基于速度环双积分控制器的永磁同步电机转子初始位置估计

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作者 卢洁莹 闻成 +1 位作者 李锦辉 苏为洲 《控制理论与应用》 北大核心 2025年第9期1733-1745,共13页

永磁同步电机转子初始位置估计在实现电机矢量控制、保证电机运行精度方面起着重要作用.针对带增量式编码器的永磁同步电机,文章提出一种基于速度环双积分控制器的转子初始位置估计方法.通过对电机速度环/电流环进行机理分析和辨识,得... 永磁同步电机转子初始位置估计在实现电机矢量控制、保证电机运行精度方面起着重要作用.针对带增量式编码器的永磁同步电机,文章提出一种基于速度环双积分控制器的转子初始位置估计方法.通过对电机速度环/电流环进行机理分析和辨识,得到不同初始电角度估计误差下速度环对象的传递函数.根据这类传递函数的不确定性特点,提出速度环鲁棒控制器设计方案.然后,针对初始位置估计的特殊要求,设计了特定的电机d轴梯形波电流指令信号.根据矢量控制技术中的坐标变换,将d轴指令电流信号转化为q轴电流环的外部输入信号,并将初始位置估计问题转化为速度环的指令跟踪问题.通过设计速度环双积分控制器,实现对电机转子初始位置的精确估计,同时达到低位移低冲击的要求.实验结果表明该方法适用于从电机转子任意不同初始位置进行估计,电角度估计误差小于1:5◦,电机在估计过程中所产生的电角度位移不超过2◦,即具有估计精度高以及估计过程电机产生的位移和冲击小等特点. 展开更多

关键词 初始位置估计 永磁同步电机 双积分控制 矢量控制

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内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法 被引量：41

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作者 王高林 杨荣峰 +2 位作者 于泳 徐壮 徐殿国 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期56-60,共5页

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统起动运行困难的问题,提出一种基于混合信号注入的内置式永磁同步电机改进转子磁极初始位置估计方法。采用注入高频旋转电压信号的方法检测磁极位置,设计一种通过PI跟踪观测器对所构建磁极位置误差... 针对无位置传感器永磁同步电机控制系统起动运行困难的问题,提出一种基于混合信号注入的内置式永磁同步电机改进转子磁极初始位置估计方法。采用注入高频旋转电压信号的方法检测磁极位置,设计一种通过PI跟踪观测器对所构建磁极位置误差信号进行控制的方案,当误差调节至零时将获得磁极位置初判值,降低了算法的复杂性。以磁极位置初判值为矢量角,往定子绕组注入2个方向相反的脉冲电压矢量,通过比较直轴电流大小可以简单、有效地判断出磁极极性,实现对位置初判值进行校正,从而获得转子初始位置估计值。应用所提出的估计方法对一台22kW内置式永磁同步电机进行实验,得到转子位置电角度平均估计误差为4.6°。 展开更多

关键词 永磁同步电机 转子初始位置估计 混合信号注入 高频旋转电压信号 脉冲电压矢量

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基于高频电压信号注入的永磁同步电机转子初始位置估计 被引量：77

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作者 万山明 吴芳 黄声华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第33期82-86,共5页

提出了一种表面安装式永磁同步电机转子初始位置估计的方法。其原理是向定子绕组中注入脉动的高频电压信号,由于定子电感随转子位置θ而变化,因此绕组的高频电流响应信号中含有θ角的信息,但是该方法无法判断转子磁极的极性,因此在初步... 提出了一种表面安装式永磁同步电机转子初始位置估计的方法。其原理是向定子绕组中注入脉动的高频电压信号,由于定子电感随转子位置θ而变化,因此绕组的高频电流响应信号中含有θ角的信息,但是该方法无法判断转子磁极的极性,因此在初步辨识出θ角的基础上再向d轴注入高频电压信号,并利用磁场饱和引起的电感量的变化来估计出转子的磁极极性。该方法不需要知道电机的精确参数,也不需要额外的硬件。介绍了实验系统的构成和参数,给出了实验结果,实验结果表明理论分析正确。 展开更多

关键词 永磁同步电机 高频信号注入 转子初始位置估计 磁饱和 无传感器控制

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内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法 被引量：14

