检索结果-内蒙古大学图书馆

电子世界 2013年第6期 40-41,59页

作者：刘攀杨晓红毛翔西南交通大学电气工程学院

无位置传感器无刷直流电机(SLBLDCM)结构紧凑,效率高,性能稳定,得到了广泛应用。但SLBLDCM的控制存在一些技术难点。一是转子位置检测难度大,二是启动难度大,三是在运行阶段换相信号往往存在相位延迟等缺点。本文为了解决这些问题,对多... 详细信息

无位置传感器无刷直流电机(SLBLDCM)结构紧凑,效率高,性能稳定,得到了广泛应用。但SLBLDCM的控制存在一些技术难点。一是转子位置检测难度大,二是启动难度大,三是在运行阶段换相信号往往存在相位延迟等缺点。本文为了解决这些问题,对多种方法进行了详细分析、对比,并提出了一套基于反电势低通滤波器法和相延补偿的控制方案,经仿真和实验,验证了该方案的可行性和优良性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器三段式启动虚拟中性点低通滤波器

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永磁同步直驱牵引系统在徐州地铁1号线的应用

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机车电传动 2022年第5期 94-102页

作者：曾云陈启会曾小凡李科株洲中车时代电气股份有限公司湖南株洲412001 中车株洲电力机车研究所有限公司湖南株洲412001

地铁列车具有启动加速度高、运行速度快、准点率高且运力大等优点,其能耗问题一直是地铁运营的主要关注点之一。如何进一步提高地铁列车节能效率成为牵引系统设计研究的重点。相比传统异步牵引系统,传动效率高、过弯能力强的永磁直驱牵... 详细信息

地铁列车具有启动加速度高、运行速度快、准点率高且运力大等优点,其能耗问题一直是地铁运营的主要关注点之一。如何进一步提高地铁列车节能效率成为牵引系统设计研究的重点。相比传统异步牵引系统,传动效率高、过弯能力强的永磁直驱牵引系统是轨道交通牵引传动技术的发展方向之一。对照传统异步牵引系统性能指标,基于徐州地铁1号线列车确定永磁同步直驱牵引电机的设计选型,研制了一套永磁直驱牵引系统。针对永磁直驱牵引系统的特性,采用全速范围永磁同步电机无位置控制方法以及适用于永磁直驱系统的自适应黏着控制方法来完成牵引逆变器和永磁同步直驱电动机的实时控制。装车试验表明,永磁直驱牵引系统具有电机位置辨识稳定性好、响应迅速等优点,在低黏着轨面条件下列车牵引力发挥平稳且高效。能耗对比试验表明,永磁直驱牵引系统比异步牵引系统平均节能22.7%,可以获得显著的节能效果。结构紧凑及节能高效的永磁直驱牵引系统对促进轨道交通行业进一步发展具有积极意义。

关键词：徐州地铁永磁直驱牵引永磁同步电机无位置传感器黏着控制水冷装置地铁列车

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无位置传感器无刷直流电机控制系统关键问题研究

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伺服控制 2013年第4期 39-42,88页

作者：刘攀杨晓红毛翔西南交通大学电气工程学院

无位置传感器无刷直流电机(SLBLDCM)去除掉无刷直流电机的位置传感器,结构紧凑,效率高,性能稳定,得到了广泛应用。但SLBLDCM的控制存在一些技术难点。一是转子位置检测难度大,二是启动难度大,三是在运行阶段换相信号往往存在相位延迟等... 详细信息

无位置传感器无刷直流电机(SLBLDCM)去除掉无刷直流电机的位置传感器,结构紧凑,效率高,性能稳定,得到了广泛应用。但SLBLDCM的控制存在一些技术难点。一是转子位置检测难度大,二是启动难度大,三是在运行阶段换相信号往往存在相位延迟等缺点。本文对解决这些关键问题的常用方法进行了详细分析、对比,并提出了一套基于反电势低通滤波器法和相延补偿的控制方案,经仿真和实验,验证了该方案的可行性和优良性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器三段式启动虚拟中性点低通滤波器

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新能源装备永磁同步电机转子位置估计方法

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电力电子技术 2024年第2期58卷 34-38页

作者：刘心昊刘昌盛唐琦军彭长锋山河智能装备股份有限公司现代工程装备节能关键技术湖南省重点实验室湖南长沙410100 湖南农业大学机电工程学院湖南长沙4410128

