异步电机瞬态激励无传感器磁场定向控制研究_陈玉海

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一种异步电机无速率传感器间接磁场定向控制策略 李春菊

一种异步电机无速率传感器间接磁场定向控制策略 李春菊
Key words:Speed sensorless;Induction motor; Indirect field-oriented control;simulation 确估计
1 引言
间接磁场定向控制(IFOC)即转差频率估算矢 量控制和磁场定向控制(FOC)是无速度传感器 异步电机高性能驱动的两个主要方法[1]。而间接 磁场定向控制被证明对转子电阻变化更敏感[2]。 在间接磁场定向控制(IFOC)的感应电动机驱动系 统中,若能对电动机参数尤其是转子时间常数准
李春菊 ,刘国荣 (湖南工程学院电气与信息工程系,湖南 湘潭 411101)
摘要:针对无速度传感器异步电机,提出了一种新的滑模磁通和速度观测方法。实际电流和观测电流之间的误差收敛到
零,保证磁通观测器的精确性。根据估计的定子电流和转子磁链来估计转子的转速和转子时间常数。估计的转子时间常
数用于滑模计算和观测器结构中,估计的转速用来作为转速调节的反馈。仿真结果证明所提出的速度估算方法有效以及
一种异步电机无速度传感器间接磁场定向 控制策略
对全部高中资料试卷电气设备,在安装过程中以及安装结束后进行高中资料试卷调整试验;通电检查所有设备高中资料电试力卷保相护互装作置用调与试相技互术关,通系电1,力过根保管据护线0生高不产中仅工资22艺料22高试可中卷以资配解料置决试技吊卷术顶要是层求指配,机置对组不电在规气进范设行高备继中进电资行保料空护试载高卷与中问带资题负料22荷试,下卷而高总且中体可资配保料置障试时23卷,23调需各控要类试在管验最路;大习对限题设度到备内位进来。行确在调保管整机路使组敷其高设在中过正资程常料1工试中况卷,下安要与全加过,强度并看2工且55作尽22下可2都能护1可地关以缩于正小管常故路工障高作高中;中资对资料于料试继试卷电卷连保破接护坏管进范口行围处整,理核或高对者中定对资值某料,些试审异卷核常弯与高扁校中度对资固图料定纸试盒,卷位编工置写况.复进保杂行护设自层备动防与处腐装理跨置,接高尤地中其线资要弯料避曲试免半卷错径调误标试高方中等案资,,料要编5试求写、卷技重电保术要气护交设设装底备备4置。高调、动管中试电作线资高气,敷料中课并3设试资件且、技卷料中拒管术试试调绝路中验卷试动敷包方技作设含案术,技线以来术槽及避、系免管统不架启必等动要多方高项案中方;资式对料,整试为套卷解启突决动然高过停中程机语中。文高因电中此气资,课料电件试力中卷高管电中壁气资薄设料、备试接进卷口行保不调护严试装等工置问作调题并试,且技合进术理行,利过要用关求管运电线行力敷高保设中护技资装术料置。试做线卷到缆技准敷术确设指灵原导活则。。:对对在于于分调差线试动盒过保处程护,中装当高置不中高同资中电料资压试料回卷试路技卷交术调叉问试时题技,,术应作是采为指用调发金试电属人机隔员一板,变进需压行要器隔在组开事在处前发理掌生;握内同图部一纸故线资障槽料时内、,设需强备要电制进回造行路厂外须家部同出电时具源切高高断中中习资资题料料电试试源卷卷,试切线验除缆报从敷告而设与采完相用毕关高,技中要术资进资料行料试检,卷查并主和且要检了保测解护处现装理场置。设。备高中资料试卷布置情况与有关高中资料试卷电气系统接线等情况,然后根据规范与规程规定,制定设备调试高中资料试卷方案。

基于DSP异步电机转子磁场定向控制系统的仿真

基于DSP异步电机转子磁场定向控制系统的仿真
到转 子 的 同步 坐标下 ,在 经过 电流环P 调 节 出适 当的 I 电压 矢 量 ,经过 空 间 矢 量 发生 器 后 去 控 制 三 相逆 变
器。
l MP 3 t n 拈 C R c 口
t | Z t n c 口 ∞ D b 0
tn 口 。
由式 1 可知
R5 L P + 国 s L

一 s L
L p

R4+L P m . s I L| d 0 R +三 P 0 △∞ R,
O 0
A ̄Lm 0 O e
12 矩方程 . 转
。 = 一 等

上式表 明 ,当 恒定 时 ,无论是稳态 还是动态过 ,
Tn( - avi =.i L,  ̄, r u
L 一 c J 苦 r2 羔 一 %= () 昔
程 ,转差角频率 △ ∞都是异步 电动机的转矩电流分量
9 信息系统工程 1 01 0 0 0 1. . 2 12
T C N L G 技术应用 E H O O Y 成正 比。
统的构成及 基本算法 。仿真和实验结果表明 ,系统有较
由上 式可知 ,转子磁链 , 唯一 由定 子电流矢量 的 励 磁电流分量 产生 ,与定 子电流矢量的转矩 电流分 量 i 无关 ,这充分说 明了异步电动机矢量控制系统按 转子全磁链 定向可 以实现磁通和转矩 电流的完全解耦 ; 还表明了 ,、 和 之间的传递 函数是一个一阶 陨性环 } ,
电流 ) 分别加 以控制 ,即磁通 电流分量和转矩 电流分量 二者 完全解耦 ,从而获得类似 于直流调速系统 的动态性 能 。因此 ,比较伊 布电动机 三种磁场 定 向方 法可 以看
二 、矢量控 制 系统 的控 制方 程式

高速列车异步牵引电机直接磁场定向控制研究

高速列车异步牵引电机直接磁场定向控制研究

第 2期
高 速 列 车 异 步夼 引 电机 直 接 磁 场 定 向控 制研 究
8 3
U 由 为 q坐 标 系 定 子 电 压 相 量 ; i f 、 为 q坐 标 系 定 、 幽 幽 转子电流相量; 、 为 幽 坐 标 系 定 、 子 磁 链 相 转 量 ; r 为 定 转 子 电 阻 ; L 、 为 定 转 予 及 励 磁 电 r、r L 、 L


\ =3 2 , r /
O 8
坦 耀 导 。 引 翟 毒
4 2





1 0


()幅频 响 应 结 果 a
式 ( ) 变 量 y一 r — 。 4中 r r 式 ( ) 的 观 测 器 所 用 参 数 与 磁 链 、 流 等 变 的 4中 电 顶 部 以上 标 “^” 达 , 文 中 实 际 电机 的参 数 与 变 量 均 表 下 不加 上标 , 以示 区 分 。 实 际 电 机 的 转 子 磁 链 以 电 流 型 观 测 器 的形 式 表 达 如 下 式 :
基 于 稳 态 或 者 动 态 的 电 机 数 学 模 型 , 电 机 实 行 闭 环 控 对 制 , 电 机 的运 行 特 性 大 为 提 高 。 使 磁 场 定 向控 制 技 术 又 称 为 矢 量 控 制 , 于 坐 标 变 换 基 原 理 , 过 调 节 电 机 电 压 的 相 位 、 率 、 值 , 接 控 制 通 频 幅 直 电 机 的 电 流 、 磁 与 转 矩 水 平 , 电 机 电 流 的 励 磁 与 转 励 使
为 电 流 型 观 测 器 公 式
根 据 公 式 ( ) ( ) 可 以推 导 不 同 的 磁 链 观 测 器 方 1~ 3 ,

