信号检测与估计理论_永磁同步电机无传感器控制的新策略,提升转子位置检测精度...
永磁同步电机的无传感器控制在低速区域或零速常采用高频信号注入法。旋转高频信号注入法辨识转子位置,其准确度易受到控制器采样和计算延时、逆变器输出或波形畸变引起的延时,以及信号解调过程中滤波器环节产生的延时等因素的影响。
北京交通大学电气工程学院的研究人员郭磊、杨中平、林飞,在2019年第21期《电工技术学报》上撰文,提出可把延时产生的相位偏差归结为两种类型分别加以分析和补偿。在此基础上提出一种转子位置误差补偿高频信号注入控制策略。该策略能有效减小信号延时造成的相位偏离,提高转子位置的估计准确度。
永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)由于具有较高的转矩密度、功率密度和高效率,因而在交通运输、工业自动化、人工智能和航空航天等领域得到广泛应用。永磁同步电机通常需要高精度的转子位置信息,这是采用矢量算法的高性能电机控制所需要的。
如果转子位置检测不准确、滞后或超前,必然会降低电机控制的稳定性、平滑性、精确性和动态性,甚至引起电机无法正常起动,因此准确检测转子位置成为永磁同步电机控制的关键技术。
通常采用通过高精度传感器获得转子位置的方法,不仅增加系统成本占用有限的空间,而且降低系统可靠性又增加维护成本,甚至在有些场合不宜使用。无速度传感器控制法在低速和零速区域,传统方法采用基波模型转子位置辨识,不易准确获取转子位置信息。高频信号注入法的参数鲁棒性高,低速和零速辨识精度高,稳定性好。
高频注入法是利用电机转子凸极结构或者凸极效应所产生的调制作用实现转子位置的辨识。高频信号注入法可根据注入电机的坐标系类型不同分为静止坐标系信号注入法和旋转坐标系信号注入法。
高频信号注入静止坐标系,转子位置本质上是对电流相位的调制,表现为相位引起的转子位置误差;高频信号注入旋转坐标系,高频电流的包络线包含基本的转子位置信息,表现为电流幅值变化引起的转子位置误差。
旋转坐标系下的高频信号注入法,收敛时间长、对参数敏感,甚至转子位置收敛可能失败;相比较而言,静止坐标系下的高频信号注入法易收敛、稳定性好,电机参数变化对转子位置影响小,且易于工程实现,因此广泛应用于永磁同步电机无传感器低速和零速转子位置检测。
- 有学者没考虑脉宽调制(Pulse Width Modulation, PWM)所引起的滞后,仅对数字控制引起的延时问题进行了分析和补偿。
- 有学者采用多个滤波器进行信号解调,滤波器选取与设计增加了复杂度,并且会引起相移。此外,数字控制引入计算延时和脉宽调制延时,注入的高频电压信号要经过延时后才能作用到电机中,进而导致位置解调时的坐标变换角度产生较大的偏置。
- 有学者采用了移相和傅里叶算法代替滤波器,但没有对数字控制延时进行补偿。
- 有学者采用不同频率同时注入到静止坐标系,通过复杂的多组滤波器法建立方程组,把不同原因造成的相位误差计算出来加以补偿。该方法过于复杂且增加滤波器设计难度,没有考虑不同频率对系统的影响。
- 有学者采用在静止坐标系中注入高频脉振信号,并且对高频电感下的交叉饱和引起的相位偏差进行了非在线补偿,文中采用的超低频率低通滤波器也会带来较大误差影响。
基于静止坐标系高频信号注入无传感器方法中,逆变器的死区时间和非线性变化,数字信号采样、控制算法运算和电路延时,以及采用多个多种不同滤波器带来的延迟等都会反映在转子位置相位偏差上,引起位置检测误差和不准确性。
综上所述,北京交通大学电气工程学院的研究人员郭磊、杨中平、林飞,在2019年第21期《电工技术学报》上撰文指出(论文标题为“带误差补偿的高频信号注入永磁同步电机无传感器控制策略”),结合静止坐标系下高频注入转子位置理论推导,提出根据信号传输特性,把相位偏差分为高频相位偏差和位置相位偏差。高频相位偏差是由于高频信号传输过程中不同因素造成的,特点是正负序分量中相位偏差始终相同;而位置相位偏差存在于转子位置内部,特点是正负序分量中偏差各不同。
图4 新型带误差补偿的控制系统实现原理
图5 IPMSM 驱动系统实验测试平台
作者以此为分析基础,根据两种位置误差类型自身特点加以补偿,提出一种带误差补偿的转子位置估计高频信号注入控制策略。该策略在静止坐标系下注入旋转高频信号,通过建立多组方程求出高频相位偏差并加以补偿。
对于滤波器相频特性引起的位置相位偏差,本文详细分析了原因,并提出了一种相频差值法解决位置相位偏差的方法。在不同工况下,对比了带有误差补偿和没有误差补偿的转子估计位置实验,并把结果同实际测量的转子位置进行对比。两种工况下,不带误差补偿的转子估计位置偏差各为0.07rad和0.18rad。实验结果验证了误差补偿策略的正确性和有效性,提高了转子位置估计的准确度。
信号检测与估计理论_永磁同步电机无传感器控制的新策略,提升转子位置检测精度...相关推荐
- 永磁同步电机无速度传感器控制(一)——滑模观测器(一)【位置估计原理】
无速度传感器控制就从滑模开始吧,基于反正切函数的转子位置估计应该是无速度传感器里面稍微简单的一类啦,就拿这个入手啦~滑模反正切分为多个文章进行解释,观测器数学和物理原理.观测器效果和波形分析.文章链接 ...