针对逆变器非线性和电机磁场空间谐波影响永磁同步电机转子位置估算精度的问题,提出一种基于新型自适应滤波器的内置式永磁同步电机(IPMSM)转子位置估计方法,建立无位置传感器电机矢量控制系统,对电机转子位置的估计误差进行分析。基于... 详细信息

针对逆变器非线性和电机磁场空间谐波影响永磁同步电机转子位置估算精度的问题,提出一种基于新型自适应滤波器的内置式永磁同步电机(IPMSM)转子位置估计方法,建立无位置传感器电机矢量控制系统,对电机转子位置的估计误差进行分析。基于该方法的特性,设计出一种由多个二阶广义积分器(SOGI)并联的新型自适应谐波滤波器,对反电动势中的高次谐波成分进行滤除,并搭建IPMSM驱动系统的台架展开测试验证。研究结果表明,该方法可有效抑制转子位置估计反电动势中的谐波,其谐波脉动幅值减小至3°,提高电机转子位置精度和系统控制性能。

关键词：内置式永磁同步电机自适应滤波器无位置传感器谐波

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基于高频信号注入的永磁同步电动机零低速域控制系统

基于高频信号注入的永磁同步电动机零低速域控制系统

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作者：姜国威哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

在永磁同步电机（PMSM）控制系统中,转子位置信息的准确提取对系统的运行非常重要。采用位置传感器不仅会增加控制系统成本与体积,还会限制电机应用场合,因此无位置传感器控制具有重要的应用价值。零低速情况下,高频脉振注入法需要利用... 详细信息

在永磁同步电机（PMSM）控制系统中,转子位置信息的准确提取对系统的运行非常重要。采用位置传感器不仅会增加控制系统成本与体积,还会限制电机应用场合,因此无位置传感器控制具有重要的应用价值。零低速情况下,高频脉振注入法需要利用电机的凸极饱和效应。本文基于id=0的矢量控制策略,利用高频脉振注入法产生的凸极饱和效应来提取转子位置信息。但所提取的转子位置信息受到逆变器死区、电机参数误差等因素影响,叠加了高次电角频率谐波,降低了控制精度。本文设计了二阶广义积分器来提取特定频率信号,滤除了在转子位置信息中叠加的高次谐波,使估计的转速和位置精度更高。针对采用PI控制器导致系统超调量过高的问题,本文设计了自抗扰控制器来减小控制系统的转速超调量,并且对自抗扰控制器结构进行了优化,简化了控制器设计。自抗扰控制器具有更强的鲁棒性,可以减小转子位置波动,提高系统运行的稳定性,进一步提高了高频脉振注入法的精度。实验和仿真均选取PMSM,分别对传统电机双闭环结合磁场定向控制和基于高频脉振注入无位置传感器控制在突加负载等多个运行状态进行仿真分析。实验选取DSP最小系统板作为控制板,结合驱动板和电机搭建PMSM控制系统实验平台,使用CCS6.0软件编写控制程序,并在不同给定转速下对改进前后高频脉振注入法分别进行实验分析。总之,结合二阶广义积分器和自抗扰控制方法的PMSM控制策略能够有效提高高频脉振注入法位置信号提取精度,改进后的方法不仅可以提高系统控制精度,还能保持控制系统稳定性和可靠性。

关键词：永磁同步电动机无位置传感器高频脉振注入矢量控制二阶广义积分器

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基于双滑模的永磁同步电动机直接转矩控制系统研究

基于双滑模的永磁同步电动机直接转矩控制系统研究

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作者：纪堂龙哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

永磁同步电动机(PMSM)具有结构稳定、起动转矩大和易于控制的优点,广泛应用在工业生产中。永磁同步电动机的直接转矩控制(DTC)具有算法简单、响应迅速的优点,因此,广泛使用在PMSM调速系统。本文针对传统DTC系统中存在转矩脉动大的缺陷,... 详细信息