基于转子磁场定向的无轴承异步电机逆系统解耦控制

基于转子磁场定向的无轴承异步电机逆系统解耦控制
L Q , LU Xa - i / g l inXn g ( c ol f l tcl n fr ai n i e n , i guU i r t, h ni g2 2 1 ,C ia S ho o e r a adI om t nE g er g J n s nv sy Z ej n 10 3 hn ) E c i n o n i a ei a
控制与应用技术 E 嘣
迫扎 再控制 应闭2 1 3 2 00 7() ,
基 于转 子磁 场定 向的 无轴 承异 步 电机逆 系统 解耦 控 制 米
李 青 , 刘 贤兴
( 苏大 学 电气信 息 工程 学 院 , 苏 镇 江 2 2 1 ) 江 江 10 3
摘 要: 无轴承异步电机是一个多变量 、 强耦合 、 非线性 的系统 , 无轴承异步 电机的运行机 理 , 根据 推导
了旋转力和径向悬浮力方程 , 建立 了基于转子磁场定 向的电机的状态方程 , 根据状态方程分析系统的可逆性 ,
应用 q阶逆系统 的方法实现了径 向悬浮力与旋转力之间、 径向悬 浮力之问 的动态解耦 ; 并采用线性综合方法
设计 了系统的闭环控制器 。仿真结果表 明, 系统具有 良好的动 、 静态性能。
0 引 言
无轴承异步电机是一种多变量 、 强耦合 、 非线
性 的被控 系统 。其 旋 转力 和 径 向悬 浮 力之 间 、 径
象 , 易掌握 ; 系统方法 是一种 直接反 馈线性化 不 逆 的方法 , 有物理 概念清 晰直观 , 具 数学 分析简单 明
关键词 : 无轴承异步电机 ; 转子磁场定 向; 系统 ; 逆 解耦控制 中图分类号: M3 12 T 4 文献标识码 : 文章编号 : 7 -50 2 1 )200 - T 0 .: M3 3 A 1 36 4 (0 0 0 - 80 6 0 5

基于定子磁场定向的异步电机控制算法研究解读

基于定子磁场定向的异步电机控制算法研究解读

基金项目:国家科技支撑计划课题(2009BAG12A05-08定稿日期:2011-06-28作者简介:倪强(1987-,男,湖南益阳人,硕士研究生,研究方向为电力牵引交流传动及其控制技术。

1引言准确的磁场定向是实现高性能异步电机交流调速的前提。

间接转子磁场定向控制算法采用励磁电流PI 调节器的方法实现转子磁链控制,由于励磁电流为固定值,未构成闭环转子磁链,因此该算法的磁链动态品质较差[1],且对转子时间常数依赖大。

直接转子磁场定向控制算法,实现了转子磁链闭环控制,但由于存在磁链PI 调节器,磁链有一定延时,动态性能不高[2],且该算法仍受转子时间常数影响。

基于定子磁场定向控制的传统算法,加入了解耦器实现转矩与磁链完全解耦,但估计磁链容易出现偏差,动态调节时解耦器不能完全补偿q 轴电流影响不能完全解耦,动态磁链会出现波动,该算法还引入了定子电感参数[3],加大了对电机参数依赖。

此处探讨了一种基于d 轴电流直接求解的定子磁场定向控制算法,该算法具有磁链波动小、对电机参数依赖小的特点[4-5]。

最后通过计算机仿真和基于TMS320F2812小功率实验平台的实验研究,验证了此控制策略的有效性。

2原理与设计2.1定子磁场定向控制的数学模型定子磁场定向控制就是将参考坐标系的d 轴放在定子磁场方向上,q 轴超前定子磁链矢量90°,这时定子磁链只有d 轴分量Ψs d ,q 轴分量Ψs q =0。

因此,根据异步电机的数学模型可得:定子d ,q 轴电压方程为:u s d =R s i s d +p Ψs d ,u s q =R s i s q +ω1Ψs d (1式中:R s 为定子电阻;ω1为定子同步角速度。

转子电压方程为:R r i r d +p Ψr d -ωsl Ψr q =0,R r i r q +p Ψr q -ωsl Ψr d =0(2式中:R r 为转子电阻;ωsl 为转差角速度。

定子磁链方程为:Ψs d =L s i s d +L m i r d ,0=L s i s q +L m i r q(3式中:L s 为定子电感;L m 为互感。

基于扩展反电动势的PMSM无传感器磁场定向控制技术

基于扩展反电动势的PMSM无传感器磁场定向控制技术
量‘
现代驱动与控制
基于扩展反电动势的P M无传感器磁场定向控制技术 MS
王 晓燕 李庆玲 蒋金 星
1 青岛港湾职业技术学院 ( 6 0 0 260 )
2青岛博晶微 电子科技有限公 司 ( 6 0 1 267 )
PM SM e o l s e d o i n a i n Co t o e h l g a e S ns r e s Fi l ・ r e t t o n r lT c no o y B s d o t nd d El c r m o i e Fo c n Ex e e e t o tv r e
பைடு நூலகம்
无传感 器 控制
位 置估 计
速 度
a o tn p e n o i o e s r t e t c n q e wa n y d p i g s e d a d p st n s n o , h e h i u so l i
u e n m i d e a d h g p e t rd i i g a d wa o s d i d l n i h s e d mo o rv n n sn t
转矩 , 维持 电动机 持续运行 , 提高系统 效率。 通
过 以下 分 析 就 会 发 现 整 个 系统 控 制 算 法 的核 心
v l w e ddiig1 rh n5 )Frt e he ai i l s e r n ( we a Hz. i l t re d no p v o t syh t
摘 要 : 出了一种 实 用的永 磁 同步 电动机 无传 感 推 器 矢 量控制技 术 , 用于 负载和 转 动惯 量不可 预测 , 适 但
对 价格成本 要求 比较 敏 感的场 合, 尤其适 用于P M专 MS 用 控制I c的研 制 。由于 未采 用传感 器 , 控制技 术用 于 该 电动机 的 中高速 驱动 , 不包 括低 速 ( 于 5 ) 低 HZ 场合 。 文 章先 从 电动机 起 动的三 阶段 分析讨 论开始 , 合P M 结 MS