- 永磁同步电机无速度传感器控制(一)——滑模观测器(二)【滑模观测器设计过程】
1.选择滑模观测器参照的数学模型 对于表贴式三相PMSM而言,扩展反电动势的表达式可以被简化为与仅与电机的转速有关.然后将表贴式PMSM的扩展反电动势表达式写下来,进行分析: 从上式可以看出,只要可以 ...
- 永磁同步电机无速度传感器控制(一)——滑模观测器(三)【由扩展反电势得到电机位置和速度信息】
1.直接求反正切函数的不足之处 上一篇文章,写到了滑模观测器的设计过程,此过程过后可以得到滑模输出的扩展反电动势.按照反正切函数的原理,只需要对扩展反电动势进行求解反正切即可.如下所示: 但是事实上, ...
- 永磁同步电机无速度传感器控制(一)——滑模观测器(四)【仿真搭建及其结果分析】
1.滑模仿真框图 2.仿真结果 波形的简要分析 1.转速响应曲线 下图为滑模无位置控制的转速响应,其中蓝色为估计转速,内部被遮盖的为实际转速,可以从图中看出,估计转速和实际转速基本重合,验证了滑模 ...
- 永磁同步电机无感控制“开环切闭环”的几点疑问
这里所说的"开环"指的是"I/f"控制,闭环即"速度-电流双闭环".很多论文中都提到了加权过渡的思路,比如参考论文中的描述如下图所示,使用角 ...
- 三相pmsm矢量控制仿真模型_学术简报|永磁同步电机无速度传感器控制离散化方法研究...
北京交通大学电气工程学院.北京纵横机电科技有限公司的研究人员许中阳.郭希铮.邹方朔.游小杰.邱腾飞,在2019年<电工技术学报>增刊1上撰文指出,基于定子电流模型参考自适应的永磁同步电机无 ...
- 基于非线性观测器的表贴式永磁同步电机 无位置传感器控制
基于非线性观测器的表贴式永磁同步电机 无位置传感器控制 基于非线性观测器的表贴式永磁同步电机 无位置传感器控制 摘要:非线性观测器观测通过sinθ.cosθ的估计值得到位置估计量.与龙格波观测器相比较 ...
- 基于 ESO-PLL 的永磁同步电机无位置传感器控制
基于 ESO-PLL 的永磁同步电机无位置传感器控制 1.PMSM 的无位置传感器控制方法分为两类,一类是适用于零.低速范围的高频注入法,另一类是适用于中.高速范围的观测器法.在中.高速范围,最常见的 ...
- 三相pmsm矢量控制仿真模型_学术|基于新型滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制系统...
北京交通大学电气工程学院的研究人员张立伟.李行.宋佩佩.张鹏.云蓝斯,在2019年<电工技术学报>增刊1上撰文指出,现代永磁同步电机矢量控制系统中多采用机械式速度传感器检测转子位置和转速信 ...
- 永磁同步电机无速度传感器控制(二)——脉振高频注入法(一)【位置估计原理】
1.高频注入法 前面已经讲过了一种无速度传感器实现方法--滑模观测器法.在开始一个新的位置估计策略之前,我们先聊一聊这个方法本身的特点.从前面对滑模的讲述可知,滑模观测器法是通过构造一个滑模面,然后设 ...
最新文章
- 宏基因组实战8. 分箱宏基因组binning, MqaxBin, MetaBin, VizBin
- C# 中特性(Attribute)的使用简介
- 分布式文件系统研究-什么是分布式文件系统
- 面试官: Flink双流JOIN了解吗? 简单说说其实现原理
- git创建仓库,并提交代码(第一次创建并提交)(转)
- 在职测试多年整理了自己常用的Linux命令...
- 2017年上海市计算机一级题库,2017年计算机一级题库及答案
- 《Effective Java》,关于异常
- 猜数字游戏(Java源代码)
- Web直播网站源码,你需要先知道这些小知识
- 计算机软件登记文档,计算机软件著作权登记申请表范本
- C语言中callback回调函数,知识分享:C 语言函数指针之回调函数
- HNOI2015解题报告
- vnc远程连接,5个步骤教你如何轻松实现vnc远程连接
- RFM用户分层模型简介
- OC Extension Color(颜色宏定义)
- 考察一名UI设计师的能力素质模型(转)
- java解决windows下文件没有Everyone以及完全控制的权限问题
- 有趣的微分方程传之可分离变量的微分方程
- 「技巧」如何快速安装 Sketch 插件
热门文章
- 别在花钱买Java资料了!自学Java必备的干货合集免费给你(含珍藏电子书)
- 计算机无法播放所有视频文件,在电脑中打开flv视频文件显示空白无法播放怎么办...
- 怎么关闭计算机硬件加速,win7关闭硬件加速的方法,手把手抓图教你如何关闭硬件加速功能...
- c语言编写成绩管理系统代码,C语言学生成绩管理系统源代码
- php进度条,php 如何做进度条
- 爱情的短命是众所周知的
- tp5 mysql 使用ignore_tp5数据库配置操作
- 仿WPS PDF阅读器
- android自定义控件.pdf,android自定义控件实例(linearlayout组合textview和imageview).pdf
- 简述RedHat 7 Linux系统