永磁同步电动机(PMSM)具有结构稳定、起动转矩大和易于控制的优点,广泛应用在工业生产中。永磁同步电动机的直接转矩控制(DTC)具有算法简单、响应迅速的优点,因此,广泛使用在PMSM调速系统。本文针对传统DTC系统中存在转矩脉动大的缺陷,以及机械位置传感器易受环境影响的缺点,提出了一种基于双滑模的永磁同步电动机直接转矩控制系统。针对传统DTC系统存在的缺陷,引入空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术,同时引入二阶滑模中的超螺旋算法,设计超螺旋滑模控制器(STSMC),替换传统DTC系统中的滞环控制模块。通过仿真验证分析,优化的DTC系统降低了磁链和转矩脉动,提高了系统的控制精度。永磁同步电动机转子信息采集精度,对于PMSM控制系统的性能和可靠性至关重要,PMSM通常使用机械位置传感器确定电动机转速和转子位置,机械传感器不仅容易受到恶劣环境的影响而且还使PMSM的结构更加复杂。因此,本文将使用滑模观测器算法(SMO)获取转子的位置信息,传统SMO系统存在观测精度差和高频抖振等问题,因此,本文提出了一种基于双重滤波的超螺旋滑模观测器(STSMO)。高阶滑模有削弱抖振的作用,本文引入二阶滑模中的超螺旋算法,设计了STSMO,传统SMO算法提取反电动势后,利用低通滤波器滤除高频信号以提高观测精度,但效果较差,本文通过构建可变截止频率的低通滤波器和卡尔曼滤波器组成双重滤波系统代替低通滤波器,将STSMO中的符号函数替换为饱和函数,并用锁相环算法代替反正切算法,提高反电动势的观测精度。将改进的STSMO与优化的DTC系统相结合,构成基于双滑模的永磁同步电动机直接转矩控制系统。仿真结果证明,优化后的基于双滑模的永磁同步电动机直接转矩控制系统具有良好的动态和静态稳定性。为验证所提算法有效性,设计并搭建了PMSM无位置传感器控制系统实验平台。实验结果表明:优化后的基于双滑模的PMSM直接转矩控制系统可以有效抑制系统抖振,具有更好的控制精度和稳态性能。

关键词：永磁同步电动机超螺旋滑模控制无位置传感器超螺旋滑模观测器直接转矩控制

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基于高频注入法的SPMSM运行研究

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黑龙江大学工程学报（中英俄文） 2024年第2期15卷 42-49页

作者：闫翔宇毕永利黑龙江大学机电工程学院哈尔滨150080

建立高频信号激励下表贴式永磁同步电机(Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Motor,SPMSM)的数学模型,基于脉振高频注入法构建SPMSM矢量控制系统,采用龙贝格观测器进行转速与位置估计,提高位置估计精度,实现电机无位置传感... 详细信息

建立高频信号激励下表贴式永磁同步电机(Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Motor,SPMSM)的数学模型,基于脉振高频注入法构建SPMSM矢量控制系统,采用龙贝格观测器进行转速与位置估计,提高位置估计精度,实现电机无位置传感器低速运行;采用锁相环并通过二次谐波检测实现转子磁极的初始位置估计,保证电机快速起动。在MatLab/Simulink平台上,对所提出的方法进行仿真。结果表明,该方法提高了电机低速运行时的控制精度。

关键词：表贴式永磁同步电机无位置传感器脉振高频注入法龙贝格观测器锁相环

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基于LCL滤波器的高速永磁同步电机驱动方法研究

基于LCL滤波器的高速永磁同步电机驱动方法研究

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作者：赵非凡哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

高速永磁同步电机(High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor,HSPMSM)具有更高的功率密度、更低的转动惯量、更快的响应速度,在航空航天、精密机械加工、能源转换等领域得到了广泛应用。在驱动器和HSPMSM之间增加LCL滤波器是一种... 详细信息

