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.     

永磁同步电机宽速域无位置传感器控制

基于采用改进型模型参考自适应法及脉振高频电压信号注入法对电机转子转速和位置进行辨识的原理与性能的分析,提出了一种宽速域内适用的无位置传感器复合控制法。通过滞环加权切换法实现了2种方法的平滑切换,克服了改进型模型参考自适应法在零速与低速时误差大,以及脉振高频电压注入法在高速时有稳态位置误差的缺点。经实验验证,复合控制法能在宽速域内准确地辨识出转子的转速与位置,系统动态响应快,鲁棒性好,对于宽速域内永磁同步电机无位置传感器研究具有重要的理论和现实意义。     

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.     

基于卡尔曼滤波和高频信号注入法的永磁同步电机转子位置自检测

永磁同步电机的运动控制是一个强耦合的非线性动态控制系统,而且在控制过程中测量数据带有噪声,采用传统的线性控制理论很难达到系统要求.提出一种非线性系统的随机观测器--卡尔曼位置观测器,它用于高频信号注入法下的转子位置检测.利用脉动高频信号注入法进行永磁同步电机转子位置自检测,将产生的高频载波电流解调后,送入设计的卡尔曼位置观测器,可有效去除干扰噪声,准确观测出转子位置.仿真实验结果表明,在有系统噪声和测量噪声的情况下,基于卡尔曼位置观测器的脉动高频信号注入法能够精确地跟踪转子位置.     

基于灰色预测的无位置传感器永磁同步电机模型参考自适应控制

提出了灰色预测永磁同步电动机模型参考自适应无位置传感器控制方法.给出了系统控制和位置、速度估计的基本结构;介绍了永磁同步电动机灰色预测和模型参考自适应所使用的预测与估计算法.通过在转速环中加入灰色预测控制,实现对速度的超前快速调节,以提高系统的响应性能.仿真结果表明,该控制系统鲁棒性好,适应性强,可以获得良好的控制效果.     

一种新型的基于高频电压注入的永磁同步电机转子位置观测方法

提出了一种简单但有效的永磁同步电机转子位置观测的新方法.该方法通过在电机定子绕组中注入高频电压,利用电机的凸极效应,通过对电机绕组端电流的处理计算,准确地估算出电机的转子位置.还提出了在电机静止状态下检测转子初始位置的新方法.仿真结果显示了所用方法的有效性和可行性.     

永磁同步电机宽速域非线性加权无传感器控制

通过分析滑模观测器法和脉振高频电压信号注入法辨识转子转速和位置的原理以及性能,提出一种可以在宽速域内实现永磁同步电机无传感器控制的复合控制方法。对两种方法分别在宽速域内非线性加权,简化了传统的加权滞环切换策略,实现了两种方法的平滑过渡,克服了滑模观测器法和脉振高频电压信号注入法在不同速度区间内的局限性。通过仿真验证了该复合控制法能在宽速域范围内辨识转子位置和速度,两种方法能在零低速和中高速之间平滑过渡,系统拥有良好的动态性能和较小的稳态误差。     

基于新型滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

提出一种新型滑模观测器对永磁同步电机(permanent magnetic synchronous motor,PMSM)转子的位置和速度进行精确的参数估算,该观测器采用变边界层S函数替代传统的正负号函数,S函数的边界层宽度根据永磁同步电机的转速进行调整,有效的克服了正负号函数作为开关函数所带来对电机参数的依赖和抖振的影响。结合永磁同步电机在旋转坐标系的数学模型,推导出观测器的收敛条件,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性。仿真结果表明,该滑模观测器可准确观测转子位置和速度,并且具有良好的动态响应特性和鲁棒性。     

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。     

永磁同步电机的分数阶无位置传感器控制

针对永磁同步电机无位置传感器控制系统中存在的低速或零速下控制精度较低的问题,提出他控启动与自控运行的分段控制策略.一方面,当系统处于他控启动阶段时,通过向电机定子绕组输入稳定变化的旋转磁场使电机得以平滑启动或停机;另一方面,当系统处于自控运行阶段时,引入分数阶滑模观测器与分数阶模型的思想,以确保无位置传感器控制系统能实现控制方式间的平滑切换.通过仿真和实验给出了分数阶滑模观测器与整数阶滑模观测器分别作用于无位置传感器控制系统中的响应特性曲线.结果表明,文中提出的算法不但能实现电机的平滑启动,而且能有效地消减控制方式切换过程中所产生的抖振,达到较高的综合控制性能.     