基于磁场定向控制的无刷电机控制器

基于磁场定向控制的无刷电机控制器

样 的 电路 ,本 文 不再 对 此原 理进 行 分 析 ,系统 结构
1 引言
电动 车作 为 一种 实 用 的代步 工 具 ,近年 来 发展 迅 速 ,随着 油价 的飞涨 , 电动 车 事业 将 有 的 电机 大部 分 使 用永磁 无刷 直 流
图见 图 1 。
图 1 系统 结构 图
2 1 空 间矢量脉 宽调 制 (V W ) . S P M
S P M 是 通 过 三相 交 流逆 变桥 的 6个开 关 的 VW
2 直 流 无 刷 电机 磁 场 定 向控 制
磁场定 向控制 的相 电流 为正 弦波 ,减 少了 由于换
不 同导通 模 式 产生 不 同 的 电压 基 本 矢量 ,控 制被 选
用 的空 间 电压 矢量 的作 用 时 间 ,使磁 链 空 间 的轨 迹 尽 量接 近 圆形 。
向引起 的噪声 ,在无刷 电机上 的应用越来越 多。
主 芯 片选 用 日本 瑞 萨 半 导 体 的 1 6位 单 片 机 7 F 2 ,芯 片主要 资 源有 :1 99 1 1 K的 F s 、1K的 6 lh a R M、 1 A 0通道 1 0位 AD ( 转换 时 间 25U ) 、 电 . S 机 专 用控 制模 块 、 1 6位 乘 法 器 、3 2位 除 法 器 ;最 短 指 令 周期 5 s 乘 、除 法器 可 满 足 矢量 控 制 运 0m 和
基 于 磁 场 定 向 控 制 的
文 ◎ 华 东 ( 无锡 矽 成微 电子有 限公 司)
摘 要 :介 绍 一 种 应 用 于 电动 车 无刷 电机 控 制 的 正 弦 波控 制 器 ,采 用 磁 场 定 向 控 制 (OC)技 术 , F 与传 统 的无 刷 方 波控 制相 比 ,减 少 了 由于 换 向 引起 的转 矩脉 动 , 电机 运 行噪 声 低 ,提 供 出色 的 转矩 动 态特性。 关 键 词 :无 刷 电机 控 制器 ;磁 场定 向控 制 ; 电流 重构 ;角度 细 分 ;Cak lre变换 ;P r ak变换

一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法[发明专利]

一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法[发明专利]

专利名称:一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法
专利类型:发明专利
发明人:杨俊伟,史旺旺
申请号:CN201710773393.3
申请日:20170831
公开号:CN107733310A
公开日:
20180223
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种适用于异步电机大转矩启动的无速度传感器控制方法,包括:采集电机定子A相、B相电流和逆变器直流母线电压,计算对应C相电流;经过坐标变换得到异步电机定子电流在αβ坐标系下的α轴分量和β轴分量;建立自适应滑模观测器,计算出转子估计旋转角速度、模型电机控制量和电机转子估计磁场位置角;设计电流内环控制器,用滑模控制方法将估计转速直接作为控制量,并通过Lyapunov非线性设计法判断稳定,计算出实际控制量在dq坐标系下的d轴分量和q轴分量;经过坐标变换得到实际控制量在αβ坐标系下的α轴分量和β轴分量;进行SVPWM,得到六路PWM信号实现对异步电机的控制。

本发明基于自适应滑模观测器的转子磁链观测来估计异步电机的转速,不事先获取相位差信息情况下,通过调节模型电机控制量的自适应律参数使得模型电机电流与实际电机电流之间的误差为零,满足实时控制的要求,响应速度更快,能实现电机的大转矩负载状态下直接启动,并削弱抖振。

申请人:扬州大学
地址:225009 江苏省扬州市大学南路88号
国籍:CN
代理机构:南京钟山专利代理有限公司
代理人:戴朝荣
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无轴承异步电机气隙磁场定向的优化控制

无轴承异步电机气隙磁场定向的优化控制
As n hr n u o o y c o o sM tr
Z HENG Jn — n. L U ol f l tcl n nomao n ier g J n s nvr t, h ni g 10 3 C ia S ho e r a a dIfr t nE g ei , i guU i s y Z e j n 2 1 , hn ) oE c i i n n a ei a 2
的有 效 性 。
关键词 :无轴承异步电机 ; 线辨识 ; 在 气隙磁场定 向 ; 模糊控制
中 图分 类 号 : M 3 12 文 献 标 志 码 : 文章 编 号 :6 36 4 (0 )60 1 - T 0 . A 17 - 0 2 1 0 - 50 5 1 0 6
Ai- p- u re t td p i ie nto fBe rnge s r- Ga - x O in a e O tm z d Co r lo a i ls Fl
迫札 再控 制应 闭2 1 3 6 01 8( ) ,
控制与应用技术 E A ^
无轴 承 异 步 电机 气 隙磁 场 定 向 的优 化 控 制 术
郑静 文 , 刘 贤兴 ( 苏大 学 电气信 息工程 学院 , 苏 镇 江 江 江

22 1 10 3)
要: 针对无轴承异步 电机气 隙磁场定 向控 制中转子电阻变化导致磁场定 向不准确 , 影响转子稳 定悬
0 引 言
无 轴承 异步 电机 是集 电机 与磁悬 浮 轴承 于一 体 的新 型 电机 , 用磁 轴承 与 电机结 构 的相似性 , 利 将 悬浮 控制 绕组 叠 绕 在 电机定 子 槽 中 , 悬 浮 控 使
力是无轴承异步电机悬浮控制绕组和转矩控制绕 组产生的气隙磁场相互不平衡 的结果 , 采用气隙

异步电动机转子磁场定向控制系统仿真研究本科毕业论文设计

异步电动机转子磁场定向控制系统仿真研究本科毕业论文设计

本科毕业论文(设计)异步电动机转子磁场定向控制系统仿真研究The Simulation Research on Asynchronous Motor Control System Based on Rotor Field-Oriented独创性说明作者郑重声明:本毕业论文(设计)是我个人在指导教师指导下进行的研究工作及取得研究成果。

尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,毕业论文(设计)中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得辽东学院或其他单位的学位或证书所使用过的材料。

与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。

作者签名:___________ 日期:__ __摘要三电平逆变器因为其可以实现更高的电压等级,输出较少的谐波含量等优势在高压大功率的逆变场合得到了广泛的应用,而转子磁场定向控制是应用最广泛的调速方法。

因此,本文对结合三电平逆变器的异步电机转子磁场定向控制的问题进行了研究。

文中在分析了三电平逆变器的拓扑结构及工作原理和三相异步电机的数学模型、坐标变换的基础上,深入研究了转子磁场定向矢量控制系统的基本原理,设计了磁链和转速双闭环系统并给出了框图。

