检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：王磊东北大学

学位级别：硕士

无刷直流电机(BLDCM)是一种集电机和电子一体化的高新技术产品,不仅具有普通直流电机良好的控制性能和机械特性,还具有效率高、转矩大、体积小、惯性小、寿命长、无换向火花等优点。然而无刷直流电机中的位置传感器本身存在一些缺陷,以... 详细信息

无刷直流电机(BLDCM)是一种集电机和电子一体化的高新技术产品,不仅具有普通直流电机良好的控制性能和机械特性,还具有效率高、转矩大、体积小、惯性小、寿命长、无换向火花等优点。然而无刷直流电机中的位置传感器本身存在一些缺陷,以至于在一些特殊场合,无刷直流电机的应用受到了限制。因此,研究新型的无刷直流电机无位置传感器控制技术成为了当今学者越来越关注的焦点。本文首先从永磁无刷直流电机的本体结构出发,对无刷直流电机的工作原理进行了详细的分析,介绍了无刷直流电机的数学模型。针对多变量、非线性、时变的无刷直流电机无位置传感器系统,结合神经网络对函数具有良好的逼近能力的特点,提出了基于BP神经网络的智能控制算法。其次,将无位置传感器控制视为一个非线性系统辨识过程,并通过对转子位置检测原理的分析,推导出无刷直流电机的相电压、相电流与转子位置之间的关系。以此为依据,构建了基于BP神经网络的无刷直流电机无位置传感器控制系统辨识方案。为解决传统BP算法存在的收敛慢、局部最小的问题,采用了引入动量项的梯度最速下降法,提高了网络的环境适应能力。最后,论文对基于BP神经网络的无刷直流电机无位置传感器控制进行了仿真,为了进一步验证方案的可行性,在无位置传感器基础上搭建了速度、电流双闭环调速系统仿真平台。实验结果表明该方法能够准确的提供电机的换相信号,从而实现无位置传感器控制,并且具有精度高、适应性好、鲁棒性强等优点。本文同时基于DSP实验平台进行了实验。

关键词：无刷直流电机 BP神经网络无位置传感器控制非线性系统辨识 DSP

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低开关频率下基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

低开关频率下基于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：赵布威北京交通大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有功率密度高、体积小等一系列优点,在新能源汽车与轨道交通领域有着广泛的应用。永磁同步电机的高性能矢量控制需要准确的转子位置信息,安装位置传感器会增加系统的体积与成本... 详细信息

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有功率密度高、体积小等一系列优点,在新能源汽车与轨道交通领域有着广泛的应用。永磁同步电机的高性能矢量控制需要准确的转子位置信息,安装位置传感器会增加系统的体积与成本,而无位置传感器控制可以节约成本,提高系统的可靠性,且不受应用环境的限制。本文对基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制进行了研究。论文的主要研究内容如下: 在旋转坐标系下设计了低增益的基于Sigmoid函数的滑模观测器与高增益的Super-twisting滑模观测器观测反电势。传统的锁相环位置观测器在电机的加速过程中估算的转子位置会存在偏差,本文对这一现象从理论上进行分析并采用一种新型的滑模位置观测器,它能够实现对转速的无静差跟踪。永磁同步电机的定子电阻与转子磁链受温度的影响,交直轴电感的大小受磁路饱和的影响。电机参数偏移会影响到电机转矩输出与转子位置估算的精度。通过引入灵敏度函数的概念,理论上分析了定子电阻、转子磁链、交直轴电感变化对观测的有效磁链相位的影响。仿真与实验验证了理论分析中直轴电感与转子磁链变化不会影响到有效磁链相位的结论。针对无位置传感器控制下的永磁同步电机多参数在线辨识中存在的欠秩问题,利用永磁同步电机的谐波分量提高辨识的自由度。由于在同步调制阶段开关角由调制比决定,开关频率不固定,无法通过信号注入的方法构建满秩方程。本文首先对低开关频率下永磁同步电机的谐波电压与谐波电流表达式进行了推导,并使用带通滤波器对谐波分量进行了提取。接着根据永磁同步电机的基波模型与谐波模型实现了对永磁同步电机的直轴电感、交轴电感与转子磁链的在线辨识。通过Simulink仿真与永磁同步电机对拖平台,对基于滑模观测器的两种无位置方法、电机参数变化时转子位置估算及无位置传感器控制下的多参数在线辨识进行了仿真与实验验证。离线仿真与实验结果都证明了理论分析的正确性和所提方法的有效性。

