高频信号注入的PMSM无传感器低速运行优化控制

在无位置传感器永磁同步电机(PMSM)的零低速运行控制中,多采用高频信号注入法跟踪位置信息,这将造成转矩波动和时滞问题.结合滑模速度控制和高频方波信号注入,提出一种无滤波器的转子位置辨识方法.通过将方波信号频率提升至逆变器开关频率,利用基波信号周期远小于高频注入信号周期的特点,在单次高频信号注入周期内,通过两次电流采样,避免了使用传统高频信号注入中的信号分离,同时去掉滤波器,有效提高系统收敛速度.仿真结果表明,与传统的高频信号注入法相比,该方法能实现PMSM无位置传感器控制下高精度的低速运行,且具有良好的稳态特性和动态性能.     

基于高频脉振电压信号注入的IPMSM低速无位置传感器控制

在低速工况下,由于反电动势幅值(back-EMF)显著衰减,传统基于back-EMF观测的内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制存在估计精度不足、稳定性差的问题。为此,该文提出一种基于最小均方(LMS)自适应滤波的改进型高频(HF)脉振电压注入法。该方法通过估计转子参考坐标系的直轴注入HF电压信号,并利用LMS自适应算法对HF电流响应进行实时解调,有效抑制谐波干扰,准确提取转子位置与转速信息。仿真与实验结果表明,该文方法在低速范围内可实现转子位置的精确跟踪,位置估计误差小于0.25 rad,动态响应速度提升约40%,且在转速突变工况下仍保持良好鲁棒性。     

基于高频电压信号注入法的电梯门机无位置传感器控制策略

针对永磁同步电梯门机系统,本文结合永磁同步电机无位置传感器控制技术的最新研究成果,提出一种基于旋转高频电压信号注入法的无位置传感器控制策略,在分析旋转高频电压信号注入法估计转子位置原理的基础上,设计了归一化锁相环转子位置观测器,给出一种根据控制系统对转子位置观测器带宽的期望指标设计锁相环参数的方法,阐述了锁相环带宽与转速环带宽的匹配关系.最后在永磁同步电梯门机平台上进行了实验,验证了该控制策略的有效性和可行性.     

改进高频信号注入法的IPMSM转子位置检测研究

高频信号注入法是利用永磁同步电机的凸极效应,在静止坐标系上注入高频旋转电压,利用滤波器对高频响应电流进行信号处理,最终分析得到转子位置信息。常规滤波方式中使用的带通滤波器和带阻滤波器带来较大的相移和幅度衰减等问题,文章基于高通滤波器可以完全滤除直流量的特点,用同步轴系滤波环节代替带通滤波器和带阻滤波器。仿真研究表明,这种转子位置检测方法既能在低速时准确地观测出转子的空间位置,也能保证高速运行时较快的动态响应。     

永磁同步电机无速度传感器高频注入方法研究

针对永磁同步正弦波电机（PMSM）的无速度传感器在低速以及零速附近运行时利用反电势进行难以估算位转子位置的问题,提出引用高频注入（HFI）方法进行估算.在电机模型的基础上,通过对静止坐标上的电压旋转注入和旋转坐标上的d轴电压注入方式这两种信号注入方式比较,得出两种注入各自的特点,且在两种方式中PMSM的无速度传感器电流谐波效应均存在一个周期性的干扰.     

