效率高、功率密度大、功率因素大、调速范围广、运行稳定可靠等特点,被广泛应用于各种电气传动控制系统中。矢量控制因其具有高精度、高动态响应性能和高稳定性的优点,成为电机控制领域的关键技术之一。矢量控制系统中,需要获得电机准确的位置和速度信息,一般由机械传感器反馈给系统。但是,机械传感器的引入增加了系统的体积和成本,同时也给系统带来了一系列的不稳定性因素。为了克服这一弊端,无位置传感器控制技术成为研究的热点,本文深入研究了基于高频注入和滑模观测的永磁同步电机无位置传感器复合控制技术。本文无位置传感器控制是建立在基于id=0的永磁同步电机矢量控制的基础上的,采用SVPWM驱动方式。id=0的矢量控制策略使得永磁同步电机控制方便,在磁场恒定的情况下,电机输出的转矩与交轴电流成正比。本文的无位置传感器控制策略中采用了旋转式高频电压注入法和基于反电势的滑模观测器方法,对永磁同步电机转子位置和速度进行估计。旋转式高频注入法用在低速阶段,滑模观测器用在中高速阶段,充分发挥两者在各自速度区间的优势,均用锁相环相位跟踪技术来获取转子位置,取得了良好的估计效果。在两种估计方法的切换区间,采用加权计算方法,实现了由高频注入法到滑模观测器的有效过渡。由于系统在突加或者突减速度时,估计误差增大,容易引起系统的不稳定,论文中,在电机加减速时,采用S型曲线进行速度规划,有效的降低的估计误差,增加了系统的稳定性。本文在Matlab/Simulink环境中搭建了仿真模型,对高频注入法与滑模观测器估计转子位置和速度进行了仿真分析,仿真结果表明,该方法在电机低中高速度区间均能有效的估计转子位置和速度,在速度变化时,S型曲线速度规划减小了速度变化时的估计误差,增加了系统稳定性。本文也设计了一款薄型永磁同步电机控制器,在LabVIEW环境中设计了一款电机调参与控制上位机软件,搭建了控制系统平台,实验结果也证明了该控制策略的有效性。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制高频注入法滑模观测器 S型速度规划

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磁通切换型永磁直线电机无位置传感器驱动控制系统研究

磁通切换型永磁直线电机无位置传感器驱动控制系统研究

引用

作者：孔龙涛东南大学

学位级别：硕士

随着经济的飞速发展,科技的快速进步,像直线电机这种能够直接产生持续的单向或者往复机械运动,省去了中间传动环节的执行机构,获得了日益广泛的应用。本文以模块化磁通切换永磁直线电机(CMLFSPM电机)为研究对象,此种电机将绕组置于动子... 详细信息

随着经济的飞速发展,科技的快速进步,像直线电机这种能够直接产生持续的单向或者往复机械运动,省去了中间传动环节的执行机构,获得了日益广泛的应用。本文以模块化磁通切换永磁直线电机(CMLFSPM电机)为研究对象,此种电机将绕组置于动子侧,大大降低电机成本,为远距离应用场合提供了一种高效率、高可靠性且低成本的解决方案。而要实现CMLFSPM电机高精度的矢量控制需要安装直线光栅编码器,不但增加了电机的尺寸、体积和成本,还降低了系统的可靠性。为了解决这种问题,本文研究CMLFSPM电机的无位置传感器控制,不仅具有重要的理论意义,而且有工程应用价值。论文主要研究内容分为以下几个方面：1)阐述了论文的研究背景与意义。对定子永磁型直线电机的海内外研究近况以及无位置传感器控制算法进行了概述。2)详细介绍了磁通切换永磁直线电机的基本结构以及工作原理。建立了三相定子坐标系下CMLFSPM电机的数学模型以及d-q轴旋转坐标系下的数学模型。对磁通切换直线电机的基本控制策略,包括矢量控制、直接推力控制,电流滞环控制和空间电压矢量控制进行了简要介绍。3)对自适应算法的原理进行了简单的说明,并详细介绍了模型参考自适应系统的基本结构和基本原理。分析了基于模型参考自适应算法的模块化磁通切换永磁直线电机无位置传感器算法,推算出了速度的辨识公式,并对CMLFSPM电机的模型参考自适应无位置传感器控制系统速度估算误差进行了分析。4)在Matlab/Simulink环境下分别搭建了CMLFSPM电机的本体模型,基于模型参考自适应磁通切换永磁直线电机无位置传感器滞环控制模型、基于模型参考自适应算法的磁通切换永磁直线电机无位置传感器空间电压矢量控制仿真模型。5)设计了CMLFSPM电机无位置传感器控制驱动系统的软硬件。对控制系统所需的硬件电路进行了详细的说明。软件部分主要介绍了主程序流程以及速度位移估算程序流程、速度PI调节程序流程和位移控制程序流程。6)根据基于模型参考自适应系统CMLFSPM电机无位置传感器控制的电流滞环控制策略、SVPWM控制策略,利用建立的MATLAB/Simulink的电机无位置传感器控制系统模型和CMLFSPM电机无位置传感器驱动控制平台,进行了仿真与实验研究。首次研究了针对CMLFSPM电机无位置传感器控制的位移闭环控制、速度闭环控制。实验与仿真证明论是在空载或者负载突变的工况下,基于模型参考自适应CMLFSPM电机无位置传感器控制系统无都具有良好的动静态特性,速度闭环和位移闭环控制性能优越,响应迅速,速度估算准确。7)研究了基于模型参考自适应CMLFSPM电机无位置传感器控制在电梯门机上的应用,详细介绍了电梯门机用CMLFSPM电机性能以及门机系统运行需求,此外,对门机控制系统的实验结果进行了详细的分析。