关键词：低开关频率无位置传感器控制滑模观测器谐波分量多参数辨识

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基于反电势函数的永磁无刷直流电机无位置传感器控制

基于反电势函数的永磁无刷直流电机无位置传感器控制

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作者：刘会民天津大学

学位级别：硕士

永磁无刷直流电机以其功率密度高、输出转矩大、结构简单、可靠性高等特点在电动汽车、数控机床、航空国防等领域得到广泛应用。通常永磁无刷直流电机需要位置传感器来确定换相信号,但位置传感器的安装会增大电机体积,其安装精度将直接... 详细信息

永磁无刷直流电机以其功率密度高、输出转矩大、结构简单、可靠性高等特点在电动汽车、数控机床、航空国防等领域得到广泛应用。通常永磁无刷直流电机需要位置传感器来确定换相信号,但位置传感器的安装会增大电机体积,其安装精度将直接影响电机的运行性能,因此永磁无刷直流电机无位置传感器控制引起国内外学者的广泛关注。高速重载工况下永磁无刷直流电机换相续流时间较长,有时续流的电角度甚至超过30o,导致常规方法无法检测到反电势过零点信号,造成换相失败。基于悬空相反电势和反电势斜率,本文提出一种基于反电势函数的永磁无刷直流电机无位置传感器控制方法。该方法将在线获取的反电势和反电势斜率与离线存储的参考值相除,构造了一个与转速无关的反电势函数,其阈值直接对应电机换相信号,不需要反电势过零点信号。通过同步采样技术检测悬空相端电压,在线获取悬空相反电势及反电势斜率,即可进行反电势函数的计算,当反电势函数值等于所设阈值时输出电机换相信号。反电势函数的计算不需要使用低通滤波器,避免了滤波所带来的相移补偿问题。同时反电势函数的阈值直接对应电机换相信号且换相信号的输出与反电势函数的计算区间无关,因此在电机换相续流时间较长,超过30o电角度的工况下也能控制电机稳定运行。最后搭建了以DSP+FPGA为核心的实验平台,在低速轻载、高速重载和额定工况下验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。实验结果证明了本文所提无位置传感器控制方法在换相续流时间较长,不能检测反电势过零点信号的工况下,仍能控制电机准确换相。

关键词：永磁无刷直流电机无位置传感器控制反电势函数换相续流

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圆筒型永磁直线同步电机全速度范围无位置传感器控制

圆筒型永磁直线同步电机全速度范围无位置传感器控制

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作者：龙灿华中科技大学

学位级别：硕士

在抽油机领域,为改善我国长期以电换油的局面,学术界和工业界已经引起了广泛的重视。圆筒型永磁直线同步电机(Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,TPMLSM)是目前在研究的一种新型抽油机的核心部件,在抽油应用场景具有... 详细信息

