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基于速度反馈变频跟踪的永磁同步电机的控制方法及控制系统

基于速度反馈变频跟踪的永磁同步电机的控制方法及控制系统

引用

作者：高晗璎董垚王文学赵康旭 150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路52号

基于速度反馈变频跟踪的永磁同步电机的控制方法及控制系统，涉及永磁同步电机控制领域。本发明针对现有技术中的无位置传感器的永磁同步电机控制存在估算精度低的问题。本发明根据电机的相电压uαβ、相电流iαβ和反馈的角速度估算值... 详细信息

标准号: CN114584027A

基于速度反馈变频跟踪的永磁同步电机的控制方法及控制系统，涉及永磁同步电机控制领域。本发明针对现有技术中的无位置传感器的永磁同步电机控制存在估算精度低的问题。本发明根据电机的相电压u_αβ、相电流i_αβ和反馈的角速度估算值得到估算的正弦曲线和余弦曲线根据估算的正弦曲线和余弦曲线得到转子的角速度估算值和位置角估计值根据所述角速度估算值位置角估计值得到驱动信号；本发明减小了电流误差，提高了估算精度，实现永磁同步电机的稳定运行。

关键词：估算永磁同步电机余弦曲线正弦曲线位置角无位置传感器转子电流误差控制系统驱动信号速度反馈稳定运行相电流相电压变频减小电机反馈跟踪

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三相开关磁阻电机转子位置估计的线性电感模型优化方法

三相开关磁阻电机转子位置估计的线性电感模型优化方法

引用

作者：孙庆国兰天泽 300130 天津市红桥区丁字沽光荣道8号河北工业大学东院330#

本发明为一种三相开关磁阻电机转子位置估计的线性电感模型优化方法，由于三相开关磁阻电机高负载运行时，一个电感周期内依据三相电感大小逻辑关系划分的6个区间，每个区间总有一相饱和电感和两相不饱和电感，饱和电感会导致传统的线... 详细信息

标准号: CN114865975A

本发明为一种三相开关磁阻电机转子位置估计的线性电感模型优化方法，由于三相开关磁阻电机高负载运行时，一个电感周期内依据三相电感大小逻辑关系划分的6个区间，每个区间总有一相饱和电感和两相不饱和电感，饱和电感会导致传统的线性电感模型转子位置估计精度严重下降，因此本方法估算了三相不饱和电感之和，基于三相不饱和电感之和在任意位置均为定值，定义各相虚拟电感为三相不饱和电感之和与另外两相估算相电感的差值，磁路饱和的情况下在给定区间内采用虚拟电感代替饱和相电感参与电感周期的区间划分，并重构线性电感模型，有效提高了磁饱和工况下的转子位置估计精度，保证了三相开关磁阻电机无位置传感器中低速运行时的可靠驱动。

关键词：电感不饱和转子位置估计磁阻电机三相开关线性电感饱和电感电感周期虚拟电感运行时两相估算无位置传感器磁路饱和逻辑关系模型优化三相电感传统的磁饱和高负载中低速重构饱和驱动保证

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基于鲁棒滤波的步进电机无传感器速度估计

基于鲁棒滤波的步进电机无传感器速度估计

引用

作者：霍寅龙上海交通大学

学位级别：硕士

两相混合式步进电机及其细分驱动系统是当前数字控制领域流行的低成本位置控制执行机构,在总线构成的机电一体化系统中,往往利用编码器监测位置实现步进驱动系统的速度反馈。由于编码器本身的不足,对无位置传感器检测步进电机的速度技... 详细信息