关键词：磁通切换永磁电机直线电机模型参考自适应无位置传感器控制

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同步磁阻电机转子位置估算算法研究

同步磁阻电机转子位置估算算法研究

引用

作者：杜逸康重庆大学

学位级别：硕士

同步磁阻电机是一种依靠转子凸极性产生磁阻转矩的无刷电机,结构简单,成本较低,调速性能好。针对无位置传感器时获得转子位置角实现矢量控制这一问题,本文对现有同步磁阻电机位置估算方法进行深入研究与分析,构建了有效磁链观测法与高... 详细信息

同步磁阻电机是一种依靠转子凸极性产生磁阻转矩的无刷电机,结构简单,成本较低,调速性能好。针对无位置传感器时获得转子位置角实现矢量控制这一问题,本文对现有同步磁阻电机位置估算方法进行深入研究与分析,构建了有效磁链观测法与高频脉振电压信号注入法结合的无位置传感器控制系统,并结合仿真与实验加以验证,主要工作如下:论文首先阐述同步磁阻电机的基本结构与控制系统,论述同步磁阻电机由于交直轴电感不等而产生磁阻转矩的驱动原理,和同步磁阻电机在两相同步旋转坐标轴系下的数学模型,进而建立该类电机矢量控制系统的一般结构,及常用的几类控制策略。在同步磁阻电机基波数学模型的基础上,推导了有效磁链观测器的基本结构,对有效磁链观测器在角度估算中的应用进行深入分析,讨论有效磁链观测器解算转子角位置的速度锁相环的稳定性及动态性能,有效磁链观测器适用的速度范围。针对磁链观测器无法应用于低速角位置估算的问题,提出在低速段采用高频信号注入法替代。首先推导高频激励信号下的数学模型,进而深入分析高频信号注入法实现位置估算的原理,对高频脉振电压信号注入法存在的反馈交轴电流信号需要进行相位补偿才能保证有效信号信噪比的问题,提出一种改进的反馈信号处理方式,通过引入反馈直轴电流信号的方式,避免信号补偿,提高原方法在跟踪误差信号环节的稳定性,减小原方法的估计误差。对两种方法在升降速过程中的方法切换问题及角度观测值融合问题,设计一种改进速度锁相环,将磁链观测器的误差角信号与高频注入法的误差角信号按照以速度为参数的策略综合后输入比例积分控制器,得到转速估计值。相比原方法,改进的融合观测器在速度切换过程中跟踪效果更为平滑,在简化了系统结构的同时,具有更好的动态性能。论文对提出的改进高频脉振电压信号注入法及改进融合观测器进行了仿真和实验研究。在MATLAB的Simulink模块中对位置估算方法及同步磁阻电机的矢量控制系统进行了仿真。利用前述的控制及估算模型,在dSPACE DS1103平台上,搭建了同步磁阻电机矢量控制硬件实验系统。通过仿真和实验,得到本文提出的改进高频注入法及有效磁链观测器的工作数据及实验波形,与原始方法做比较,验证了前述改进方法的正确性和有效性。

