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脉振高频电压信号
针对机械位置传感器给永磁同步电动机（PMSM）调速系统带来成本高，可靠性低、不易维护等问题，采用了一种脉振高频电压信号注入法来实现永磁同步电机矢量控制系统的无传感器运行。该方法给电机定子绕组注入脉振高频电压信号，利用电机的凸极性，通过检测含有转子位置信息的定子电流响应来提取出转子位置信号，实现控制系统的无传感器运行。实验结果证明了采用脉振高频电压信号注入法实现永磁同步电机无传感器矢量控制的可行性和有效性。
针对永磁同步电机转子磁位和速度检测问题，提出了将脉振高频电压信号注入法和模型参考自适应法有机结合的新型无速度传感器的复合方法，建立了无传感器矢量控制系统。通过设计速度切换器，实现了两种方法间的平滑切换。解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题，使系统实现了包括初始磁位在内的转子位置和速度的精确检测和控制。仿真结果表明，该复合方法能可靠的实现永磁同步电机全速度范围内的起动和运行。系统具有优良的动态、稳态性能。
针对永磁同步电机自身特点及转子位置和速度检测问题,采用最优转矩控制策略,提出了将脉振高频电压信号注入法和模型参考自适应法有机结合的新型无速度传感器的复合方法,设计了PMSM无速度传感器的SVPWM最优转矩控制系统。通过设计速度切换方案,实现速度的平稳过渡。此复合方法解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题。仿真结果表明：该方法能可靠地实现包括初始磁位在内的转子位置和速度的精确检测和控制,系统具有优良的动态、稳态性能。
采用能量成形和互联、阻尼配置的无源性控制方法，完成了永磁同步电机的端口受控哈密顿系统（PCH）的建模和速度调节器的设计，证明了系统平衡点的稳定性。针对系统转速辨识问题，提出由脉振高频电压信号注入法和滑模自适应观测器法相结合的新型无速度传感器的复合方法。通过速度切换方案的设计，实现了两种方法间的平滑切换。解决了单一方法不能在全速度范围内同时兼顾良好的动态、稳态性能的问题，不仅节省了成本，还增强了整个系统的可靠性。仿真结果表明，该控制系统具有良好的动态、稳态性能。
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脉振高频信号注入法误差分析
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基于脉振高频信号 注入法 的 PM无 传感 器控 制 MS徐艳平, 海垠 ,王 钟...(ir] s一dcs20) f ()3 在式() 若转子位置估计误差够小 ,s2O8中, 则...其中注入的高频电压信号又分为 旋转高频电压信号 和 脉动高频电压信号。 对那些凸极特性不明显的表贴式永磁同步电机, 可以采用高频脉振电压注入法, 在电机d 轴...基于脉振高频信号注入法的PMSM无传感器控制_能源/化工_工程科技_专业资料。主要应用...误差角 : Δ r =θ - θr θ r ′ ( 1) 如果只考虑电压和电流的高频...(3) (4) (5) (6) 文采用了一种简便的基于脉振高频信号注入的实验 方法,可以检测不同工作点下永磁同步电机的凸极 相当偏差,后者需要设计繁琐的实验进行研究...高频注入法可以分为旋转高频注入法和脉振高频注入法,根据注入 信号的性质又分为...产生的误差信号通入环路滤波器,用输出电压控制压控振荡器,最后 达到输出、输入...基于脉振高频信号注入法... 4页 1下载券 基于高频信号注入法的永... 5页 ...算法解调空间凸极调制的负相序分量,此时矢量角 误差可表达为 i i ε = iqs_...文 中详细分析了高频电压信号注入法的转子位置自检 2 高频电压信号注入法及其...通过外差处理, 从高频电流信号中 电压信号 usqdi[3,,3] 取出位置误差信号 !...法在研 究永磁 同步 电机 不 同工 作 点下 的 凸极特 性及 分析 其 受...步电机注入脉振高频电压信号, 解调高频响应电流信号, 可以快速测得不同工作点下...频率的高频信 号,检测结果受噪声和频率相近信号的影响较小,并且幅值和相位误差...(2γ ) 这种信号注入法又称作脉振信号注入法,其产 生的 d、q 轴高频电流... 上传我的文档