两相混合式步进电机及其细分驱动系统是当前数字控制领域流行的低成本位置控制执行机构,在总线构成的机电一体化系统中,往往利用编码器监测位置实现步进驱动系统的速度反馈。由于编码器本身的不足,对无位置传感器检测步进电机的速度技术的研究具有一定现实意义,而利用扩展卡尔曼滤波算法（Extended Kalman Filter,简称EKF）的估计方案是步进电机反馈速度方案的主流。然而,步进电机存在强非线性、电感等参数随运行变化剧烈等特点,因此估计算法需要更强的鲁棒性。本文专门针对步进电机细分驱动系统提出了一套利用扩展H∞滤波器（Extended H∞Filter,简称EHF）作为的观测器实现无位置传感器速度估计的方案,用以提高对参数变化的鲁棒性。全文分三个部分:首先,建立了两相混合式步进电机及其细分驱动的数学模型。电机本体方向上,推导了最简数学模型和基于磁网络的非线性模型,着重阐述了电机相电感非线性的由来与表达式。细分驱动方向上,结合电流矢量,推导出了将电感非线性看做参数不确定性的步进电机最简模型,并分析得到不确定性的能量有界性。然后,从线性卡尔曼滤波和H∞滤波开始,推导EKF和EHF估计步进电机驱动系统的表达式,并对比研究EKF与EHF在非线性系统上的区别,得出EHF更适用于步进系统的结论与关键参数?。最后是仿真和实验。仿真部分于Matlab/Simulink环境构建两相混合式步进电机与其细分驱动,以及基于EKF与EHF的速度估计模块,比较二者的估计性能与鲁棒性。实验部分在鸣志电器STF系列开环步进电机驱动器的平台上,借助CANopen总线,在上位机上实现了利用EHF估计步进电机速度,证明了该方案的可行性。

关键词：混合式步进电机细分驱动无位置传感器扩展H_∞滤波

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基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测控制系统研究

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测控制系统研究

引用

作者：叶廷胜南昌航空大学

学位级别：硕士

随着汽车工业的高速发展,汽车在全球的不断增加,人类所面临能源短缺、全球变暖、大气污染等诸多问题,推动了汽车技术的创新和发展。新能源电动汽车具有节能、环保、可持续发展的特点,成为汽车行业的发展趋势。永磁同步电机(Permanent Ma... 详细信息

随着汽车工业的高速发展,汽车在全球的不断增加,人类所面临能源短缺、全球变暖、大气污染等诸多问题,推动了汽车技术的创新和发展。新能源电动汽车具有节能、环保、可持续发展的特点,成为汽车行业的发展趋势。永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Machine,PMSM)因其具有效率高、功率因数高、功率密度大、转矩电流比高和转动惯量低等特点,在国内外的各大汽车厂商电动汽车用驱动电机中应用非常广泛。随着高性能控制技术的发展,模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)作为一种先进的控制方法,具有控制思想简单,动态的优化控制和处理非线性约束的适应能力强等特点。近年来,模型预测控制方法在永磁同步电机的控制中有比较多的研究与应用。本文是以三相永磁同步电机为研究对象,基于模型预测控制系统理论,运用滑模观测器(Sliding Mode Observer,SMO)控制方法,研究了永磁同步电机在模型预测电流控制和无位置传感器控制方法结合下的驱动永磁同步电机的控制性能,设计了基于滑模观测器和模型预测控制控制策略的永磁同步电机驱动控制器。主要研究内容如下:(1)对永磁同步电机的结构进行了阐述。建立了不同坐标系下永磁同步电机的数学模型,即在三相静止坐标系、两相静止坐标系和两相同步旋转坐标系下的数学模型,为后续研究PMSM的控制策略和控制算法奠定基础。(2)详细介绍了模型预测控制的控制策略原理,对MPC中的预测模型、滚动优化和反馈校正进行了详细介绍,研究了在永磁同步电机中模型预测电流控制的具体实现方法。在Matlab/Simulink中对模型预测电流控制的控制策略进行了仿真,并对仿真结果进行了深入的分析。(3)针对无位置传感器技术多用于矢量控制和直接转矩控制的电机控制系统中,与MPC结合的研究尚不多见。研究了适用于MPC的无位置传感器技术。在本文中运用滑模观测器的控制算法,设计了滑模观测器来获得电机运行中速度和转子位置信息,通过与MPC控制策略相结合,实现对电机的控制。通过仿真,验证了基于滑模观测器的无位置传感器控制算法和模型预测控制结合的有效性。(4)搭建了永磁同步电机试验平台的软硬件系统,设计了永磁同步电机控制系统的硬件电路,主要包括:主控芯片的选型、驱动电路、信号检测电路、通信电路和电源电路。编制了软件控制算法,完成滑模观测器的运算、模型预测电流控制的运算和产生相应的电机控制的信号等软件系统设计。在软硬件整体设计完整的基础上,对电动汽车永磁同步电机控制系统进行相应的实验,实验验证了所提方法的有效性。