最后,利用MATLAB/Simulink对系统进行了仿真。

关键词:三电平逆变器;异步电机;转子磁场定向控制;MATLAB仿真The Simulation Research on Asynchronous Motor Control SystemBased on Rotor Field-OrientedAbstractThree-level inverter because it can achieve higher voltage grade, output less harmonic content of advantages in high pressure high-power inverter occasions a wide range of applications, and rotor field-oriented control is the most widely used control method. Therefore, this article chooses three-level inverter induction motor rotor field-oriented control for research.Based on the analysis of the three-level inverter topology structure and working principle and mathematical model of three-phase asynchronous motor, on the basis of the coordinate transformation, the in-depth study of the rotor field-oriented vector control system design, the basic principle of the rotor flux observer, flux and speed double closed loop system. Finally, has completed the design of control system and gives the diagram. MATLAB/Simulink on the system modeling and simulation.Key words:Three-Level Inverter; Asynchronous Motor; rotor field oriented control; MATLAB simulation目录摘要 (I)Abstract (II)一、绪论 (1)(一)课题背景和意义 (1)(二)多电平逆变器的发展概况 (1)(三)异步电机转子磁场定向控制技术综述 (2)1. 交流调速的发展概况 (2)2. 转子磁场定向控制技术的发展概况 (2)(四)课题研究的主要内容 (3)二、二极管嵌位式三电平逆变器 (4)(一)逆变器介绍 (4)(二)三电平逆变器的拓扑结构及工作原理 (4)(三)二极管钳位型三电平逆变器的优缺点 (8)三、异步电机转子磁场定向控制 (9)(一)异步电机动态数学模型与坐标变换 (9)1.三相异步电动机的数学模型 (9)2.坐标变换 (13)3.异步电机在两相任意旋转坐标系上的数学模型 (16)4.异步电机在两相同步旋转坐标系上的数学模型 (18)(二)异步电机转子磁场定向控制 (19)1.异步电机转子磁场定向控制简介 (19)2.转子磁场定向控制的基本原理 (19)3.转子磁链观测模型 (21)(三)异步电机转子磁场定向控制系统 (23)1.异步电机转速、磁链双闭环控制系统 (23)2.转速闭环控制 (24)3.磁链闭环控制 (24)(四)本章小结 (24)四、控制系统仿真分析 (25)(一)MATLAB/Simulink软件介绍 (25)(二)异步电机转子磁场定向控制系统仿真 (25)1.仿真模型 (25)2.仿真结果分析 (25)(三)本章小结 (33)五、结论与展望 (34)参考文献 (35)致谢 (36)一、绪论(一)课题背景和意义为了解决电力紧张的现状,实现节能,需要提高用电设备的效率。

基于ASMO的PMSM无传感器控制系统

基于ASMO的PMSM无传感器控制系统
电气传动 2020 年 第 50 卷 第 1 期
ELECTRIC DRIVE 2020 Vol.50 No.1
基于 ASMO 的 PMSM 无传感器控制系统
陈益 1,赵灿辉 1,马力 1,陈晓宇 2,董海芳 3
(1. 云南昆明供电局,云南 昆明 650011; 2. 南京能迪电气技术有限公司,江苏 南京 210000; 3. 浙江邮电职业技术学院 通信工程学院,浙江 绍兴 312016)
交流伺服驱动系统广泛应用于新能源汽车 和家用电器领域,其中永磁同步电机(PMSM)因 体积小、功率密度高、驱动性能可靠成为交流传 动领域的研究热点,与定子励磁型无刷电机[1-2]相 比,具有结构简单、控制容易的优点。在数字驱 动系统中,磁场定向控制和直接转矩控制技术进 一步提高了交流伺服电机的驱动性能[3]。
传统交流伺服驱动系统中转子位置信息和
转速的获取通常采用位置传感器法。位置传感 器 多 采 用 光 电 编 码 器 、旋 转 变 压 器 和 磁 编 码 器 等 ,该 类 型 编 码 器 虽 能 获 取 高 分 辨 转 子 位 置 信 息,但因其成本高、体积大,制约了在低成本驱 动系统和精密驱动领域的应用,且编码器繁多的 接口线路更易引发位置传感器的故障问题[4- 。 5] 为解决位置传感器的性能限制,文献[6]利用状 态 观 测 器 预 估 电 机 转 子 磁 极 位 置 和 转 速 ,首 次
Key words: permanent magnet synchronous moto(r PMSM);sensorless;adaptive sliding mode observe(r AMSO); field orientation control;phase-locked loop(PLL)

基于转子磁场定向的三相异步电动机变频调速系统

基于转子磁场定向的三相异步电动机变频调速系统

基于转子磁场定向的三相异步电动机变频调速系统沈凤龙;满永奎;王建辉;边春元;陈学海【摘要】文章针对三相异步电动机变频调速系统需满足的性能指标,采用转子磁场定向简化电机的控制,设计了基于非线性解耦方法的电流控制器,实现了定子电压的解耦;利用电流模型估计磁链,设计了三个闭环的电流调节器、磁链调节器和转速调节器,实现电流幅值和相位的准确跟踪以及速度的准确控制;根据设计的系统研制了样机,并进行了性能实验测试.实验结果表明,设计的控制系统具有良好的动、静态特性,控制方案可行,可应用于实际工业现场.【期刊名称】《辽东学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(021)004【总页数】6页(P284-289)【关键词】转子磁场定向;三相异步电动机;变频调速;解耦器;磁链观测器【作者】沈凤龙;满永奎;王建辉;边春元;陈学海【作者单位】辽东学院机电学院,辽宁丹东118003;东北大学信息科学与工程学院,沈阳110004;东北大学信息科学与工程学院,沈阳110004;东北大学信息科学与工程学院,沈阳110004;东北大学信息科学与工程学院,沈阳110004;东北大学信息科学与工程学院,沈阳110004【正文语种】中文【中图分类】TM343.32高精度、高性能的三相异步电机变频调速系统广泛应用于钢铁、煤炭、造纸、起重等领域的工业机械调速;电动汽车、电力机车牵引、磁浮交通、船舶等电驱动以及机电一体化、智能电动机等家用电器节能传动,可大大提高工艺设备能效,具有重要的节能效果[1,2]。

高性能三相异步电动机变频调速系统设计需解决的关键问题有定子电流、电压的解耦、磁链观测器的设计、电机转速的获取、逆变器和电机的一体化控制。

许多学者为解决电流电压分量的耦合进行了深入的研究,常用的有反馈解耦和前馈解耦两种方法,反馈解耦是动态解耦,在高速运行段调节能力下降,系统容易出现不稳定[3-6]。

前馈解耦是稳态解耦,提高了电机在高速段的解耦控制效果,增强系统稳定性。

感应电动机按定子磁场定向控制

感应电动机按定子磁场定向控制
第 18 卷第 2 期 电工技术学报 2003 年 4 月
感应电动机按定子磁场定向控制
Stator Flux Orientated Control of Induction Motors
阮 毅 张晓华 徐 静 朱 峰 陈伯时 (上海大学机械工程与自动化学院 200072)
关键词 : 感应电动机 定子磁场定向 转矩控制 中图分类号 : TM921151 Abstract A new cont rol st rategy of induction motors wit h stator flux orientation t hat combines
t he advantages of bot h Vector Cont rol and Direct Torque Cont rol is presented. According to t he dy2
namic model of induction motors , stator flux and elect romagnetic torque are cont rolled respectively.
The main cont ribution is to cont rol differential of stator flux by compensating voltage drop of stator re2 sistance. The conclusions of t heoretical analysis and experimental research can be summarized as fol2 lows : ①Rotor parameters are not appeared in t he cont rol law , which enhances robust ness of t he sys2 tem ; ②Continuous cont rol is used to avoid torque ripple which is inevitable in bang2bang cont rol.