在抽油机领域,为改善我国长期以电换油的局面,学术界和工业界已经引起了广泛的重视。圆筒型永磁直线同步电机(Tubular Permanent Magnet Linear Synchronous Motor,TPMLSM)是目前在研究的一种新型抽油机的核心部件,在抽油应用场景具有节能优势。为了消除油田恶劣环境对位置传感器安装和使用的影响,圆筒型永磁直线同步电机无位置传感器控制的研究显得十分有意义。本文以抽油机半程工况为应用背景,对传统无位置传感器控制算法进行改进,应用于圆筒型永磁直线同步电机,并通过仿真和实验验证改进算法的优势。本文的主要研究内容如下:1.提出了一种改进的脉振高频注入法,通过采用二阶低通滤波器和提出的观测器PI参数整定方法,提高了速度和位置跟踪精度。2.提出了一种改进的滑模观测法,通过改进滑模观测控制率函数,有效降低了速度和位置跟踪的误差,减小了跟踪抖振。3.提出了一种基于加权函数的改进复合控制算法,在低速段采用改进脉振高频注入法,在中高速段采用改进滑模观测法,中间的速度切换段采用加权函数对二者进行过渡切换,并且针对速度切换过程提出了一种消除高频信号影响的方法,有效提高了全速度范围的跟踪精度。4.搭建了圆筒型永磁直线同步电机实验平台,对所提出的控制法进行实验,实验结果表明,改进加权函数复合控制法具有最优性能。

关键词：圆筒型永磁直线同步电机无位置传感器控制改进脉振高频注入法改进滑模观测法改进加权函数复合控制算法

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永磁同步电机低载波比无位置传感器控制研究

永磁同步电机低载波比无位置传感器控制研究

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作者：易开朗东南大学

学位级别：硕士

在“双碳”政策推动下,高效节能、性能优良的内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)驱动系统在现代电气化交通工具中得到广泛应用。但高压IGBT开关损耗大,大功率电机驱动器的开关频率受限,使得调制的... 详细信息

在“双碳”政策推动下,高效节能、性能优良的内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)驱动系统在现代电气化交通工具中得到广泛应用。但高压IGBT开关损耗大,大功率电机驱动器的开关频率受限,使得调制的载波比较低。低载波比将造成电机控制器输出的电流纹波和谐波增大、高速稳定性下降等一系列问题。本文针对上述问题,对低载波比下的优化脉宽调制技术和无位置传感器控制算法展开研究。首先,在低速载波比相对较高时,采用异步调制,设计电流纹波精准预测控制算法。该算法在电流纹波一定的情况下,尽量降低开关频率以降低损耗。在同步旋转坐标系下提出基于泰勒展开的IPMSM精确离散化数学模型,并基于该模型实现电流纹波精准预测,再通过变开关频率调制策略实现对预测电流纹波的控制。并采用双采样双更新半波调制的方法,进一步降低等效开关频率。仿真验证了所提出的控制算法能有效限制电流纹波有效值,限制转矩脉动幅度,且相比于传统的矢量控制,总电流谐波含量减小。其次,在高速载波比较低时,采用分段同步调制,设计同步优化脉宽矢量控制算法。该算法能有效消除电流低次谐波,减少低频的转矩脉动,提高低载波比下控制器的稳定性。基于在线计算的低次谐波消除调制(Online Selective Harmonic Elimination PWM,OSHEPWM)开关角计算方法,提出电压矢量追踪控制器,将OSHEPWM与高性能的矢量控制相结合。并通过基于载波周期的计算方式,进一步提高了控制器带宽。相比于传统的矢量控制,所提出的控制算法低次电流谐波含量降低,且能够稳定运行在低载波比下。在载波比切换过程中,也没有过大的电流波动。再次,利用低载波比控制电流纹波大的特点,设计基于优化函数的无位置传感器位置估算算法。在虚拟同步旋转坐标系建立以估算角度误差为变量的优化函数模型,通过过采样获取电流纹波,分析了全速域的位置估算算法收敛性,并提出基于泰勒展开的优化问题求解方法,大幅降低了算法复杂度。仿真验证了所提出的位置估算算法在全速域都能收敛到较小的估算角度误差和估算转速误差。最后,在IPMSM样机实验平台上进行算法的实验测试,验证了所提出算法的有效性。得益于算法设计时贯穿全文的泰勒展开的核心思想,控制算法的计算复杂度得到了大幅简化,在90MHz主频的控制器中,控制器算法计算总时长约占控制周期计算资源的75%。