关键词：永磁同步电机控制模型预测控制滑模观测器无位置传感器

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无刷电机伺服驱动与闭环调速系统设计

无刷电机伺服驱动与闭环调速系统设计

引用

作者：郑晨辽宁石油化工大学

学位级别：硕士

无刷直流电机具有高效率和高功率密度,并因其优良的控制特性和机械特性在诸多领域中获得了广泛应用。其中由逆变器构成的换相电路起到电子换相的作用,即改变合成磁动势方向。为了实现换相控制,必须对转子位置信息进行检测,传统的有位置... 详细信息

无刷直流电机具有高效率和高功率密度,并因其优良的控制特性和机械特性在诸多领域中获得了广泛应用。其中由逆变器构成的换相电路起到电子换相的作用,即改变合成磁动势方向。为了实现换相控制,必须对转子位置信息进行检测,传统的有位置传感器无刷直流电机的驱动技术工艺复杂、受工作运行环境限制等诸多问题,这些问题在一定程度上限制了无刷直流电机的应用范围。因此无位置传感器无刷直流电机关键技术的进一步研究具有重要的实际应用价值和意义。本文以无位置传感器技术为主要研究内容,针对几个关键的技术问题进行讨论,即转子位置辨识方法、电机起动方法、换相误差产生原因及换相误差补偿。并对这几个问题进行仿真以及实验的研究验证。本文根据电机的电压方程,利用线电压差法检测反电动势过零点,该方法无需重新构造电机中性点,不增加电机的硬件电路,适用范围更广泛。在线电压差检测反电动势过零点方法的基础上,分析产生换相误差的原因。从换相期间的续流过程入手,通过分解线电压差信号,分析超前换相的产生机理。分析了换相误差角度和线电压差积分值的数学关系,同时考虑了续流过程对线电压差积分值的影响,在此基础上提出了一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差校正方法。针对无位置传感器的起动问题,根据定子铁芯饱和效应,分析了绕组等效电感和转子位置的关系,根据这个关系提出一种判断转子初始位置的方法。在电机外同步加速阶段,通过短脉冲和长脉冲驱动电机并检测转子所在扇区,脉冲加速电动机的同时也动态提供转子位置信息,并且这个过程不会产生反向的电磁转矩干扰电机起动过程。电机起动方案的最后一步,自同步切换阶段,本文提出有效的同步切换策略,使电机从外同步级切换到自同步级。在Matlab/Simulink中完成了无位置传感器无刷直流电机控制系统的仿真研究,搭建了带有位置传感器无刷直流电机控制系统和无位置传感器无刷直流电机控制系统及其换相补偿策略的仿真。同时对比了由位置传感器产生的换相信号和补偿后无位置传感器产生的换相信号,证明无位置传感器方法的有效性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器反电动势线电压差换相误差校正三段式启动

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基于模糊CMAC的无刷直流电机无感控制系统研究

基于模糊CMAC的无刷直流电机无感控制系统研究

引用

作者：刘冬哈尔滨理工大学

学位级别：硕士

无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)是通过电子换相取代机械换相的直流电机,它具有较广的调速范围和较高的效率。这些优良特性让无刷直流电机的使用越来越广泛,但是随着应用范围的增加,需要克服诸如高速、低温等特殊状态带来的问... 详细信息

无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)是通过电子换相取代机械换相的直流电机,它具有较广的调速范围和较高的效率。这些优良特性让无刷直流电机的使用越来越广泛,但是随着应用范围的增加,需要克服诸如高速、低温等特殊状态带来的问题。这些情况下位置传感器无法正常工作,会使转速检测存在困难,外加转矩脉动的存在,位置与速度控制的精度也会受到较大影响。本文主要针对无位置传感器无刷直流电机的闭环驱动,以及抑制转矩脉动的方法展开研究。首先,分析了无刷直流电机的无位置传感器驱动方法,以及转矩脉动抑制方法的研究现状。从电机结构组成与工作原理出发,建立了相关数学模型,并在此基础上以脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)分析了电机的调速原理。对无位置传感器的启动加速方法进行改进,以I/F恒流升频加速代替了传统V/F升压升频加速,在保证低速启动性能的基础上对端电压检测信号进行相位补偿,提高了换相的准确性,并减少了因换相误差引起的转矩脉动。然后,着重分析了转矩脉动的抑制策略,在详细对比计算各PWM调制方式下的换相转矩脉动后,选择脉动最小的PWM-ON方式进一步优化。以基于相电流变化率的转矩脉动抑制策略,分高、低速区间对开通相、关断相进行占空比调节,使全速度范围内转矩脉动得到抑制,并以仿真实验结果证实可行性。其次,对闭环运行方法进行了重点研究,提出了一种基于模糊小脑模型神经网络(Cerebellar Model Articulation Controller,CMAC)的转速自适应调节方法,介绍了其构成以及设计方法,以电机传递函数为基础对比了传统PID、模糊控制以及模糊CMAC的动态性能。并使用Matlab/Simulink软件对无刷直流电机的各模块进行搭建,完成控制系统的仿真,验证了模糊CMAC在无刷直流电机驱动闭环控制上的优势。最后,以TMS320F28335为主控芯片,设计了无刷直流电机驱动系统的硬件控制电路,搭建了整体实验平台。根据系统整体框图对各部分的电路原理图,以及软件程序流程图进行了设计,完成了无位置传感器无刷直流电机的驱动控制方案。