基于高频注入信号瞬时频率估计的永磁同步电机转子位置检测

在永磁同步电机的控制中,无论是矢量控制还是直接转矩控制,都需要适时精确知道转子位置的信息。本文探索性地提出基于信号瞬时频率估计的方法,对永磁同步电机的高频电流响应信号进行检测和处理,通过提取谱图的峰值和相关的频率来估算出实际的瞬时频率,进而获得正确的转子位置信息。     

永磁同步电机高频信号注入法启动过程可靠性研究

为了提高高频信号注入法永磁同步电机无速度传感器控制的起动性能,提出了一种转子极性判断的简便方法。根据永磁同步电机作电动机运行时的电磁转矩特性,分析得出电机转矩电流与转子极性间的关系,进而对用来估算转子角度的误差提取信号作了极性校正。实验结果表明,与传统高频信号注入法相比该方法确保了算法解的收敛性,角度观测结果能准确跟踪实际转子位置,不致因为解的不确定性而使电机进入失稳状态,有效提高了电机无速度传感器控制启动时的可靠性。     

基于高频信号注入的永磁同步电机转子位置估计

为提升永磁同步电机无传感器控制技术在零/低速范围运行时的动态性能,提出一种改进的转子位置估计方法.首先,在α-β坐标系下建立永磁同步电机高频激励模型;其次,为提高转子位置估计性能,对基于外差法的转子位置估计方法进行分析,并提出基于补偿矩阵的转子位置估计方法;最后,在MATLAB/Simulink仿真环境下对比分析外差法与补偿矩阵两种方法的转子位置估计精度.仿真结果表明,所提出的方法不仅能获得较快的转子位置跟踪速度,而且能够保证较高的转子位置估计精度.     

基于旋转高频注入的IPMSM位置检测改进研究

传统的旋转高频信号注入方法存在位置识别不准确、系统延时长、计算复杂等缺点,IIR(无限冲激响应)数字滤波器可以解决这些问题。选用MATLAB中的Fda Tool(Filter Design and Analysis Tool)工具箱可以满足滤波器的设计需求,工具箱提供了具体的操作界面进行数字滤波器的设计,只需要输入需要的滤波器类型和滤波器的相关数值,就能够获得设计的数字滤波器,最后将滤波器输出到仿真中。改进的旋转高频信号注入方法可以优化滤波,利用IIR数字滤波器获得负相序电流信号,得到的电流信号误差最小。外差处理电流信号得到转子位置误差信号,减少了滤波器的使用,降低了系统的延时时间。最后,对系统进行线性相位补偿,使得估计的转子位置延迟最小。搭建了IPMSM无位置传感器矢量控制仿真,以此验证算法的有效性。仿真实验结果表明:通过IIR数字滤波器及线性相位补偿,在低速范围内能够准确估计转子的位置与速度,与传统高频信号注入法相比,其估计精度更高。     

永磁同步电机DTC控制系统的仿真研究

分析了永磁同步电机的数学模型,在此基础上,利用MATLAB所提供的电气系统模块库构造一个永磁同步电机直接转矩控制系统的仿真模型,并对该系统的相关子模块进行了简单介绍,仿真结果验证了该模型具有较好的控制效果,同时易于实现。     

基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电动机直接磁链控制

针对永磁同步电动机电流矢量控制及传统直接转矩控制的缺点,提出了一种基于定子磁链直接控制的速度和转矩控制策略,通过直接控制定子磁链矢量的轨迹来实现磁链和转矩的控制,具有恒定开关频率及转矩和磁链脉动较小等优点,并给出了直接磁链控制应用的必要条件.仿真证明,提出的控制方案适用于恒转矩区和弱磁区的控制,且在较宽的速度运行范围内改善了速度和转矩控制的动态响应,明显优于传统的电流控制方案.     

基于DSP的全数字永磁电机推进系统

针对永磁推进电机低转速、大转矩、轻噪声的运行要求,其控制应具备良好的低速性能。根据最大转矩/电流矢量控制原理,该文提出了一套以数字信号处理器(DSP)为核心的全数字永磁同步电动机推进系统控制方案,给出了交直交脉宽调制(PWM)驱动方式的硬件结构,以及比例积分调节、空间矢量PWM(SVPWM)等软件设计。仿真和实验结果表明,系统动态响应快,转矩脉动小,谐波含量少,低速性能良好,能够满足舰船电力推进的需要。     