关键词：同步磁阻电机无位置传感器控制高频信号注入有效磁链观测器

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基于零矢量电流微分的永磁电机转子位置估计方法研究

基于零矢量电流微分的永磁电机转子位置估计方法研究

引用

作者：匡俊耀哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在现代高品质电驱动系统中,永磁同步电机逐渐成为主流部件,这是由于永磁同步电机在动态响应、功率密度和效率等方面有较为突出的优势。目前,矢量控制系统广泛应用,矢量控制方案能够充分利用永磁同步电机的上述优点。在永磁电机矢量控制... 详细信息

在现代高品质电驱动系统中,永磁同步电机逐渐成为主流部件,这是由于永磁同步电机在动态响应、功率密度和效率等方面有较为突出的优势。目前,矢量控制系统广泛应用,矢量控制方案能够充分利用永磁同步电机的上述优点。在永磁电机矢量控制系统中,需要获取准确的电机转子位置信息对转速和电流信息进行闭环控制。使用位置传感器不仅会增加系统的体积,同时还会增加系统的成本,降低鲁棒性。因此研究无位置传感器永磁电机控制方案对于工业应用有重要意义,无传感器控制方案能够有效提高系统可靠性,降低系统成本。论文首先分析了PMSM无位置传感器控制技术的发展现状。特别是在低速运行区域,由于该转速域永磁同步电机的反电动势很小,反电势法无法被利用,因此低速段无传感器控制是该领域的难点。在建立永磁同步电机在低速运行时的数学方程基础上,对永磁电机低速运行的特点进行了分析,为研究低速域无传感器控制方法奠定了基础。然后研究了三相坐标系下基于有效矢量和零矢量电流微分信息提取的永磁同步电机转子位置估测方案。在低速和零速状态下,矢量控制模式中的电机有效电压矢量时间很短,因此零电压矢量区间会显著增加,可以建立电机在零电压矢量区间的方程,因此本文提出了一种基于零电压矢量区间电流微分的转子位置估计方法。该方法仅需要采样零电压矢量区间的定子电流信息,通过计算电流微分即可估算出电机转子位置信息。为了进一步提高转子位置估测精度,研究并分析了零电压矢量区间的电流和IGBT的开关特性,提出了基于矢量控制区间的两相合成电流采样方案和零电压矢量计算方法,并分析了电流误差对转子位置估测结果的影响。最后,为了验证基于零电压矢量电流微分转子位置估测方法的有效性,搭建了1.0k W永磁同步电机对拖实验平台。实验结果证明,所提出的方法能够有效地获得不同负载状态下的转子位置信息,具有较好的暂态响应性能,在零速运行状态下,依然保持较好的阶跃负载响应效果。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制低速运行零电压矢量电流微分

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无刷直流直驱式轮毂电机驱动控制系统设计

无刷直流直驱式轮毂电机驱动控制系统设计

引用

作者：李余毅武汉理工大学

学位级别：硕士

轮毂驱动是电动汽车众多驱动方式中最具有发展潜力的一个技术方向,和传统汽车相比,轮毂驱动车辆结构更简单,传动链效率更高,操纵性更好,能量利用率更高。无刷直流直驱式轮毂电机由于具有功率密度高、小型轻量化、结构简单、噪声低以及... 详细信息

轮毂驱动是电动汽车众多驱动方式中最具有发展潜力的一个技术方向,和传统汽车相比,轮毂驱动车辆结构更简单,传动链效率更高,操纵性更好,能量利用率更高。无刷直流直驱式轮毂电机由于具有功率密度高、小型轻量化、结构简单、噪声低以及输出转矩大等优点,在电动汽车轮毂驱动系统中应用十分广泛。本文以无刷直流直驱式轮毂电机为主要研究对象,设计了以DSP为核心的无刷直流轮毂电机驱动控制系统,结合所作控制系统,探讨了带位置传感器和无位置传感器控制两种策略,最后搭建了轮毂电机性能试验平台以验证所设计的控制系统合理性,具体研究内容如下:1)首先分析了轮毂电机的国内外研究及应用现状,比较了不同类型轮毂电机的优缺点,重点分析了无刷直流电机驱动控制研究概况,明确无刷直流直驱式轮毂电机作为研究对象的意义所在。2)其次介绍了无刷直流轮毂电机的基本结构以及驱动拓扑方式,同时推导了无刷直流轮毂电机的相关数学模型,并分析了其运行原理;针对带位置传感器控制在位置传感器故障下无法工作的缺点,本文进一步探讨了基于“反电势法”的无位置传感器控制;针对两种控制策略,设计了转速、电流双闭环PI控制器,以增强控制系统性能。3)再次设计了控制系统硬件和软件部分,对硬件原理和电路参数进行了详细阐述,硬件系统以DSP为核心,主要包括:电源电路、驱动隔离电路、电流和电压检测调理电路、保护电路等;在软件设计部分首先进行系统分析,为了便于软件移植和复用,采用模块化的设计思想,分别设计了电机带位置传感器和无位置传感器控制算法。4)最后在所设计的硬件和软件基础上,搭建了轮毂电机性能试验平台,以验证无刷直流轮毂电机控制系统是否满足设计要求,并基于此平台对轮毂电机样机进行性能测试。实验部分测试了4种工况,包括空载和带载下的低速、高速状态,实验结果表明,控制系统符合设计要求,能够保证电机稳定运行;同时本文对一台样机进行了效率测试,实验发现控制系统在持续加载条件下运行稳定,进一步说明了控制系统的设计合理性,该试验平台也能为轮毂电机的设计优化提供试验支持。