关键词：无刷直流电机驱动无位置传感器模糊神经网络转矩脉动抑制

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基于STM32的无刷直流电机控制器研制

基于STM32的无刷直流电机控制器研制

引用

作者：谭加尼武汉工程大学

学位级别：硕士

机电能量转换装置在现代工业中发挥着巨大作用,其中尤其以直流电机应用最为广泛。传统的直流电机均采用机械电刷进行换相,在应用中存在多种弊端。随着科学技术发展越来越多的电力电子器件成为直流电机驱动器的核心部件,无刷直流电机以... 详细信息

机电能量转换装置在现代工业中发挥着巨大作用,其中尤其以直流电机应用最为广泛。传统的直流电机均采用机械电刷进行换相,在应用中存在多种弊端。随着科学技术发展越来越多的电力电子器件成为直流电机驱动器的核心部件,无刷直流电机以电子换相来代替机械换相,有效解决了传统有刷直流电机的不足。本文从无刷直流电机入手,以电机本体为研究基础,构建了三相星型连接模式下的无刷直流电机数学模型;通过对无刷直流电机工作原理的分析,阐述了无传感器模式下无刷直流电机控制的基本工作原理和转子位置信号检测方法。通过分析PID控制原理并对其参数整定进行介绍,针对非线性系统控制要求提出采用模糊PI控制算法进行BLDC控制。详细介绍了模糊PI控制器设计过程,并在MATLAB中采用模糊PI控制算法对无刷直流电机控制系统进行仿真,在分析系统设计基础上给出了电路仿真模块。结合无刷直流电机工作原理和控制过程中的相关特性,设计了基于六步换相法的硬件电路,给出系统硬件设计总体架构。以STM32F302为主控芯片,L6230作为无刷直流电机的驱动芯片,由于不同模块需求电源大小不一样,设计了各种电源大小不同的电源分配方案;设计了系统功率驱动电路、反电动势检测电路、总线电压检测电路、温度检测电路等,最后结合模块电路图,进行了详细分析。以设计的系统硬件为基础,构建系统软件平台。系统软件的功能主要包括无刷直流电机的启停、运转、系统保护、以及电机运行状态检测等。结合模块化设计思想,利用子程序分时调度的方法进行了系统资源分配,给出各模块流程图并进行详细分析,其中流程图主要包括主程序、电机换相、信号采集、控制模式切换、L6230驱动等。在MATLAB/Simulink环境下完成了基于六步换相法的无刷直流电机控制仿真,分析了仿真过程中的驱动波形,并就该模式下转速控制效果与转矩脉动情况进行了分析。以奔牛公司的BR2804无刷直流电机为应用对象,结合设计的无刷直流电机控制器进行实验测试,给出实验波形;并将设计的控制器应用于四旋翼飞行器电调中,针对模糊PI与PI控制算法下BLDC带载转速控制进行对比分析。实验结果表明,本文设计的无刷直流电机控制系统控制精度高,系统响应快,满足BLDC运行需求,具有一定的实用性。

关键词：无刷直流电机无位置传感器六步换向法控制器模糊PID

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永磁同步电机的转子位置和转速估计方法及系统

永磁同步电机的转子位置和转速估计方法及系统

引用

作者：彭思齐彭鸿羽郭旦李伟俊李辉陈思溢 410205 湖南省湘潭市湘潭大学

本发明公开了一种永磁同步电机位置估计方法及系统，所述方法包括以下步骤：先根据当前的转子估计位置确定永磁同步电机的估计旋转坐标系；然后在永磁同步电机的估计旋转坐标系下的d轴注入脉振高频电压信号；再采集永磁同步电机输出的... 详细信息