IPM同步电机扩展反电动势转子自测角研究_陈玉海

IPM同步电机扩展反电动势转子自测角研究_陈玉海

定稿日期:2008-12-20作者简介:陈玉海(1975-),男,山西忻州人,博士生,研究方向为交流电机无传感器控制技术、测试理论及应用。

1引言交流电机无传感器控制技术的研究主要基于电机理想模型和非理想特性的两种方案。

基于电机理想模型的方案最早由Furuhashi 等人于1992年提出,通过检测电机出线端电量,分析电机基波方程中的反电动势、磁链等参数获得转子位置信息,该技术适用于电机中、高速范围转子信息检测,在工业领域已得到广泛应用,但在低速及近零速运行范围由于受电机参数的影响,鲁棒性差,无法满足传动系统的控制要求。

一些学者提出了基于电机非理想特性的方案[1],通过检测某些电机具有的与电机参数无关的凸极效应、齿槽效应、转子偏心和集肤效应等特征来获得转子信息,可在低速甚至零速范围检测转子的位置信息,估计精度取决于检测的准确性和动态性能,与电机的参数无关,系统的鲁棒性得到提高。

针对内插式永磁(IPM )同步电机具有d ,q 轴电感不对称(凸极效应)的特点,采用载波注入法和扩展反电动势检测法相结合的方式构成全速范围的转子位置观测器,实现了全速范围的无传感器控制技术。

2EEMF 数学模型IPM 同步电机定子电压方程从三相静止坐标系变换到d ,q 同步旋转坐标系的动态数学模型为:u s d u s q !"=R s i s d i s q !"+p L s d -ωi s q ωL s q p L s d !"i s d i s q !"+0e 0x!"(1)式中:u s d ,u s q 为定子电压d ,q 轴电感分量;i s d ,i s q 为定子电流d ,q 轴分量;L s d ,L s q 为定子绕组d ,q 轴电感分量;R s 为定子电阻;ω为转速;e 0x 为扩展反电动势;p 为微分算子。

基于凸极效应的反电动势可表示为[2]:e 0x =ωL s d -L s q #$i s d +φf !"-p L s d -L s q #$i s q (2)式中:φf 为等效磁链。

基于MRAS的异步电机无速度传感器直接转矩控制的开题报告

基于MRAS的异步电机无速度传感器直接转矩控制的开题报告

基于MRAS的异步电机无速度传感器直接转矩控制的开题报告摘要:电力电子技术和数字信号处理技术的发展使得直接转矩控制(DTC)成为现代交流异步电机驱动技术的重要方法之一。

然而,在传统的DTC技术中,需要使用速度传感器进行速度测量和控制,这增加了系统的复杂度和成本。

因此,开发一种无速度传感器直接转矩控制技术是非常必要的。

本文将基于模型参考自适应系统(MRAS)提出一种无速度传感器直接转矩控制方法。

首先,文章介绍了DTC技术的基本原理和传统控制方法存在的问题。

然后,介绍了MRAS技术及其在电机控制中的应用。

接着,提出了基于MRAS的无速度传感器直接转矩控制方法的实现步骤和控制框图,并详细阐述了各模块的功能和实现方法。

最后,通过MATLAB/Simulink仿真分析和实验验证,证明了该方法的实用性和有效性。

关键词:直接转矩控制;无速度传感器;模型参考自适应系统;交流异步电机Abstract:The development of power electronics technology and digital signalprocessing technology has made direct torque control (DTC) animportant method for modern AC asynchronous motor drive technology.However, in traditional DTC technology, a speed sensor is required for speed measurement and control, which increases system complexityand cost. Therefore, it is necessary to develop a direct torque controltechnology without a speed sensor. In this paper, a no-speed sensordirect torque control method based on model reference adaptive system(MRAS) is proposed.First of all, this paper introduces the basic principle of DTCtechnology and the problems of traditional control methods. Then, theapplication of MRAS technology in motor control is introduced. Next, the implementation steps and control diagram of the no-speed sensor directtorque control method based on MRAS are proposed, and the functions and implementation methods of each module are detailed. Finally, the practicality and effectiveness of the proposed method are proved byMATLAB/Simulink simulation analysis and experimental verification.Keywords: direct torque control; no-speed sensor; model referenceadaptive system; AC asynchronous motor。

一种新颖的无位置(速度)传感器异步电机直接磁场定向控制策略

一种新颖的无位置(速度)传感器异步电机直接磁场定向控制策略

一种新颖的无位置(速度)传感器异步电机直接磁场定向控制策

金敏捷;金如麟;谭娃
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2002(029)002
【摘要】异步电机直接磁场定向控制可以提高电机的动态响应速度,且其磁链观测环节位于反馈通道,所以具有比间接磁场定向更好的参数不敏感性.另外,传统的方法是利用光电编码器来获得磁链观测需要的速度信号,但在一些恶劣的工况下,安装光电编码器降低了电机的运行可靠性,且提高了电机的成本及体积.本文给出一种新的方法:利用模型参考自适应系统(MRAS)速度估算算法,通过电机终端的电压电流及估算的速度信号来观测磁链信号,从而达到直接磁场定向控制的目的.文章中给出了计算机仿真的结果来验证算法的可行性.
【总页数】5页(P34-38)
【作者】金敏捷;金如麟;谭娃
【作者单位】上海交通大学,200030;上海交通大学,200030;上海交通大学,200030【正文语种】中文
【中图分类】TM3
【相关文献】
1.定子磁场定向控制的异步电机无速度传感器低成本控制系统 [J], 李勇;黄文新;胡育文
2.一种改进的异步电机无速度传感器的直接转矩控制系统 [J], 李鸿彪;曼苏乐
3.一种异步电机无速度传感器间接磁场定向控制策略 [J], 李春菊;刘国荣
4.一种改进型无速度传感器异步电机直接转矩控制系统 [J], 郭春平;王奔;李泰;黄北军
5.异步电机无速度传感器直接转矩控制研究 [J], 李建华
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一种无位置传感器无刷直流电机驱动电路

一种无位置传感器无刷直流电机驱动电路

一种无位置传感器无刷直流电机驱动电路
范承志;王宇峰;林小娥;陈永校
【期刊名称】《微电机》
【年(卷),期】2001(034)003
【摘要】介绍了一种无位置传感器无刷直流电机驱动电路。