基于预测自适应的永磁同步电机无传感器控制

针对传统永磁同步电机无传感器控制动态性能差和转速信号观测精度低的问题,设计了新型永磁同步电机无传感器控制方法.文章采用在线梯度下降法设计二阶线性扩张状态观测器,该二阶线性扩张状态观测器能够在永磁同步电机负载扰动或转速突变情况下准确快速对电机转速实时估计;同时将预测自适应滑模控制系统应用于转速环节,通过预测自适应估计永磁同步电机扰动变化量进行实时电流补偿.仿真结果表明:二阶线性扩张状态观测器能够对转速准确快速实时估计,且抗干扰能力强;预测自适应滑模控制策略有效缩短电机速度响应时间,显著削弱电机转速、电磁转矩的抖振,表现出良好的动态性和鲁棒性.     

基于鲁棒UKF 的永磁同步电机转子速度估计

针对无位置传感器直驱永磁同步电机系统(DD-PMSG: Direct-Driven Permanent Magnetic Synchronous Generator), 无迹Kalman 滤波(UKF: Unscented Kalman Filtering)方法鲁棒性不高的问题, 提出了基于一种新的鲁棒UKF 的转子速度估计方法。该方法将DD-PMSG 模型转化为由发电机机电状态与定子参数组成的增广方程形式。运用鲁棒UKF 算法, 可同时辨识发电机的机电状态和定子不确定参数动态, 使估计发电机参数不确定的鲁棒性得以改善。仿真结果表明, 与传统UKF 方法相比, 该方法对存在不确定性及非高斯噪声的系统模型具有较强的鲁棒性。     

无位置传感器的永磁同步电机直接转矩控制系统

介绍了永磁同步电机直接转矩控制原理,在旋转坐标系下推导出转矩的几种表达形式,以此为基础分别对隐极式电机和凸极式同步电机提出了基于定子磁链和转矩的功率角位置估算算法.该估算法先计算电磁转矩、定子磁链及其位置,根据定子磁链和电磁转矩估算功率角,再根据功率角和定子磁链位置得到转子位置.仿真表明,本文提出的功率角估计算法简单有效,能比较精确地逼近电机实际位置,系统有良好的动静态性能.     

基于DSP的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统

讨论了一种采用DSP芯片TMS320LF2407实现无传感器永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的方案。文章简单介绍了永磁同步电机的数学模型和矢量控制的基本原理,给出了在无位置传感器的情况下电机转子位置信号的确定方法,讲述了采用id=0的对凸极式转子磁路结构的无传感器永磁同步电动机的控制方法,说明采用高速数字信号处理器易于实现复杂的矢量控制算法,可以有效的解决电机的强耦合特性。     

一种改进的永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制

为改进永磁同步电机无位置传感器直接转矩控制,提出一种结合扩展卡尔曼滤波和滑模观测器的PMSM速度及位置估算方法.使用Matlab/Simulink建立PMSM的无位置传感器直接转矩控制系统,实现无位置传感器情况下的PMSM启动与调速仿真.仿真结果表明,该方法具有较令人满意的效果.     

基于自适应扩展Kalman滤波器的永磁同步电机无速度传感器控制

通过引入一种基于Sage-Husa噪声估计器的自适应扩展Kalman滤波器,给出了一种永磁同步电机无速度传感器控制方案.选取定子固定坐标系下的电机模型,首先得到了基于扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转速估计方程.在此基础上,结合Sage-Husa噪声估计器,得到了基于自适应扩展Kalman滤波器的永磁同步电机转速估计方程.仿真结果表明,基于自适应扩展Kalman滤波器的方法,不仅可以准确地估计出电机的转速和转子位置,而且可以自适应确定扩展Kalman滤波器的一个关键参数——系统噪声协方差矩阵.与传统的扩展Kalman滤波器方法相比,本方法具有更好的实用性.     

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。     

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.