关键词：无刷直流电机轮毂电机试验台 DSP 无位置传感器控制

来源：评论

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开关磁阻调速电动机控制系统研究

开关磁阻调速电动机控制系统研究

引用

作者：程昭竣中国矿业大学

学位级别：硕士

当前节能减排的大力推进使得低效电机驱动系统不断被淘汰,同时国民经济的迅速发展又带来装机容量的提升,在这样的背景下,具有高效、坚固、低造价等优点的开关磁阻电机迎来良好的发展机遇。良好的动态性能是电机驱动系统被广泛应用的前提... 详细信息

当前节能减排的大力推进使得低效电机驱动系统不断被淘汰,同时国民经济的迅速发展又带来装机容量的提升,在这样的背景下,具有高效、坚固、低造价等优点的开关磁阻电机迎来良好的发展机遇。良好的动态性能是电机驱动系统被广泛应用的前提,而无位置传感器控制是电机驱动系统拓宽应用领域的保障。针对开关磁阻电机的高性能调速及无位置传感器控制,本文展开了相关分析研究。对开关磁阻电机三种基本控制方式之间的稳定切换进行研究。首先分析了开关磁阻电机的传统三段式调速控制策略,指出其存在的切换抖动问题。然后通过分析电流斩波控制和电压斩波控制下开关磁阻电机的电气特性,提出基于面积等效原理的电流斩波控制到电压斩波控制平滑切换控制策略,并在此基础上进一步提出逐相切换控制策略;通过分析电压斩波控制和角度位置控制的各自优点和缺点,给出优势互补的电压斩波和角度位置组合控制策略。最后给出了切换控制策略和组合控制策略控制流程图。对基于神经网络的开关磁阻电机无位置传感器控制进行研究。分析了神经网络检测开关磁阻电机转子位置的原理,给出了神经网络位置检测的学习训练方法和步骤。但神经网络的检测在绕组非导通时无法进行,因此得到的转子位置信息不完整,需要通过一定的方法来补全。分析电机各相同时进行神经网络位置检测的仿真结果,得到多神经网络完整转子位置信息计算方法。为简化计算量、提高通用性,采用单神经网络进行完整转子位置信息计算,该方法通过对任意一相进行神经网络转子位置检测,选取基准点进行转速计算和位置校正,并通过转速积分得到完整转子位置信息,建立仿真模型验证该方案的有效性。在样机实验平台上对控制策略进行了实验验证。实验结果表明:本文提出的切换控制策略能够较好地完成从电流斩波控制到电压斩波控制的稳定切换,电压斩波控制与角度位置控制的组合控制对转矩扰动有较好的调节能力;神经网络能够在电流斩波控制、电压斩波控制和变角度电压斩波控制下进行位置检测,单神经网络完整转子位置信息计算方法能较准确计算转子位置,实现无位置传感器控制。

关键词：开关磁阻电机切换组合调速控制策略无位置传感器控制神经网络

来源：评论

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自动离合器用无刷直流电机控制器的研制

自动离合器用无刷直流电机控制器的研制

引用

作者：曹广辉山东科技大学

学位级别：硕士

离合器作为连接发动机与变速器的纽带,在电控机械式自动变速器(AMT)控制系统中自动离合器的控制十分关键。传统自动离合器的控制电机存在使用寿命短,效率低,维护成本高等问题,已经不能满足自动离合器的控制需求。无刷直流电机(Brushless... 详细信息

