永磁同步电机无位置全速控制ppt课件
永磁直线同步电机全速无位置传感器控制
了高频信 号 注入 法和 增广扩展 卡 尔曼滤 波算 法复合 的估计 算法 。在起 动和低 速 时采 用 高频信 号 注
入法，在 中高速时采用增广扩展卡尔曼滤波法 ，在过渡区域采用高频信号注入 法和增广扩展卡 尔曼
滤 波算 法融合 的 方法 ，实现从 零速 到 高速 全速 范 围 内高精 确 度 无位 置 传 感 器控 制 。仿 真 和 实验 结
（Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｎｈｕｉ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈｕ ２４１０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｌｉｎｅａｒ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ（ＰＭＬＳＭ），ａ ｓｉｎ·
（安徽工 程大学 电气工程学院 ，安徽 芜 湖 ２４１０００）
摘 要 ：针 对 永磁 直线 同步 电机无位 置 传感 器控 制 时 ，单一 的位 置估 计 算法难 以在 宽 范 围 内精确 估
计动 子速 度和 位置信 号 的 问题 ，为 了进 一步 适应 直 线 电机往 复运 动 、速 度 变化 范 围 大的特 点 ，提 出
提 娟 （１９９１－ ），女 ，硕 士研 究 生 ，研 究 方向 为 直线 电机 无 传 感 器 控 制 技 术 ；
高文根 （１９７３一 ），男 ，硕 士 ，讲 师 ，研 究方 向 为 电机 运 动 控 制 ； 陈 其 工 （１９６１一 ），男 ，硕 士 ，教 授 ，硕 士导 师 ，研 究方 向 为运 动 控 制 理 论 。 通讯 作者 陆华 才
第 ４期
陆 华才 等 ：永 磁直 线 同步 电机全 速 无位 置传 感器 控制
《永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制技术的研究与实现》范文
《永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制技术的研究与实现》篇一一、引言永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）是一种重要的电动传动系统部件，因其具有高效率、高功率密度和良好的调速性能等优点，被广泛应用于工业、汽车、航空航天等领域。
然而，传统的PMSM控制系统通常需要使用位置传感器来获取电机的位置信息，这不仅增加了系统的复杂性和成本，还可能降低系统的可靠性和稳定性。
因此，无位置传感器控制技术成为了近年来研究的热点。
本文旨在研究并实现永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制技术，以提高电机控制系统的性能和可靠性。
二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机的基本原理是利用永磁体产生的磁场与定子电流产生的磁场相互作用，产生转矩，使电机转动。
PMSM的转子不需要外部供电，具有结构简单、运行可靠等优点。
然而，要实现电机的精确控制，必须准确获取电机的位置和速度信息。
传统的PMSM控制系统通过位置传感器来获取这些信息，但无位置传感器控制技术则通过电机内部的电气信号来估算电机的位置和速度。
三、无位置传感器控制技术无位置传感器控制技术主要通过电机内部的电气信号来估算电机的位置和速度。
常见的无位置传感器控制技术包括基于反电动势法、模型参考自适应法、滑模观测器法等。
本文采用基于反电动势法的无位置传感器控制技术，通过检测电机的反电动势来估算电机的位置和速度。
四、全速度范围无位置传感器控制策略为了实现永磁同步电机全速度范围的无位置传感器控制，需要采用合适的控制策略。
本文采用基于矢量控制的策略，通过实时调整电机的电压和电流来控制电机的位置和速度。
在低速阶段，采用初始位置估算和误差补偿技术来提高位置的估算精度；在高速阶段，则采用反电动势法来准确估算电机的位置和速度。
此外，还采用了自适应控制技术来应对电机参数变化和外部干扰的影响。
五、实验与结果分析为了验证本文所提出的无位置传感器控制技术的有效性，进行了实验验证。
无位置传感器永磁同步电动机矢量控制系统综述
１基 于基波励磁和反 电动势的估测方法
这 些 方法 主 要 是基 于 电 动机 的电流 电压模 型 ， 通过基 本 的电磁关 系或 反 电动势来 估测 转子 位置及
转速 ， 动态性能较好 ， 最低转 速可达到每分钟几 十 转， 低于此转速范围时由于电信号受噪声干扰 ， 定子 电阻 随温升 变化 ， 电流 反馈 环 节 的直 流 补偿 及 漂 移 等原因， 估测精度会大大下降。 １１ ． 基于永磁同步电动机电磁关系的估算方法 永磁 同步电动机的电流、 电压信号 中包含有 电 动机的转速及转子位置信息 ， 我们可以通过检测电