通过检测绕组中转子位置的电势信号实现电子换相。

对开关通断引起的脉冲进行处理,以消除位置信号的干扰。

功放电路的控制逻辑由EPROM译码完成,简化了逻辑电路。

延时起动电路保证电机从静止状态实现软起动。

【总页数】3页(P19-20,24)
【作者】范承志;王宇峰;林小娥;陈永校
【作者单位】浙江大学,;浙江大学,;浙江大学,;浙江大学,
【正文语种】中文
【中图分类】TM345;TM301.2
【相关文献】
1.一种基于平均转矩控制的无刷直流电机无位置传感器方法 [J], 孙小丽;邓智泉;王骋
2.一种无位置传感器无刷直流电机控制器设计 [J], 李奎;杨中华;叶劲峰
3.一种基于线电压差积分的无位置传感器无刷直流电机换相误差检测和校正方法[J], 姚绪梁; 林浩; 鲁光旭; 王景芳; 赵继成
4.一种改进的无刷直流电机无位置传感器启动控制策略 [J], 李华栋
5.无位置传感器无刷直流电机驱动电路的研究 [J], 邹继斌;张豫;李宗政;王强;李春廷
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2012年第33卷第3期中北大学学报(自然科学版)V o l.33 N o.3 2011 (总第143期)JOURNAL O F NORT H UN I VERSI TY O F CH I NA(NAT URAL SCI ENCE EDI TI ON)(S u m N o.143)文章编号:1673-3193(2012)03-0324-07异步电机瞬态激励无传感器磁场定向控制研究陈玉海,刘北英,胡正寰(北京科技大学机械工程学院,北京100083)摘 要: 在分析异步电动机瞬态激励数学模型的基础上,提出电流瞬态响应二次测量结果相叠加获得转子位置信息的技术.该技术利用电压源逆变器产生的驱动信号作为激励信号,通过检测PW M逆变器馈电时电机绕组电流瞬态变化来辨识静止状态到较高速时的电机转子信息.采用仿真手段分析逆变器死区时间及电子元件压降的影响,并给出了相应的补偿方式,边界条件为:电机理想对称,逆变器为理想状态.仿真研究表明:由于死区时间t0的影响,电流瞬态响应发生变化,导致工作点漂移.针对3k W/380V/50H z异步电机进行了实验,实测结果验证了该方法实现无传感器磁场定向控制转子位置检测的可行性和优越性.关键词: 异步电机;无传感器磁场定向控制;电压源逆变器;凸极跟踪中图分类号: TM35 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1673-3193.2012.03.020Study on the Transient Excitation of AsynchronousM ach i ne w ith Sensorless F ie ld O riented ControlCH EN Y u-h ai,L I U Bei-y ing,H U Zheng-huan(Schoo l o f M ech an ical Eng ineer i ng,U n i v er sity o f S cience and T echno l o gy B eiji ng,Be ijing100083,Ch i na)Abstract:B ased on ana ly sis o f the m a the m a tic m o de l fo r an induction m ac h ine ex cited by transien t pu lses,a m ethod w as propo sed to ob tain th e ro to r po sition in fo r m a ti o n by superpo sing t w ice sub trac tion o f cu rren t tran sien t sa m ple s.T he ou tpu t o f v o ltag e-sou rce inve rter w ere taken as tested pu lses to i n ject in to the pha se w inding s,and the cur ren t transient chang es o f the m ach ine due to sta to r v o ltag e test pu lses w ere eva lua ted.T hu s ro to r info r m a tion,from its standstill condition to h igh speed condition, w e re ob tained and fu rther i d en tified by m easu ring the cur rent transient slope resu lting from the inv erte r P W M m odu lation.T he d isturb ing o f the i n ter lock dead ti m e and so m e vo ltag e drop s w ere stud ied by si m u la tion s assum ing an i d ea l i n ve rter and an idea l linea r m ach i n e w ith no lo sses.T he com pa rison sw ere m ade o f the si m u lated w av es o f cur ren t transien t change cau sed by e ithe r ex citing pu lses w ith dead ti m e o r the o ne s w ithou t dead ti m e.I t w as found tha t the m a in influen t o f the dead ti m e w as a sh ift in the ope ra ti n g po i n t o f the m ach i n e.A co m pen sation m e tho d w as in trodu ced to reduce distu rb ing har m on ics. T he feasibility and super io rity o f the p roposed m e thod w as ve rified th rough the ex peri m en ta l research conce rn i n g an inducti o n m ach ine w ith pa ra m e ters o f3kW,380V,and50H z.K ey words:asyn c h ronou s m ach ine;senso r less fie ld o r i e n ted con tro l;vo ltag e-source inve rter;sa lien c y-track ing收稿日期:2011-04-02 作者简介:陈玉海(1975-),男,工程师,博士.主要从事交流电机无传感器控制技术、测试理论及应用研究.0 引 言在逆变器馈电的交流电机磁场定向控制中,旋变器、光电码盘等位置传感器安装在电机轴上,以实现磁链/转子位置的检测.然而,这些传感器与电机的机械连接及控制器的电器连接,使整个传动系统的可靠性难以得到保证,同时也增加了系统成本.为此,人们提出去除位置/速度传感器的无传感器磁场定向控制技术.无位置/速度传感器磁场定向控制技术的研究可分为两种策略:基于电机理想模型的方案和基于电机非理想特性的方案.基于电机理想模型的方案[1-2]是通过检测电机出线端电量,分析电机基波方程中的反电动势、磁链等参数获得转子的位置信息[3],如基于数学模型的开环估计,模型参考自适应系统,观测器估计,人工智能方法的估计等.