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作者 何栋炜 彭侠夫 +1 位作者 蒋学程 周结华 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期49-55,共7页

针对现有内置式永磁同步电机(IPMSM)转子初始位置估计方法设计复杂与计算量大的问题,提出了基于旋转高频信号注入和傅氏算法的改进方法。使用移相和傅氏算法从响应电流中提取转子位置初步估算值,利用磁路饱和特性获得转子磁极方向,综合... 针对现有内置式永磁同步电机(IPMSM)转子初始位置估计方法设计复杂与计算量大的问题,提出了基于旋转高频信号注入和傅氏算法的改进方法。使用移相和傅氏算法从响应电流中提取转子位置初步估算值,利用磁路饱和特性获得转子磁极方向,综合其结果得到转子初始位置,并对死区效应等非线性因素对该方法的影响进行了分析。在此基础上提出使用移位代替移相滤波器(通过选择适当的PMW频率和注入信号频率)、平均滤波等方法改进算法实现。在实验平台上完成验证实验,实验结果表明本文提出的方法能够快速且准确地估算出IPMSM转子初始位置(误差小于6°电角度),并且该方法相比传统方法更容易实施、计算量更小,适合工程应用。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 傅氏算法 高频信号注入 初始位置估计 磁极判断

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基于自举电路的开关磁阻电机初始位置估计方法 被引量：21

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作者 沈磊 吴建华 杨仕友 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期98-102,共5页

开关磁阻电机的转子必须与电机磁场保持同步才能保证电机的正常运行,因此对转子位置信息的准确检测非常重要。提出一种基于自举电路的开关磁阻电机初始位置估计方法,通过给自举电路中的电容充电,向各相绕组中注入诊断脉冲电流,根据各相... 开关磁阻电机的转子必须与电机磁场保持同步才能保证电机的正常运行,因此对转子位置信息的准确检测非常重要。提出一种基于自举电路的开关磁阻电机初始位置估计方法,通过给自举电路中的电容充电,向各相绕组中注入诊断脉冲电流,根据各相诊断电流峰值和转子位置的关系,判断转子所在区间。该方法不依赖电机的具体电感模型,对控制系统带宽要求较低,无须电流闭环控制,检测过程不会造成电机转子的附加位移。阐述了利用自举电路检测开关磁阻电机初始位置的基本原理,给出了自举电路相关元件的选取原则,通过实验验证了所提出方法的有效性和实用性,并对引起误差的原因进行了分析。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 自举电路 初始位置估计 无位置传感器控制 电流注入法

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一种具有容错功能的开关磁阻电机初始位置估计方法 被引量：6

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作者 张磊 刘闯 +1 位作者 王云林 张云龙 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期125-132,共8页

初始位置估计是开关磁阻电机无位置传感器技术研究的关键。本文提出一种具有容错功能的开关磁阻电机初始位置估计方法。该方法利用双电流阈值将电感周期分成不同区域,在电机静止或惯性运行中,各相绕组同时注入高频脉冲,通过脉冲电流峰... 初始位置估计是开关磁阻电机无位置传感器技术研究的关键。本文提出一种具有容错功能的开关磁阻电机初始位置估计方法。该方法利用双电流阈值将电感周期分成不同区域,在电机静止或惯性运行中,各相绕组同时注入高频脉冲,通过脉冲电流峰值与双电流阈值的比较估计初始分区,再由初始分区选择对应的脉冲电流与位置角之间的数学模型来估算出转子初始位置角。设置双电流阈值可以避免在电感最大和最小区域脉冲电流变化微小而带来的位置估计误差。为了增加开关磁阻电机初始位置估计容错功能,还提出了一种缺相故障运行下的初始位置估计方法。通过在静止、惯性运行、缺相故障三个状态下的初始位置估计实验,验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 无位置传感器 初始位置估计 双电流阈值 容错

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基于相电感综合矢量法的开关磁阻电机初始位置估计 被引量：10

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作者 蔡骏 邓智泉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第12期145-151,197,共7页