关键词：永磁同步电机低载波比变开关频率无位置传感器控制

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基于脉振高频电压注入法的SPMSM无位置传感器控制研究

基于脉振高频电压注入法的SPMSM无位置传感器控制研究

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作者：陈亦斌浙江理工大学

学位级别：硕士

永磁同步电机的矢量控制需要得到实时的转子位置,传统的机械式位置传感器成本较高,而且位置传感器在复杂的环境下工作容易损坏,降低了电机系统的使用寿命,增加了维护保养费用,在一定程度上限制了应用。因此,无位置传感器控制是永磁同步... 详细信息

永磁同步电机的矢量控制需要得到实时的转子位置,传统的机械式位置传感器成本较高,而且位置传感器在复杂的环境下工作容易损坏,降低了电机系统的使用寿命,增加了维护保养费用,在一定程度上限制了应用。因此,无位置传感器控制是永磁同步电机应用研究的一个热点。本文基于脉振高频电压注入法对表贴式永磁同步电机无感控制进行研究。首先,介绍了永磁同步电机的结构和分类,引入解耦思维,分析了永磁同步电机数学模型和坐标变换原理,结合矢量控制框图对SVPWM、PI等模块进行阐述,采用id=0的矢量控制方式实现了电机控制系统双闭环控制。其次,本文分析了脉振高频电压注入法的原理。针对传统的脉振高频电压注入法能够准确估算转子初始位置,但存在不能辨识转子极性问题,而现有的转子极性判断方法存在初始位置检测执行时间长,采样和实施过程复杂,依赖电机参数,极性误判等问题,提出了一种基于电压脉冲注入的电机转子极性判断方法。该方法在d轴施加正负电压脉冲,并根据对应脉冲的响应电流峰值大小来正确判断转子极性。把转子初始位置检测应用到脉振高频电压注入法,通过转子位置初次估计值和极性判断结果相结合,可得到准确的转子初始位置,解决了转子极性判断问题。实验结果表明:该方法能够准确判断转子极性,收敛速度较快,其收敛后平均位置误差为6.7°,检测时间为0.23s,使脉振高频注入法能够准确和快速的估计转子初始位置。针对传统信号注入法在转速未平稳前注入幅值较大的电压信号,对控制电路和电机在初始时刻造成瞬时电流冲击问题,本文提出电压缓慢注入,该方法将幅值固定的正弦波信号改为幅值从0逐渐增加到给定幅值的正弦波信号。为了进一步优化脉振高频电压注入法的性能,本文分析了脉振高频电压注入法的滤波器参数设置方法和注入信号频率、幅值的设置方法。针对脉振高频电压注入法无法在中高速阶段观测位置和速度信息问题,采用加权滞环的方式,把脉振高频电压注入法和滑模观测器结合起来,实现复合控制。实验结果表明:电压缓慢注入时间步长为0.15s,注入电压幅值为6V,能够有效的减少冲击。注入电压幅值为6V,频率为500Hz,估计位置精度较高,低速运行阶段平均位置误差为5.7°。加权滞环切换能够实现两种算法平滑的切换,转速突变较小。最后,本文设计并实现了以STMS32F446RCT6为主控芯片的电机控制器,编程实现了矢量控制、高频注入法、转子极性判断法等算法。实验结果验证了本文所提方法的可行性。

关键词：无位置传感器控制永磁同步电机脉振高频电压注入法转子极性判断滑模观测器复合控制

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开关磁阻电机扩展卡尔曼滤波无位置传感器控制的研究

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微电机 2010年第8期43卷 57-60页

作者：李毓洲赵克刚广东工业大学机电工程学院广州510006 华南理工大学机械与汽车工程学院广州510640

无位置传感器控制策略对于提高开关磁阻电机驱动系统性能十分重要。该文提出一种利用扩展卡尔曼滤波(EKF)的方法来估计开关磁阻电机的转子位置和速度的方法,并实现了基于该方法的开关磁阻电机的无位置传感器控制策略,仿真结果表明该策... 详细信息