该技术适用于电机中、高速范围的转子信息检测,已在工业领域中得到了广泛的应用;但在低速区及零频附近由于受电机参数的影响,鲁棒性差,无法满足传动系统的控制要求.于是一些学者(K.H y unbae,T .M .W o lbank ,M .Sch rod l 等)提出基于电机非理想特性的方案[4-10],通过检测某些电机具有的与电机参数无关的寄生效应(如凸极效应、齿槽效应、转子偏心和集肤效应等)来获得转子的位置信息.该技术可在低速甚至零频范围检测转子的位置信息,估计精度取决于检测的准确性和动态性能,而与电机的数学模型无关,提高了系统的鲁棒性,一些技术(高频旋转信号注入和高频脉振信号注入)也在工业领域得到了应用.寄生效应的识别需要向电机中注入额外的三相对称电压信号或交变电压信号,以形成高频旋转磁场或脉动磁场,从而得到凸极调制的转子或者磁链空间位置.全速范围的磁场定向无传感器控制需要对寄生效应进行深入的研究,而且在标准电机的常规操作中该效应并不是很明显.文献[11-12]通过检测逆变器馈电时的电流响应,来获得转子或磁链的位置信息.由于感应电机转子位置凸极追踪技术受到多种因素的影响,如定子与转子齿的饱和性凸极[13],转子齿槽效应,逆变器的非线性特性[14-16]以及叠片材料的非对称性等,仍需要对各种因素进行深入的探讨.本文采用电压源逆变器驱动异步电机,利用逆变器脉冲激励的电流瞬态响应来检测转子的位置信息.在逆变器馈电的过程中,死区时间可防止同一桥臂上两个开关器件同时导通发生短路,而电流瞬态响应会受到P W M 死区时间及开关器件导通压降的影响发生畸变[17-18],影响到转子位置检测的准确性,因此有必要对其影响进行分析.文中通过仿真手段分析了理想状态死区时间的影响因素,并提出了相应的解决办法,最后实测得到反映转子位置信息的瞬态电流响应结果.1 瞬态激励数学模型在M T 旋转坐标系中,笼型异步电动机满足磁场定向约束的定、转子电压矩阵方程为uM s u T s 00=R s +L sdd t-k L s L md d t-k L m k L s R s +L s dd tk L m L m dd t L mdd t 0R r +L rd d t(k -p k r )L m(k -p k r )L r R r +L rd d t i M s i T s i m r i tr,(1)式中:u M s ,u Ts 为定子绕组M T 中的电压;i M s ,iT s ,im r ,i tr 分别为定子绕组M T 以及转子绕组m t 中的电流;R s ,R r 为每相的定、转子电阻;L s ,L r 为定子和转子每相的自感;L m 为电机的互感;k 为M T 轴系相对定子的旋转角速度;k r 为电机转子机械角速度;p 为电机极对数;dd t为微分算子.满足磁场定向约束的磁链矩阵方程式为λM s λTs λm r λtr=L s0L m 00L s 0L m L m 0L r 00L mL riM si T s i m r i tr,(2)式中:λM s ,λT s ,λm r ,λtr 分别为链过定子绕组M T 以及转子绕组m t 中的全磁链.异步电机定、转子绕组的阻值R s 和R r 很小,可以忽略.由式(1)和式(2)可得简化后的电压325(总第143期)异步电机瞬态激励无传感器磁场定向控制研究(陈玉海等)矢量方程u M s =e L sd i M s d t +j ke L s i M s +j k r L mL r λM r ,(3)式中:e =1-L 2m/(L s L r ).所以,式(3)可重写为u M s =L M eΔi M s Δf +j k e L s i M s +j k r L mL rλM r ,(4)式中:L M e 为全漏感;定子电流矢量变化Δi M s /Δf 由电流变化Δi M s 在时间间隔Δf 内测得.同时,由恒压源逆变器提供恒定的开关电压矢量u s ,逆变器输入电机绕组的轴向激励信号作用时间短,则k 等于零;同时,在较低转速时,旋转电动势产生的反电动势项j k r (L m /L r )λM r 也忽略不计.则有u M s =L M e Δi M sΔf.(5) 当作用的电压矢量分别是u s1和u s2时,在定子d -q 坐标系中,有L s e =co s θ-sinθsi n θco s θL ed00L e qcos θsin θ-sin θco s θ=L e ,avg +L e ,diff co s 2θL e ,diff sin 2θL e ,d iff sin 2θL e ,avg -L e ,d iff cos 2θ,(6)式中:L e ,avg 和L e ,diff 为交流电机M 轴和T 轴的平均漏感和半差漏感,分别表示为L e ,avg =12(L ed +Le q ),(7)L e ,d iff =12(L e q -L e d ).(8) 在实际系统中,电机非对称性结构将会影响到漏感L s e 对应的相电压,为提取电机气隙的非对称特征,可通过确定瞬态漏感对应的相电压来实现.其边界约束条件为:在脉冲激励的微秒瞬间内,认为由于直流侧母线电容的作用电压为常值不变,定子电阻压降和反电动势通过两次对不同空间上的电压采样来消除;假定电机为理想对称的,瞬态相电流梯度与施加电压的空间位置一致,漏感由向量的形式表示为电压脉冲激励与电流响应共同作用的空间变化量.L s e =u s ΔfΔi s.(9) 通过实测可以证实,即使在对称的电动机运行中,总有微量的偏移存在[18-20],稳态时电机三相感抗也不为对称恒定值,故瞬态漏感可表示为表征电动机理想对称的平均漏感L e ,avg 和表征电机非对称性特征的半差漏感L e ,diff 两部分.事实上,漏感L e,avg 和L e ,diff 很难直接由方程(9)得出,在标准异步电动机中,半差漏感L e ,diff 约为平均漏感L e ,avg 的23%~30%,且传感器的准确性、电机模型的参数误差及工作点变化引起的饱和非对称性等因素都将影响到凸极性的变化.因此,提取非对称信息的有效方法是通过两次对电流瞬态响应的测量,然后进行叠加来消除参数的依赖性和反电动势及信号处理中的模型误差,其措施即为I N FO RM -m easu re m ent 的思想.令L -1e =(L e ,avg +L e ,diff )-1,则两次测量的叠加可表示为ΔI s =L -1e (u Ⅱs -u Ⅰs )d f ,(10)式中:ΔI s =d i Ⅱs -d i Ⅰs ,上标“Ⅰ”和“Ⅱ”分别表示对第1次和第2次PWM 激励脉冲及对应瞬态电流响应的测量结果;L -1e 为漏感L e 的逆运算.两次测量结果的差值可表示为变量f 的函数,设两次瞬态测量的时间间隔Δt 很短,则方程(10)可转化为f =1(u Ⅱs-u Ⅰs )ΔI s Δf.(11) 若三相绕组上的激励为对称的脉冲激励,则不同方向上的电流阶跃响应可合成为同一向量,从而消除表示对称信息的平均漏感L e ,avg ,得到含转子位置信息的测量结果.2 瞬态激励及信号处理前面分析的前提条件是假定对电机馈电的逆变器为理想状态.然而在逆变器对电机馈电的过程中,注入脉冲激励时可能产生由于逆变器的非理想特性(死区时间以及晶闸管、二极管的压降等)所引起的干扰谐波,这些扰动给转子位置信息的提取造成了困难,其中起主要作用的是死区时间.在实际驱动系统中,死区时间的插入是为了防止同一桥臂的两个开关器件同时导通引起短路而设置的一段切换延时时间,这里采用仿真的手段研究死区时间对I NVERTER 激励时控制系统的影响.选取预定义的电压脉冲来描述电机的瞬态激励,脉冲序列的选择如下:由标准的PWM 实现电机的基波激励,PWM 停止后,插入脉冲激励,图1为电机与逆变器理想状态下的激励及电流响应的仿真结果,PWM 逆变器激励信号无死区时间,理想电机.