高速永磁同步电机(High Speed Permanent Magnet Synchronous Motor,HSPMSM)具有更高的功率密度、更低的转动惯量、更快的响应速度,在航空航天、精密机械加工、能源转换等领域得到了广泛应用。在驱动器和HSPMSM之间增加LCL滤波器是一种减少HSPMSM电流谐波的有效方法。但是,该方法破坏了电流环的原有结构,导致传统的电流控制、无位置传感器控制等方法的控制性能降低。因此研究考虑LCL滤波器的HSPMSM控制方法具有重要意义。本文以基于LCL滤波器的HSPMSM控制系统为研究对象,在不改变硬件电路的前提下,分别开展考虑LCL的HSPMSM电流控制方法、无位置传感器控制方法、无传感器方法优化以及HSPMSM高性能电机驱动系统这四方面的研究。首先,为了提高对电机电流的控制效果,在考虑LCL的情况下对电流控制方法进行研究。通过建立LCL+HSPMSM在静止坐标系下的数学模型,定量分析了滤波器的边界条件。在此基础上构建了电机的复矢量模型,提出一种复矢量+虚拟电阻的方法对电流环进行解耦和简化。接着,对比分析了逆变器电流闭环(外置LCL)和电机电流闭环(内置LCL)这两种电流闭环方式的控制效果,进而确立了本文外置、内置相结合的电流控制方案。其次,为了结合外置控制和内置控制的优势,同时为了实现更精确的无位置传感器控制,提出了一种基于HSPMSM扩展状态观测器的无传感器控制方法。根据LCL+HSPMSM的扩展状态空间,设计了一种扩展Luenberger观测器,在外置条件下同时实现了内置控制和无传感器控制,减轻了LCL对控制算法的不利影响。在此基础上,提出了扩展滑模观测器以提高系统的抗干扰能力。最后,提出一种基于Runge-Kutta和预测-校正的离散方法,降低了无传感器算法的实现难度。再次,为了提升无传感器算法的综合控制效果,针对滑模抖振问题提出了一种基于分数阶滑模面的二阶非奇异终端滑模观测器。在传统二阶滑模观测器的基础上,设计了一种分数阶非奇异终端滑模面,并对其稳定性和控制率进行了分析,在提高收敛速度的同时实现了更好的抖振抑制效果。将该方法与扩展滑模观测器相结合,保持了系统的抗干扰能力并提升了电流控制效果。最后,针对HSPMSM数字化驱动的难点,试制了基于大功率Si C的软硬核混合式高性能驱动器,在此基础上搭建了实验平台,对本文所提方案进行实验研究,验证了理论分析的正确性。

关键词：高速永磁同步电机 LCL滤波器电流控制无位置传感器抖振抑制

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基于FOC的爬壁机器人PMSM控制器的研究与设计

基于FOC的爬壁机器人PMSM控制器的研究与设计

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作者：乞林峰福建工程学院

学位级别：硕士

钢结构桥梁的上层结构需要定期进行打磨、探伤以及喷漆等工作。但目前普遍采用的传统的人工施工的方式,存在着施工周期长、劳动强度大以及安全性较差等诸多不利因素,因此需要开发一款机器人,可以代替人工进行高空施工。由于爬壁机器人... 详细信息

钢结构桥梁的上层结构需要定期进行打磨、探伤以及喷漆等工作。但目前普遍采用的传统的人工施工的方式,存在着施工周期长、劳动强度大以及安全性较差等诸多不利因素,因此需要开发一款机器人,可以代替人工进行高空施工。由于爬壁机器人在工作过程中需要克服磁铁吸附于金属桥面上的阻力,且要面临较为复杂的工况,传统的驱动电机控制器性能不足,在实际测试过程中存在偏航问题严重,需要人工频繁干预的问题,因此在爬壁机器人的研发过程中关于其驱动电机的控制是极其重要的一个环节。本文设计实现了一款爬壁机器人PMSM(永磁同步电机)控制器。采用了无传感器FOC(矢量控制)算法,然后根据ADRC(自抗扰技术)优化基于传统PI控制的FOC算法,并根据电机控制模型对ADRC算法进行了改进和优化。首先,本文分析了PMSM的理论数学模型,包括电机的磁链方程、定子感应电动势方程以及电磁转矩方程等。根据PMSM的数学模型研究了FOC算法的实现方式,并进行了ADRC算法的理论分析。设计了PMSM控制系统,采用无传感器的FOC控制策略,设计了无位置传感器的控制方法,采用I/F开环启动方式进行电机的开环启动,通过磁链位置估算器与锁相环获得电机转子的位置和速度信息,实现电机的无感控制。并使用ADRC优化了传统FOC控制中的速度环,并且对传统的ADRC算法进行了改进,提出了一种带有观测误差反馈的ADRC控制器,提升了控制器对外部扰动的观测速度,提高了系统的抗扰动性。然后,本文采用ST公司的STM32F407IGT6芯片作为主控MCU,设计实现了爬壁机器人PMSM控制器。系统硬件设计包括MCU及外围电路、电源电路、过流保护电路、功率驱动电路以及电流采样电路。开发完成了控制器软件部分,采用状态机编程的设计模式,进行电机的故障检测与保护。实现了PMSM的矢量控制功能,主要包括转速环ADRC控制、三相电流重构、坐标变换、电流环PI控制以及SVPWM实现。最后,本文对所设计的爬壁机器人PMSM控制器进行了测试,搭建了系统仿真模型,验证了本文设计的优化ADRC算法相较于传统PI算法有更好的控制效果。并对本文设计的爬壁机器人PMSM控制器进行了测试,包括转速稳定性测试、抗扰动性能测试,爬壁过程偏航测试以及电机温度测试。测试结果表明,PMSM控制器能有效解决爬壁机器人在实际工作过程中的偏航严重的问题,具有实际的应用价值。