无位置传感器控制策略对于提高开关磁阻电机驱动系统性能十分重要。该文提出一种利用扩展卡尔曼滤波(EKF)的方法来估计开关磁阻电机的转子位置和速度的方法,并实现了基于该方法的开关磁阻电机的无位置传感器控制策略,仿真结果表明该策略具有较好的预测和校正功能,可以精确地跟踪开关磁阻电机的位置和速度,解决系统参数变化、系统干扰和测量干扰对观测的影响。

关键词：开关磁阻电机扩展卡尔曼滤波位置估计无位置传感器控制

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基于无刷直流电机的无位置传感器控制

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传感器与微系统 2021年第11期40卷 100-102,107页

作者：任志斌周运逸朱杰刘荣昌江西理工大学电气工程与自动化学院江西赣州341000

针对传统的无刷直流电机无位置传感器控制方法因存在滤波而造成相位延迟,因重构电机中性点需要额外的硬件电路造成成本上升等问题。提出了一种直接通过检测非导通相端电压和母线电压中点的无位置传感器控制方法,方法克服了传统控制方法... 详细信息

针对传统的无刷直流电机无位置传感器控制方法因存在滤波而造成相位延迟,因重构电机中性点需要额外的硬件电路造成成本上升等问题。提出了一种直接通过检测非导通相端电压和母线电压中点的无位置传感器控制方法,方法克服了传统控制方法的缺点,提高了控制性能,降低了硬件成本。同时设计了新的启动方法,避免三段式启动时间长的缺点,实现无刷直流电机无位置传感器的快速启动。经过实验结果表明:所提方法获得的换相点与真实换相点相一致,并将其速度波形与有霍尔传感器控制的无刷直流电机速度波形比较,证明方法的可行性与实用性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器控制端电压检测反电动势过零点

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基于奇异摄动的永磁同步电机无位置传感器控制

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电气应用 2007年第5期26卷 80-83页

作者：吴雪芬常州工学院电子信息与电气工程学院 213002

针对永磁同步电机伺服系统的双时间尺度特性,根据奇异摄动理论将永磁同步电机驱动系统的数学模型分解,得到快、慢两个电气子系统。基于快变电气子系统模型,采用Luen-berger观测器构建快的位置估计器。通过慢变电气子系统构建慢的速度估... 详细信息

针对永磁同步电机伺服系统的双时间尺度特性,根据奇异摄动理论将永磁同步电机驱动系统的数学模型分解,得到快、慢两个电气子系统。基于快变电气子系统模型,采用Luen-berger观测器构建快的位置估计器。通过慢变电气子系统构建慢的速度估计器。无位置传感器永磁同步电机闭环控制系统的计算机仿真结果表明,本文提出的算法既具有较高的辨识精度又具有相对少的计算量,速度跟踪性能可以满足永磁同步电机伺服系统无位置传感器控制需要。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制奇异摄动 Luenberger观测器

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基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

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电机与控制应用 2016年第6期43卷 34-38页

作者：张曲遥高艳霞陈静宋文祥上海大学机电工程与自动化学院上海200072

研究了一种基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方案。通过深入分析永磁同步电机(PMSM)的数学模型,提出用滑动模态观测器(SMO)对无位置传感器PMSM转速实现估算。由于引入低通滤波器易引起相位延迟,因此构建一个锁相环将观测... 详细信息

研究了一种基于滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制方案。通过深入分析永磁同步电机(PMSM)的数学模型,提出用滑动模态观测器(SMO)对无位置传感器PMSM转速实现估算。由于引入低通滤波器易引起相位延迟,因此构建一个锁相环将观测的转子位置角和反电动势结合起来,以得到比较准确的转速。锁相环中的电机转速信息是由信号通过比例积分环节后得到的。仿真结果验证了控制方案的有效性和可行性。

关键词：永磁同步电动机无位置传感器控制滑动模态观测器锁相环

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