模型参考 自 适应方法 中使用弱磁控制技术和解耦控 制技术改善 了控制系统低速段和高速段 的估计 精 争 并 舸¨ 厂 Ｌ — 划
度， 扩大 了 电动机 的调速 范 围。 １３扩展 卡尔 曼滤波 器 ．
型 扩展卡尔曼滤波器（ Ｋ ） Ｅ Ｆ 是线性系统状态估计 圈
●
基于永磁同步电动机电磁关系的估算方法仅依 赖于电动机的基波方程 ， 计算简单 ， 易于工程实现， 但 这些 方法 大多工 作 在 开 环模 式 下 ， 电机 受 到 噪 在 声干扰 ， 由于温升 、 磁饱和效应等导致的电动机参数
为参考模 型 ， 以电流模 型为 可调模 型 ， 据 Ｐｐｖ 根 ｏｏ 超
际值非常接近 ， 由估算值构成的闭环系统在宽调速
范 围 内具 有 良好 的特性 。但扩展 卡尔 曼滤 波器 的算
法复杂 ， 需要高阶矩阵求逆运算 ， 计算量相当大。而
且这 种方 法是建 立在 对系 统误差 和测 量噪 声 的统 计
Ｃ Ｎ ｕ ｎ － ｕ ， ＥＮＧ Ｍ ｉ ＷＥ ｉ ｎ － ｏ ｇ ＨＥ Ｇ ａ ｇ ｈ ｉ Ｚ ｎ， ＩＬ ａ ｇ ｈ ｎ
永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述
永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述【摘要】永磁同步电机无位置传感器控制技术是当前研究领域的热点之一。
本文通过对该技术进行综述，首先介绍了永磁同步电机控制技术的概况，然后详细分析了无位置传感器控制策略、基于模型的控制方法、基于适应性方法的控制技术以及基于滑模控制的应用。
在展示了这些控制技术的优势和特点的也指出了在实际应用中面临的挑战和需改进的地方。
我们对研究进行了总结，展望了未来的发展趋势，并提出了应对挑战的策略。
通过本文的研究，希望能够为永磁同步电机无位置传感器控制技术的进一步发展提供参考和指导。
【关键词】永磁同步电机，无位置传感器，控制技术，模型控制，适应性方法，滑模控制，研究总结，发展趋势，挑战与应对策略1. 引言1.1 研究背景永磁同步电机是一种具有高效率、高性能和广泛应用的电机类型，其在许多领域中得到了广泛的应用。
传统的永磁同步电机控制方法需要利用位置传感器来获取电机转子的位置信息，这增加了系统的成本和复杂性。
为了克服这一问题，无位置传感器控制技术应运而生。
无位置传感器控制技术通过利用电流和电压的反馈信息，结合适当的控制策略，实现对永磁同步电机的精准控制。
这种技术不仅可以降低系统成本，还可以提高系统的鲁棒性和稳定性。
研究永磁同步电机无位置传感器控制技术具有重要的理论和实际意义。
本文旨在对永磁同步电机无位置传感器控制技术进行综述和总结，系统地介绍这一领域的研究现状和发展趋势，为相关领域的研究人员提供参考和借鉴。
通过对相关文献和案例的分析和总结，为进一步推动永磁同步电机无位置传感器控制技术的发展提供理论支持和实践指导。
1.2 研究目的永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究目的是为了探索在没有位置传感器的情况下，如何实现对永磁同步电机的精准控制。
通过研究不依赖位置传感器的控制策略和技术，可以降低系统的成本和复杂度，提高系统的稳定性和可靠性。
研究无位置传感器控制技术还可以拓展永磁同步电机在各种应用中的适用范围，推动新能源车辆、工业制造等领域的发展。
《永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制技术的研究与实现》
《永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制技术的研究与实现》一、引言随着科技的不断进步，永磁同步电机（PMSM）在工业、汽车、家电等领域的应用越来越广泛。
而传统控制技术常常需要安装位置传感器来提供电机的实时位置信息，这既增加了系统的复杂性又增加了成本。
因此，无位置传感器控制技术逐渐成为研究热点。
本文将探讨全速度范围无位置传感器的控制技术及其在永磁同步电机中的应用与实现。
二、无位置传感器控制技术的理论基础1. 基本原理无位置传感器控制技术主要通过检测电机电压、电流等电气量，结合电机模型和算法来估计电机转子的位置和速度。
它避免了使用传统的位置传感器，简化了系统结构，降低了成本。
2. 控制算法常见的无位置传感器控制算法包括反电动势法、模型参考自适应法、滑模观测器法等。
这些算法在电机运行的不同阶段有不同的适用性，可以根据电机的实际运行情况选择合适的算法。
三、全速度范围无位置传感器控制技术的实现1. 启动阶段在电机启动阶段，由于没有转子位置信息，需要采用特定的启动策略。