改善直接转矩控制性能的SVPWM方法

针对异步电动机直接转矩控制系统存在转矩和磁链脉动、器件开关频率不定等缺点,提出一种直接转矩空间矢量脉宽调制(SVPWM)预测控制方法。根据转矩和定子磁链的误差,通过驱使误差为零的原则确定参考电压矢量,然后利用SVPWM合成该矢量。由于采样时刻的电压和磁链误差,可在下一个控制周期内得到补偿,因此转矩和磁链的误差始终很小,二者的脉动很小。SVPWM算法保证了逆变器的开关频率恒定。仿真和实验的结果表明,利用这种方法在低于3kHz的恒定开关频率下,可以实现定子磁链近似为圆、异步电机电磁转矩脉动不明显的性能。     

永磁同步电机直接转矩控制系统的改进

介绍了一种恒定开关频率的永磁同步电机直接转矩控制方法,通过定子磁链及幅值给定、定子电流来计算在恒定开关周期内加在电机定子绕组上的电压,采用空间电压矢量调制方法使逆变器的开关器件处于恒定的工作频率.开关频率越高,其控制性能越好.仿真结果验证了方法是有效的.     

永磁同步电机直接转矩控制系统的改进及仿真

针对传统的永磁同步电机直接转矩控制中磁链、转矩脉动大,开关频率不恒定等问题,在永磁同步电机数学模型基础上,进行深入分析,提出了一种基于空间电压矢量调制、实现简单的控制方式。该方式结合直接转矩控制和矢量控制的优点,只包含一个易于调节的速度PI调节器,系统简单且参数容易调节。仿真结果证明,引入空间矢量调制概念后,在保持直接转矩控制优异动态响应特性不变的前提下,可有效提高永磁同步电机直接转矩控制系统的稳态运行性能,保证功率器件开关频率恒定。     

基于SVM的永磁同步电机直接转矩控制

参考电压矢量的计算是基于空间矢量调制(space vector modulation, SVM)的永磁同步电机直接转矩控制的核心研究之一. 从电压矢量对电磁转矩的控制作用入手, 分析指出有限的电压矢量是直接转矩控制中转矩和磁链脉动大的根本原因. 设计一种改进的基于空间矢量调制的直接转矩控制系统, 仅仅利用定子磁链角度、转矩偏差和定子磁链偏差计算得到参考电压矢量幅值和角度. 该方案计算简单, 对电机参数不敏感. 仿真和实验结果表明, 该方法结构简单、鲁棒性强, 能够明显改善直接转矩控制性能.     

基于DSP的三相步进电机脉冲细分控制器设计

混合式步进电机的工作原理类似于永磁同步电机,完全可以引入同步电机的先进控制方法.从同步电机控制的角度来控制步进电机,就从根本上跳出了步进电机细分控制是对相电流控制的限制,实现了全新的脉冲细分控制.基于这一理论开发出以电机控制专用的数字信号处理器芯片TMS320LF2407为核心的三相混合式步进电机脉冲细分控制器.     

矢量细分的双控制器永磁同步电机直接转矩控制系统研究

过去的永磁同步电动机采用六边形磁通控制或六区圆形间磁链控制间隔,从而导致转矩脉动过大等缺点;设计了一种基于矢量细分的双控制器永磁同步电机直接转矩控制系统;设计的矢量细分的控制策略是将传统意义上的六电压矢量和六个磁链扇区细分为多个电压矢量和磁链扇区,并制定相应的开关表;通过Matlab的仿真结果来证明矢量细分的永磁同步电机直接转矩控制策略的可行性。     

基于DSP交流永磁同步伺服控制系统

本文主要介绍应用TI公司的新一代低功耗、高速、高精度的DSP芯片——丁MS320F2812为控制核心的交流永磁同步伺服控制系统,文中介绍了三相永磁同步电机数学模型,空间矢量控制原理,控制系统的硬件组成和系统软件的实现。