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高频注入法PMSM无传感器矢量控制的研究(1)
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高频注入法PMSM无传感器矢量控制的研究(1)
官方公共微信导读：国内外已有一些学者专门研究ＰＭｓＭ的转子初始位置估算方法【４㈦”，高频注入法基于电动机的凸极效应和高频数学模型，不依赖于电动机的基波方程和参数，使得电动机在检测过程中开始转动，如果能够正确地估算转子初始位黄则可以避免电动机起动以后第二种情况的发生，ＰＭｓＭ定子电压方程的矢量形式可以写为：‰２‘珏＋云（￡‰一战Ｐ止４讧）＋，同步轴系高通滤波器和外差过程可以用图４．１０所示的矢量运算框图来表示，和：：董三鎏垒童罂笪：墼玉兰兰兰翌垫銮止时的转子初始位置估计问题。目前，国内外已有一些学者专门研究ＰＭｓＭ的转子初始位置估算方法【４㈦”。因为其检测机理是根据定子电感值来确定转子所在的位置，所以要求ＰＭｓＭ有一定的凸极率。高频注入法基于电动机的凸极效应和高频数学模型，不依赖于电动机的基波方程和参数，可以有效的实现对ＰＭｓＭ转子初始位置的估算Ｈ４】【４”。需要注意的是，注入的旋转高频信号幅值不能太大，否则会产生比较大的电磁转矩，使得电动机在检测过程中开始转动。在实际应用中，还必须考虑因观测器存在多个稳定运行点所引发的问题。当跟踪误差信号ｓ＝ｏ时，需要满足眈＝耽＋竿，，ｚ＝ｏ，１，２，３…?。当ｎ＝１，３，５…时，Ｚ跟踪误差为零，但观测器不能达到局部稳定；ｎ＝２，４，６…时跟踪误差为零且观测器能达到稳定。当”＝Ｏ，４，８，１２…时，估算的转于位置角（电角度）趋近于实际值；但是当＂＝２，６＇１０，…（偶数但非４的倍数）时，观测器达到局部稳定且估算出的转子位置角（电角度）和实际值相差１８０度。如果能够正确地估算转子初始位黄则可以避免电动机起动以后第二种情况的发生，并对后一种情况估算的转子位置角进行修正。需从计及ｄ轴定子磁链饱和的ＰＭｓＭ数学模型着手分析在旋转高频信号注入下凸极跟踪观测器存在多个稳定点引发的问题【舶Ｊ。ＰＭｓＭ的ｄ轴定子磁链和ｄ轴定子电流的关系如图４．９所示。由图可知，利用电枢反应就能使定子磁链饱和，也就是使定子电流的直轴分量‘。＞ｏ，电枢反应方向与转子磁链方向相同，起增磁作用从而引起定子磁链饱和。图４．９ｄ轴定子磁链和ｄ轴定子电流的关系Ｆｉｇ．４，９ＦｌｕｘａｎｄＣｕｎ七ｎｔｉｎｄＡｘｅｓ在考虑饱和的情况下，定子磁链∥。和定子电流ｆ。的关系可以用泰勒级数近似表示：”时饥ｔ等（ｏ）毫上式中：㈠…岛＝等㈣，而等＠枷ｄ‰ｄ‘ｏ假设在ＰＭｓＭ静止的情况下注入一个高频电压，定子电流０和定子磁链＿｝ｃ，。的关系用泰勒级数近似表示为：铲吉（”蚴＋圭急（州”∥式中：㈤，ｓ，象（眇。忽略定子电阻压降，则有：小古船专笼（¨（ｎｄｆ）２＝詈睁俐＋等急ｃ删以蚋｝式中：％＝％ｃｏｓ∞』ｆ。㈨∽ＰＭｓＭ在高频电压信号注入的情况下，通过判定高频电流响应中有关项系数的符号就可以判断凸极跟踪观测器的位置估计值是否需要修正。由４．１节内容可知，在两相静止坐标系口一口中，ＰＭｓＭ定子电压方程的矢量形式可以写为：‰２‘珏＋云（￡‰一战Ｐ止４讧）＋，吐妒卢以应为：（４ｔ２０）设注入的旋转高频电压信号为‰一。＝叱。（ｃｏｓｑｆ＋Ｊｓｉｎｑｆ），求得高频电流响ｋ一２丽函。ｑ瓦萄８ｆ：生墨。鹏一；）＋监些。ｍ４叫＋争２十暑岳咿，）ｓｉｎ２（妒钞皿（４２”由式（４．２０）可知，在ｄ轴定子磁链饱和时，高频电流响应中除了包括正、负相序电流分量以外，还包括第三项。第三项也包含与凸极位置有关的信息，但是相对于负相序高频电流分量来说，幅值非常小。同步轴系高通滤波器和外差过程可以用图４．