精确的初始位置估计是开关磁阻电机无反转起动的前提,是无位置传感器技术研究的一个重要方向。针对静止和惯性运行状态提出了一种基于电感综合矢量的初始位置估计方法。该方法通过在各相同时注入高频低压脉冲,利用电流斜率差值计算法来... 精确的初始位置估计是开关磁阻电机无反转起动的前提,是无位置传感器技术研究的一个重要方向。针对静止和惯性运行状态提出了一种基于电感综合矢量的初始位置估计方法。该方法通过在各相同时注入高频低压脉冲,利用电流斜率差值计算法来实现各相电感估计;将各相电感视为互差120电角度的电感矢量,采用旋转坐标变换和单位规范化方法很大程度上消除了高次谐波,使得变换后的三相电感可以近似由单位正弦来表示;根据坐标变换的基本理论,利用综合矢量法可以估计出转子位置信息。基于一台12/8结构样机进行了实验,验证了算法的可行性。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 无位置传感器 旋转坐标变换 相电感矢量 初始位置估计 综合矢量

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基于非线性建模与拟合的永磁同步电机转子初始位置精确估计方法 被引量：4

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作者 姚培煜 冯国栋 +2 位作者 吴轩 彭卫文 丁北辰 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期142-151,共10页

针对永磁同步电机转子初始位置估计的精度与收敛速度受限问题,提出一种基于高频信号注入的非线性建模与拟合实现的初始位置估计方法。首先,建立初始位置与高频信号响应的关联模型,表明高频响应可用于直接计算初始位置,但直接计算结果在... 针对永磁同步电机转子初始位置估计的精度与收敛速度受限问题,提出一种基于高频信号注入的非线性建模与拟合实现的初始位置估计方法。首先,建立初始位置与高频信号响应的关联模型,表明高频响应可用于直接计算初始位置,但直接计算结果在大部分转子位置易受测量噪声的影响。为此,提出基于多项式模型建立位置估计非线性模型,选取合适的模型参数,利用少量测试点拟合该模型,即可实现初始位置的快速精确估计,有效提高了估计精度与系统抗干扰能力。实验与仿真结果表明,相比现有方法,提出的方法易于实现,无需复杂滤波器与观测器设计,仅需要选取少量测试点即可快速估计精确转子初始位置,在保证估计精度的同时改进了传统估计方法收敛速度慢问题。 展开更多

关键词 永磁同步电机 高频信号注入 转子初始位置估计 多项式模型 非线性模型

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永磁同步电机转子初始位置的静止型估计 被引量：3

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作者 黄招彬 游林儒 赵朋成 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期24-30,共7页

针对传统永磁同步电机转子初始位置静止型辨识方法的注入频率过高和电流不可控等问题,提出了一种基于正弦电流注入的估计方法。在电流闭环控制的基础上,当给定子注入正弦电流时,永磁同步电机的凸极效应与转子磁极方向的非线性磁路饱和... 针对传统永磁同步电机转子初始位置静止型辨识方法的注入频率过高和电流不可控等问题,提出了一种基于正弦电流注入的估计方法。在电流闭环控制的基础上,当给定子注入正弦电流时,永磁同步电机的凸极效应与转子磁极方向的非线性磁路饱和特性使得电流环控制器输出电压中含有转子磁极位置信息与极性信息,可分别用于转子磁极的初次辨识角度估计和极性判断。该方法消除了定子电阻与电感的影响,降低了注入正弦电流的频率要求,且可控的定子电流有效防止因电流过大而损坏变频器或因电流过小而影响估计精度。内嵌式永磁同步电机Matlab仿真和永磁同步电梯曳引机实验均验证了该方法的可行性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 矢量控制 初始位置估计 正弦电流注入 控制器设计

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内置式永磁同步电机无位置传感器控制 被引量：62

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作者 王高林 杨荣峰 +1 位作者 于泳 徐殿国 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第30期93-98,共6页

针对无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,提出一种可实现在宽调速范围获取准确转子位置信息的混合观测方案。设计基于扩展... 针对无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,提出一种可实现在宽调速范围获取准确转子位置信息的混合观测方案。设计基于扩展反电动势模型的滑模观测器,对高频信号注入的滤波器和软件锁相环进行研究,并给出混合观测器的切换控制方法,以保证切换过程锁相环跟踪的同步性。针对无传感器IPMSM系统起动困难的问题,研究了一种初始位置估计方法,先注入高频信号检测磁极位置,再注入脉冲电压矢量来判断极性。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制系统验证了该控制策略的有效性。 展开更多