关键词：爬壁机器人永磁同步电机磁场定向控制无位置传感器自抗扰控制

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基于滑模算法的永磁同步电机的控制策略研究

基于滑模算法的永磁同步电机的控制策略研究

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作者：唐娟娟贵州大学

学位级别：硕士

永磁同步电机在工业生产、航空航天、新能源汽车等领域应用广泛,具有效率高、运行效果稳定、损耗小、对环境污染小、体积小、灵活多变等优点。鉴于日益增长的高控制性能需求,传统控制有待进一步提高,因此研究永磁同步电机控制策略意义... 详细信息

永磁同步电机在工业生产、航空航天、新能源汽车等领域应用广泛,具有效率高、运行效果稳定、损耗小、对环境污染小、体积小、灵活多变等优点。鉴于日益增长的高控制性能需求,传统控制有待进一步提高,因此研究永磁同步电机控制策略意义重大。凭借滑模算法抗干扰能力强、鲁棒性好的独特优势,将滑模算法引入永磁同步电机的控制系统中。本论文的主要研究工作包括:1、分析矢量控制中的关键环节坐标变换和空间矢量脉冲调制技术(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)。介绍三种坐标系,并建立永磁同步电动机在三种坐标系下的数学模型。重点分析设计传统双PI(Proportion Integral)控制器下的永磁同步电机矢量控制系统中的PI速度控制器模块、PI电流控制器模块、SVPWM模块,并在仿真平台MATLAB/Simulink中构建相应的模拟模型,最终构建整体矢量控制系统的模拟模型,验证这种控制策略的可行性和正确性。2、为解决传统PI速度控制器存在的超调量、抗干扰能力不足的问题,设计了积分滑模速度控制器。为进一步抑制抖振现象,在积分滑模速度控制器的基础上设计了基于新型趋近律的新型滑模速度控制器,在趋近律中引入系统状态变量相关量,使新的趋近律适应滑模面的变化和系统状态。通过在仿真平台中对设计的积分滑模速度控制器、新型滑模速度控制器、传统PI速度控制器进行对比,验证了传统PI控制器在速度超调量和抗干扰能力不足等方面存在的问题,提出的控制器可以很好地解决这一问题。3、以滑模算法为基础研究无位置传感器控制。在传统滑模观测器(Sliding Mode Observer,SMO)的基础上,针对永磁同步电机无位置传感器控制系统的高性能要求,提出一种将超螺旋(Super-twisting)算法和滑模算法相结合的超螺旋滑模观测器,以进一步减小控制系统的抖振问题。仿真结果显示,在电机带载启动、转速突变和负载突变的情况下,所提出的控制方法可以对转子位置和转速进行精确的观测,既可以克服转速超调的问题,又可以对转矩、三相电流的脉动以及滑模的固有振动起到有效的抑制作用,具有良好的抗干扰能力和鲁棒性。本论文研究工作通过对仿真和硬件平台测试结果的分析,证明所提出的控制策略是可行的,扩大了永磁同步电机的应用范围,提高了永磁同步电机控制系统的控制性能,同时能够为同类型的电机控制器和无位置传感器控制研究提供参考和借鉴作用。

关键词：永磁同步电机矢量控制滑模控制无位置传感器

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