常见的启动策略包括预定位法、转矩辅助启动法等。
这些方法可以在电机启动阶段提供足够的转矩，使电机顺利启动并进入正常运行状态。
2. 运行阶段在电机运行阶段，根据电机的实际运行情况选择合适的无位置传感器控制算法。
例如，在低速阶段可以采用反电动势法来估算转子位置；在高速阶段则可以采用模型参考自适应法或滑模观测器法等更精确的算法。
同时，为了保证系统的稳定性，还需要对控制算法进行优化和调整。
四、实验与结果分析为了验证全速度范围无位置传感器控制技术的有效性，我们进行了大量的实验。
实验结果表明，该技术能够在全速度范围内实现电机的稳定运行，且具有较高的控制精度和动态性能。
与传统的有位置传感器控制系统相比，无位置传感器控制系统具有更高的可靠性、更低的成本和更简单的结构。
五、结论与展望本文对永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制技术进行了深入研究与实现。
实验结果表明，该技术能够在全速度范围内实现电机的稳定运行，具有较高的控制精度和动态性能。
同步磁阻电机无位置控制方法_解释说明以及概述
同步磁阻电机无位置控制方法解释说明以及概述1. 引言1.1 概述同步磁阻电机是一种在工业和家庭应用中广泛使用的电机，具有高效率、低噪音和可靠性等优点。
然而，在传统的同步磁阻电机位置控制方法中，需要准确测量电机转子的位置信息，这增加了系统复杂度和成本。
为了解决这个问题，无位置控制方法应运而生。
1.2 文章结构本文将首先介绍同步磁阻电机的基础知识，包括电机结构、工作原理和特点等。
然后，分析传统的同步磁阻电机位置控制方法及其存在的问题。
接下来，详细介绍无位置控制方法，并着重讲解实施这种方法所涉及的关键技术，包括磁场观测与定位算法、控制器设计和参数调节策略以及反馈系统构建与优化技巧。
随后，通过实验结果分析与讨论验证所提出的无位置控制方法的有效性，并展望其在实际应用领域中的前景。
最后，总结文章主要研究结论，并提出存在问题改进方向和未来研究重点建议。
1.3 目的本文的目的是提出一种同步磁阻电机无位置控制方法，通过对电机内部磁场的观测和定位算法，以及优化反馈系统和控制器设计，实现精准控制而无需测量电机转子位置信息。
这将降低系统成本和复杂度，并提高同步磁阻电机在各个领域中的应用性能以及工作效率。
同时，通过实验结果分析与讨论来验证所提出方法的有效性，并对其在实际应用中的前景进行展望。
2. 同步磁阻电机无位置控制方法解释说明：2.1 同步磁阻电机基础知识同步磁阻电机是一种特殊的交流电机，其运行原理是通过定子和转子之间的磁场相互作用来实现能量转换。
与传统的感应电机相比，同步磁阻电机具有更高的效率、较低的噪音和振动以及更好的动态响应性能。
2.2 传统的同步磁阻电机位置控制方法传统的同步磁阻电机位置控制方法主要基于对转子位置进行监测和反馈控制。
通常使用编码器等位置传感器来获取转子位置信息，并通过PID控制算法来实现精确控制。
然而，这种传统方法依赖于精确的位置测量，并且在某些应用中可能存在复杂性和成本方面的限制。
2.3 无位置控制方法介绍无位置控制是一种与传统方法不同的控制策略，它不需要直接监测和反馈转子位置信息。
永磁同步电机矢量PPT课件
bM ba Lbb M bcibfcos2 (/3)
c M ca M cb Lccic cos2 (/3)
工作原理及其控制方法
两相静止坐标系下的数学模型
三相静止坐标系到两相静止坐标系的变换 矩阵（即Clark变换）
back
矢量控制原理
矢量控制系统的基本思想： 在普通的三相交流电动机上设法模拟直流
电机转矩控制的方法，在转子磁链定向的 坐系上，将电机定子电流矢量分解成产生 主磁场的励磁电流分量和产生转矩的转矩 电流分量且励磁电流的方向定位于永磁磁 链上，并使得两个分量相互垂直，彼此独 立，然后分别进行控制。
矢量控制原理
借助于坐标变换，将各变量从三相静止坐 标系变换到跟随转子同步旋转的两相旋转 坐标系上。然后站在同步旋转坐标系上观 察，电机的各个空间矢量都变成了静止矢 量，在同步旋转坐标系上原来的交流量也 就变成了直流量。通过对这些直流量的控 制就能使交流电机达到直流电机的控制性 能。
对于SPMSM而言，Ld Lq 则式T en (fiq (L d L q)id iq)
back
矢量控制原理
id 0 控制方法的实现
MATLAB的仿真分析
模型
700 Speed Ref
Step
Tm
is_abc (A)
PI
iqref
iabc v a
A
<Rotor speed wm (rad/s)>
4
m
idref
vbB0iab源自r iorefiref v c
C
4 <Rotor angle thetam (rad)>
工作原理及其控制方法
PMSM的空间矢量图
永磁同步电机无位置传感器矢量控制PPT.