开关序列在t =0时刻开始,此时逆变桥上桥臂关断,下桥臂导通,对应开关序列(000)状态;时间段t =0~100μs 为瞬态激326中北大学学报(自然科学版)2012年第3期励的前期调整时间,在t =100μs 时刻,逆变器的输出变为开关序列(011)状态,输出状态为-A ,依次类推为+A ,-A .所采用的脉冲序列为-A (100μs),+A (200μs),-A (400μs).由图1(b )中的相电流响应可以发现总的电流变化为零.在t =200μs 时刻,A 相电流偏置约为-0.05A 左右,而B 相与C 相偏置约为0.25A 左右;在t =400μs 时刻,A 相电流偏置约为0.05A 左右,而B 相与C 相偏置约为-0.25A 左右,仍遵循电流约束条件i A +i B +i C =0.图1 PWM 激励脉冲及瞬态电流响应仿真结果F i g .1 S i m u lati on resu lts o f i n verter ou tpu t voltage pu l s es an dtrans i en t cu rren t respon se图2为带P W M 死区时间的PWM 激励脉冲及基波电流响应仿真曲线.为探讨逆变器死区时间对瞬态电流响应的影响,这里把死区时间人为放大,死区时间t 0=20μs ,模型采用理想电机和逆变器馈电特性,基波相电流的方向设定为60°时的C 相负方向.图中只给出脉冲序列作用时的电流变化,没有考虑电流给定值-C 的制约而直接从0值时开始.可发现,死区时间使得电机实际值与给定值之间有了偏差.当选择基波电流相量的方向为-A 相对应的给定值时,脉冲激励还未充分完成,电流瞬态值发生了偏移,瞬态脉冲的激励从t =0μs 开始,在点t =500μs 时结束.图1和图2中的电流响应有明显的不同,虽然两种激励信号都为空间对称的,但图2中的定子电流发生了明显的偏移,其原因可由死区时间来解释.在图1中,对应PWM 激励的A 相电流响应顺序为0,-A ,+A ,-A ,对应时间长度为100μs ,100μs ,200μs 和100μs ;而图2中相电流的响应顺序为0,+C ,-A ,-B ,+A ,+C ,对应的时间长度为100μs ,20μs ,80μs ,20μs ,180μs ,20μs .激励过程中死区时间的存在使得基波激励的工作点偏离原点.图2 P W M 激励脉冲及瞬态电流响应仿真结果F i g .2 S i m u l ation resu lts of i nverter ou tpu t vo ltag e pu lses andtran sien t cu rren t respon se图3给出了空间复平面内瞬态相电流变化仿真曲线.其中:水平面表示复平面中瞬态相电流的变化,垂直轴表示时间轴线,曲线1为对应逆变桥开关变化时的空间电流瞬时值,曲线2为影射到水平复平面上的电流响应情况,曲线3为影射到右侧复面上的电流瞬时值.当电流响应到达t =500μs 时,其对应位置应该回到曲线2对应的水平复平面的原点,而实际情况却发生了漂移,327(总第143期)异步电机瞬态激励无传感器磁场定向控制研究(陈玉海等)这从曲线3上可以看出来.在该工作点,死区时间成为主要的影响因素,整个脉冲序列中,选择电流相位的方向到-C 所在扇区时,基波激励的工作点仍未回原点.水平复平面上,电流值的偏移由原点(t =0μs )开始直到时刻t =500μs .通过比较两个特殊时刻(t =300μs 和t =500μs)的电流值,从而得到瞬态电流的跃变.在该激励中选t =300μs 和t =500μs 时刻为合适的采样点.采用电流变化的两次测量,可消除压降R s i s 和反电动势项对测量结果的影响,也证实了方程(5)推导过程的合理性;同时可突出其它因素的影响,如饱和性凸极,转子齿槽和转子非对称性等瞬态感抗的影响因素,通过选取合适的滤波器来实现对特定凸极的再现.图3 脉冲激励时电流瞬态响应空间位置F i g .3 S pa tial trace o f tran sien t cu rren t respon sedu ring pu lse sequ en ce3 瞬态电流测量及凸极性分析实验用电机参数如表1所示,电机工作状态为空载.主控制器采用T I 公司的DSP 芯片TM S 320F240,采用电压源逆变器SV PWM 馈电,逆变桥为智能功率模块PM 75RSE 120,调制频率为10kH z ,死区时间t 0=6μs .表1 电机参数Tab .1 M ach i n e p aram eter 电机参数额定频率/H z额定电压/V 额定电流/A 数值50380 6.8电机参数额定功率/k W额定转速r /m i n 额定转矩/(Nm )数值31430 2.3电机参数极数定子槽数转子槽数数值43626 图4所示为标准异步电机瞬态测量空间曲线,该数据由陷波滤波器对相电流滤波生成.图4(a)中,曲线1为电流响应在空间复平面上的实测结果,曲线2为映射到水平复平面上的瞬态响应结果.图4(b)为图4(a )中水平复平面上的局部放大图.时间轴由-4s 开始是为了方便识别空间曲线及水平复平面上的映射曲线,实际采样从t =0s 开始.图4 饱和性凸极和齿槽凸极叠加调制实测结果F i g .4 S up erpos iti on of the salien cies cau sed by spa tial satu ra tion and ro tor s l o tting 结果表明:存在基于非对称性的调制结果,大圆环为主磁链饱和引起的空间凸极调制结果(图中“饱和”字样所指位置),其旋转频率为基波频率的两倍,叠加在它上面的是更高频率的齿槽谐波对应的电流响应,由转子的槽谐波产生,在虚轴上有偏移(“偏移”字样所指位置)存在,该偏移量328中北大学学报(自然科学版)2012年第3期由电机三相绕组的非对称性、传感器的非线性以及转子偏心等因素产生,在实际的无传感器控制系统中,可通过反馈的方式将其消除.在实验结果中存在表征饱和性凸极的2次谐波(对应幅值约为0.55)和齿槽效应引起的20次谐波(对应幅值约为0.1),该信号可成为磁场定向所需的位置信息.由于采用逆变器瞬态激励的响应结果作为转子位置的估计策略,使得这种估计方法脱离了常规槽谐波法低速段估测精度和动态性能的影响.4 结 论在分析电压源逆变器馈电瞬态激励的基础上,利用寄生效应的非对称性,实现了电流瞬态响应二次测量结果相叠加的转子位置检测技术.为防止开关器件的导通压降及非线性对位置信号估测的干扰,并避免直流侧短路的发生,采用仿真手段分析了无死区时间和带死区时间时的电流瞬态响应,通过设置特定的采样点有效地消除了逆变器特性和反电动势及信号处理引起的模型误差.最后,在实验平台上进行了实测,实测结果反映出了转子槽凸极和饱和性凸极成分在内的寄生效应.基于瞬态激励的凸极追踪法对电机参数的变化不敏感,对外界干扰也有很好的鲁棒性,具有良好的应用前景.参考文献:[1]K o j abadiH M.S i m u lation and ex pe r i m en ta l stud i e s o fm ode l re fe ren ce adapt i v e sy s tem fo r senso r-less induc ti o n m o to r d rive[J].S i m u lation M ode ling P ractice and T heo ry,2005,13(6):451-464.[2]M akou f A,B enbou zi d M E H,D iallo D.A pr actica lschem e fo r induc ti o n m o to r speed senso r l e ss fie l d-o riented co ntro l[J].IEEE T 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