标准号: CN114826076A

本发明公开了一种永磁同步电机位置估计方法及系统，所述方法包括以下步骤：先根据当前的转子估计位置确定永磁同步电机的估计旋转坐标系；然后在永磁同步电机的估计旋转坐标系下的d轴注入脉振高频电压信号；再采集永磁同步电机输出的电流信号，提取其中的有用信号并进行信号处理得到包含位置估计误差的信号f(Δθ)；其中信号处理包括带通滤波器和PR控制器处理；最后先根据f(Δθ)对当前的和进行调节，得到新的和再返回先前步骤进行闭环控制，直至f(Δθ)＝0，此时等于转子实际位置θ，等于实际转速ω。本发明可以在无位置传感器的情况下实现永磁同步电机的转子位置和转速估计，且估计精度高。

关键词：永磁同步电机旋转坐标系转子信号处理高频电压信号位置估计误差无位置传感器带通滤波器闭环控制电流信号估计位置实际位置实际转速位置估计转速估计转子位置脉振采集输出返回

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一种采样电路及芯片、采样与拟合方法、存储介质、设备

一种采样电路及芯片、采样与拟合方法、存储介质、设备

引用

作者：胡海琪杨思城李荫珑廖坤张帅 519070 广东省珠海市前山金鸡西路

本发明公开了一种无运算放大电路的电机相电流的采样电路及芯片、拟合估算方法、采样与拟合方法、存储介质以及设备，采用无运算放大的电路设计电机相电流采样电路，由此精简电路并提高采样范围；所述拟合估算方法包括正半周期拟合估算... 详细信息

标准号: CN114137282B

本发明公开了一种无运算放大电路的电机相电流的采样电路及芯片、拟合估算方法、采样与拟合方法、存储介质以及设备，采用无运算放大的电路设计电机相电流采样电路，由此精简电路并提高采样范围；所述拟合估算方法包括正半周期拟合估算步骤、负半周期拟合估算步骤和相电流拟合估算步骤，通过正半周期相电流拟合模型拟合近似法估算负半周期相电流拟合模型以得到电机负半周相电流，由此得到无位置传感器矢量控制所需的相电流信号；通过正弦函数相电流拟合模型近似削顶失真波形，提高电机在过负荷的可控性，实现电机过负荷稳定运行，解决无运算放大电路的相电流电路方案的实现问题以及无运算放大电路的负半周相电流拟合方法的问题。

关键词：拟合相电流估算运算放大电路拟合模型电机负半周期正半周期电机相负半周过负荷采样电路电流采样电路无位置传感器相电流信号采样电路存储介质电路设计矢量控制稳定运行削顶失真运算放大正弦函数近似法可控性近似芯片

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一种无刷电机的启动电路及控制方法

一种无刷电机的启动电路及控制方法

引用

作者：黄理张国浩孙亮亮王韬向建伟饶本欢 321300 浙江省金华市永康市经济开发区九州西路551号

本发明的一种无刷电机的启动电路及控制方法，包括电源模块与MCU模块连接，MCU模块分别与电压检测模块、电机驱动模块引脚连接；当控制器接入电源正负极,按下控制器启动开关，进行启动操作，MCU通过电压检测模块检测电池包供电电压是否... 详细信息

标准号: CN114172416A

本发明的一种无刷电机的启动电路及控制方法，包括电源模块与MCU模块连接，MCU模块分别与电压检测模块、电机驱动模块引脚连接；当控制器接入电源正负极,按下控制器启动开关，进行启动操作，MCU通过电压检测模块检测电池包供电电压是否正常，检测控制器电流是否过大，检测电池包温度是否正常，检测正常与异常都会分别给MCU标志位，当电压,温度，电流均得到正常标志位，进行下一步电机运行，否则控制器蜂鸣报警，电机不运行。本发明通过切阻容的电路原理及无位置传感器对无刷电机装置和启动控制进行改善,控制反电动势对无刷电机的危害等。本发明通过读取单片机引脚的电压,来检测A,B,C三相线反电动势灵敏度，提供了电机的稳定性,结构简单,成本低。

关键词：控制器电压检测模块反电动势检测电池无刷电机检测电机读取电机驱动模块无刷电机装置无位置传感器单片机引脚控制器蜂鸣电机运行电路原理电源模块供电电压接入电源启动操作启动电路启动开关启动控制正常标志标志位灵敏度三相线正负极按下引脚阻容报警

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