离合器作为连接发动机与变速器的纽带,在电控机械式自动变速器(AMT)控制系统中自动离合器的控制十分关键。传统自动离合器的控制电机存在使用寿命短,效率低,维护成本高等问题,已经不能满足自动离合器的控制需求。无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)具有稳定性强、成本低、可靠性好、安全系数高等一系列优点,本课题就无刷直流电机作为自动离合器的控制电机展开研究,具有较大的实用和开发价值。本课题采用的是准正弦波控制的无刷直流电机,首先对无刷直流电机的基本原理和控制方法进行了详细分析,并且针对产品特点提出控制的基本要求,进而根据对无刷直流电机控制器要求,采用空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的控制方案,减小了转矩脉动等问题。此外,对于滑模变结构理论中开关函数容易产生抖振的问题,采取了开关函数连续化消除振荡的措施,其次,设计滑模观测器估算转子的位置和转速,实现无位置传感器无刷直流电机的矢量控制。在理论分析的基础上,以STM32为控制核心,对无位置传感器无刷直流电机矢量控制器硬件、软件进行设计,完成控制器实验平台的设计制作工作。最后,通过MATLAB/Simulink平台搭建系统仿真模型,结果表明:电机能在较短时间内达到稳定转速,超调更小。同时,在实验样机上进行测试,测试结果表明,所设计的无刷直流电机控制器速度精度在98%以上,控制精度较高,电机运行平稳。实验结果验证了算法的有效性,具有灵活性好、适应能力强等特点,满足了实际需求。

关键词：自动离合器无刷直流电机 SVPWM 无位置传感器控制滑模观测器

来源：评论

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基于核岭回归的直流电机测速技术及实现

基于核岭回归的直流电机测速技术及实现

引用

作者：苏坚坚福州大学

学位级别：硕士

直流电机凭借自身的技术优势和卓越性能,已经在工业上得到广泛应用。直流电机一般采用速度反馈方式来实现闭环控制,这就需要速度检测。有位置传感器方法需要在电机定子上安装机械传感器,导致电机整体体积大和系统成本增加,且速度检测的... 详细信息

直流电机凭借自身的技术优势和卓越性能,已经在工业上得到广泛应用。直流电机一般采用速度反馈方式来实现闭环控制,这就需要速度检测。有位置传感器方法需要在电机定子上安装机械传感器,导致电机整体体积大和系统成本增加,且速度检测的可靠性容易受工作环境影响。无位置传感器技术通过测量电机的电流和电压来估计电机的转速和位置,避免了机械传感器带来的问题。电机模型法的建模精度会受到参数变化影响,导致转速估计有误差。有刷直流电机的脉冲检测法和无刷直流电机的反电动势法,通过电流或电压的波形估计转子位置而不依赖精确的数学模型。本文分别采用有刷直流电机和无刷直流电机为对象,围绕这类无位置传感器的速度检测方法展开了研究:首先,以有刷直流电机为研究对象,脉冲检测法根据有刷直流电机的换向电流纹波与转速成正比的原理,检测电流纹波的零点来计算电流频率,电流中的噪声成分对波形造成影响,导致有的脉冲幅值太低或没有过零点,容易被漏检,使得无法准确测速。针对这个问题,设计了电流分类器用于判别顶点与非顶点,获得准确的转子位置,设计了多个特征来监测电流波形变化趋势,这些特征受到噪声的影响各不相同。在样本数量有限和有噪声污染的情况下,采用了核岭回归方法来训练分类器,提高了泛化能力和非线性建模精度。然后,以无刷直流电机为研究对象,无刷直流电机端电压信号中的检测噪声、突发噪声导致反电动势出现假性过零点,使得转子位置被检测错误。针对这个问题设计了反电动势分类器来判别零点与非零点,获得准确的换相时刻。针对反电动势分类器模型的非线性强干扰问题,采用了核岭回归方法来求解分类器模型,提高建模精度。最后,设计了以TMS320F28335DSP为核心的有刷直流电机实验平台,以CCS3.3为软件开发工具编写程序,通过Matalb离线训练获得分类器参数,验证该有刷直流电机的控制算法,实验结果说明了这种速度检测方法准确性较高。设计了以TMS320F28335DSP为核心的无刷直流电机实验平台,并编写程序验证所述无刷直流电机控制算法,实验结果表明这种方法对无刷直流电机的转子位置检测效果良好。文末,总结了课题研究工作,提出了本课题研究的进一步发展方向。

关键词：无位置传感器控制有刷直流电机无刷直流电机核岭回归

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