关键词 内置式永磁同步电机 无位置传感器 混合观测器 初始位置估计

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磁链模型的双开关磁阻电机无位置传感器控制 被引量：9

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作者 张旭隆 谭国俊 +1 位作者 蒯松岩 王其虎 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第11期55-60,共6页

针对开关磁阻电机(SRM)转子位置传感器带来的成本提高、可靠性降低的问题,研究双SRM无传感器控制。利用SRM两个特殊位置的磁链特性,建立非线性磁链解析模型,给出磁链模型中的参数计算方法,提出双开关磁阻电机无位置传感器控制策略。以TM... 针对开关磁阻电机(SRM)转子位置传感器带来的成本提高、可靠性降低的问题,研究双SRM无传感器控制。利用SRM两个特殊位置的磁链特性,建立非线性磁链解析模型,给出磁链模型中的参数计算方法,提出双开关磁阻电机无位置传感器控制策略。以TMS320F2812 DSP为控制核心,搭建两台18.5 kW SRM控制器,并实现双机无传感器同步运行。实验结果表明,该控制策略下电机静止启动无反转或抖振,相切换可靠、主从机转矩输出功率平衡、转子位置估计误差小于2°,系统具有良好的动态和静态性能,为双电机无传感器控制提供了一种易于实现的方案。 展开更多

关键词 开关磁阻电机 磁链模型 无位置传感器 初始位置估计 双机

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考虑定位力及摩擦力的永磁同步直线电机系统预定位估计算法 被引量：8

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作者 黄旭珍 张成明 +2 位作者 梁进 王安鹏 李立毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第4期1496-1504,共9页

在永磁同步直线电机系统中,采用增量式传感器以及无位置控制技术对电机进行闭环控制时,定位力及摩擦力会导致对系统初始位置的估计出现较大偏差,影响起动性能。针对上述问题,该文提出一种考虑定位力以及摩擦力的永磁同步直线电机系统预... 在永磁同步直线电机系统中,采用增量式传感器以及无位置控制技术对电机进行闭环控制时,定位力及摩擦力会导致对系统初始位置的估计出现较大偏差,影响起动性能。针对上述问题,该文提出一种考虑定位力以及摩擦力的永磁同步直线电机系统预定位算法。首先,在分析系统定位力、摩擦力特性的基础上,重点分析电机预定位时的动力平衡关系,考虑摩擦力对电机预定位过程的影响,讨论不同方向的预定位平衡位置。其次,推导预定位平衡位置估计可实现的约束条件,并基于静止坐标系下,提出一种基于二分法的预定位平衡位置迭代估计算法。最后,基于一台平板型永磁同步直线电机,配合“ARM+FPGA”的驱动控制平台,开展预定位估计算法的仿真与实验工作。通过仿真分析和实验验证了预定位估计算法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 永磁同步直线电机 定位力 摩擦力 初始位置估计 估计算法

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内嵌式永磁同步电机无位置传感器混合控制方法 被引量：1

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作者 徐建明 徐文龙 毛杰 《浙江工业大学学报》 CAS 北大核心 2020年第1期1-6,共6页

针对无位置传感器内嵌式永磁同步电机(Interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)速度控制问题,研究了一种宽调速范围的估计转子位置和速度的混合控制策略。在电机静止情况下,通过基于脉振高频电压和定向脉冲电压矢量的两步... 针对无位置传感器内嵌式永磁同步电机(Interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)速度控制问题,研究了一种宽调速范围的估计转子位置和速度的混合控制策略。在电机静止情况下,通过基于脉振高频电压和定向脉冲电压矢量的两步注入法估计转子初始位置。电机启动后,低速段和中高速段分别采用基于龙伯格观测器(Luenberger observer, LBG)的脉振高频电压注入法和扩展电动势法(Extended electromotive force, eEMF)观测转子位置和速度。在切换区域,釆用加权方式实现两种估计方法的平滑过渡。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制实验系统验证了混合控制策略的有效性。 展开更多

关键词 龙伯格观测器 无位置传感器 混合控制策略 初始位置估计

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