１０所示的矢量运算框图来表示，图中△见＝晓一皖，和同步轴系高通滤波、外差支路并联的运算支路为跟踪凸极的极性判别环节。为判断凸极的极性，位置跟踪观测器应加入位置估计值的修正环节，根据判别项的ＴＦ负决定位置估计值是否需要修正，如图４，１１所示。：董三鎏垒童塑篁：兰主堡兰兰：！茎查如果：；紊舞（啪ｓ（２㈣ｃｏｓ㈨）＜ｏ表示估算的转子位置为Ｎ极所在的位置，结果不需要修正；如果卜式，Ｏ，表示估算的转子位置为ｓ极所在的位置，相当于估计值（电角度）和实际值相差１８０度，需要在估计的转予位置角上加１８０度电角度。毒舞（咖（２Ａ嘲岫图４，１０同步轴系高通滤波器和外差矢量模型Ｆｉｇ．４．１０Ｈｉ曲ＰａｓｓｓＦＦａｎｄＨｅｔｅｒｏｄｙｎｅＶ如ｔｏｒＭｏｄｅｌ４．１１带凸极极性判别环节的位置跟踪观测器Ｆｉ９４．１ｌＰｏｓｉｔｉｏｎ１ｈｃｋｉｎｇＯｂｓｅｒｖｅｒｗｉｔｈＰｏｌｅＤｉｆｈｅｎｔｉａｔｅＰａｎ４．２．３多凸极转子位置跟踪检测以上凸极跟踪只是简单地考虑单凸极的情况。当电动机呈现多凸极特性时，跟踪过程需要对多凸极解耦，如图４．１２所示。这种解耦相当于一个消零过程，直持续到跟踪信号只有一个单一的负相序电流分量为止【４７】。解耦凸极模型图４．１２多凸极解耦的转予位置跟踪观测器Ｆｉｇ．４１２Ｐｏｓｉｔｉｏｎ１’ｍｄ血ｇｏｂｓｅ：ｒｖｅｒＷｉｔｈＭｕｌ矗．Ｐ１０１ｅｄ∞ｏｕｐｎｎｇ４．３本章小结本章对基于旋转高频电压信号注入的转子位置检测方法进行了深入的分析和研究，得到以下结论：１．由于不依赖电动机在基波激励下的数学模型，该方法能够在全速范围较精确的检测转子位置；转子位置信息存在于高频电流信号中，这种方法对电动机参数的变化不敏感，具有较强的鲁棒性。２．提取转子位鼍信息需要带通滤波器、同步轴系高通滤波器和凸极跟踪观测器，其中凸极跟踪观测器由外差法模型、调节器和机械系统模型构成。由于观测器存在多个稳定运行点，需要在观测器中增加极性判别环节，在特定的情况下对估计值加以修正以确保输出的正确性。３．旋转高频电压注入法要求永磁同步电机有较大的凸极率，因此多用于内插式、内埋式永磁电机；该方法需要大量的坐标变换和数字滤波，运算比较复杂，但它不受控制策略的限制，可以应用在ＰＭｓＭ矢量控制或直接转矩控制系统中。４．由于磁路非线性及制造工艺的问题，实际中呈现单一凸极特性的电动机很少，为此建立了多凸极电动机的数学模型，以实现多凸极解耦和多凸极跟踪。５基于旋转高频电压注入法调速系统的仿真研究５基于旋转高频电压注入法调速系统的仿真研究交流调速传动系统属于工程系统的范畴，如果需要定量地研究系统的性能，必须将其本身的特性及其内部的关系抽象出来，构造出系统的模型。上一章己经建立了基于高频电压注入的永磁同步电动机的数学模型，可以把这些描述系统特性的数学表达式作为分析、设计系统的依据。前已介绍，ＭＡＴＬＡＢ／ｓｉ瑚【ｕｌｉＩｌｋ以其强大的功能和特色己经逐渐成为电力电子和交流调速传动领域首选的计算机仿真工具。为验证高频电压信号注入原理的正确性和有效性，本章用ＭＡＴＬＡＢ／ｓｉ舢．１ｉＩｌｋ建立了用凸极跟踪法检测转子位置的调速系统的仿真模型。在此仿真模型的基础上分析调速系统静态性能和动态性能，比较不同转速时位置估计误差。５．１仿真系统结构图仿真系统采用‘＝０的转子磁链定向矢量控制方式，所采用的电机参数如表５．１所示，所选ＰＭｓＭ的基波电压额定频率为２００Ｈｚ，注入的高频电压信号频率取为４０００Ｈｚ，幅值取为基波幅值的ｌ／１０，ＰｗＭ逆变器采用定子三相电流与电流给定值比较的方法计算ＰｗＭ信号。系统的仿真结构如图５．１所示。表５．１永磁同步电机参数表１ｂｂｌｅ５．１Ｐ盯ａｍｅｔｅｒｓｏｆＰＭＳＭ电动机参数额定频率额定电压额定电流额定功率额定转速额定转矩定子每相电阻ｄ轴电感参数值２００Ｈｚ２２０Ｖ２Ａ４００Ｗ６０００ｒ／ＩｎｉｎＯ．６４Ⅳ．Ⅲ１．５１ＱＯ．００４８Ｈ包含总结汇报、办公文档、教程攻略、专业文献、外语学习、应用文书、旅游景点以及永磁同步电动机无传感器矢量控制技术研究等内容。本文共10页
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