转速阶跃给定时dq 轴电流瞬态波形
随着转速的升高，交直轴电流的 动态过渡过程越来越长。
02 电流环控制器设计
电流环+ 等效控C s制 器U为s ： Gs
Y s
+
- Y s*
Y s*
U s C s
Gs Y s
- - F s =F结PI s论 +F：dec表s明= qRs轴s +0上 L的s 电Gˆ s流Rs s 0+波 L动s +对d0轴sr L电s 流无0sr L影s 响，实现GFˆ 了ss dq轴电流的
Rs
i i
+2r
L信波Lcsois器号n22来，rr 实需LL现要csoins信使22号rr用 分ii多 离个。r滤f
f sinr cosr
01 主要工作
转速环
电流环
r*
控制器
PI
iq*s
控制器
PI
d , q u
②
r
在中高速段，研究id*s了 0
u
④ 针对P全I 速范围 内
一种具有电机参数在 的无位置传感器
i
uq +
-a b c
ib 态耦合关系。
1
iq
-
r f
Rs sLs
PMSM
PMSM矢量控制框图
02 电流环控制器设计
为 了 观 察 电 机 d-q 轴 电 流 的 耦 合
影响，进行了仿真分析。图所示 的工况为初始转速为零，在0.2s 时 刻 转 速 阶 跃 给 定 为 0-300rad/s ， 在0.4s时刻给定 300-600 rad/s 的 转 速 阶 跃 ， 在 0.6s 时 刻 给 定 600900 rad/s转速阶跃。
永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述
永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述【摘要】永磁同步电机无位置传感器控制技术是近年来的研究热点之一，本文对该技术进行了综述。
在介绍了研究动机、研究目的和研究意义。
在详细阐述了永磁同步电机的基本原理、无位置传感器控制技术的发展历程、研究现状、关键技术以及应用领域。
在展望了该技术的发展前景，提出了研究的不足之处和未来研究方向。
通过本文的综述，读者可以全面了解永磁同步电机无位置传感器控制技术的最新进展和未来发展趋势。
【关键词】永磁同步电机、无位置传感器、控制技术、研究动机、研究目的、研究意义、基本原理、发展历程、研究现状、关键技术、应用领域、发展前景、不足之处、未来研究方向1. 引言1.1 研究动机无位置传感器控制技术能够实现永磁同步电机的高性能运行，减少系统成本和提高可靠性。
深入研究永磁同步电机无位置传感器控制技术，对于推动永磁同步电机技术的发展，提高系统的性能表现具有重要的意义。
在实际应用中，永磁同步电机无位置传感器控制技术的发展也将对工业自动化、电动汽车、风力发电等领域产生深远的影响。
本文旨在系统总结永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究现状和关键技术，为这一领域的进一步研究和应用提供参考和指导。
1.2 研究目的本研究的目的在于系统地总结永磁同步电机无位置传感器控制技术的发展历程、研究现状和关键技术，探讨该技术在不同应用领域中的实际应用情况，并展望未来的发展趋势。
通过深入研究和分析，我们旨在为永磁同步电机无位置传感器控制技术的进一步发展提供参考和指导，为工业应用和科研领域提供有力支撑。
通过本研究，我们希望能够为提高永磁同步电机的控制性能和降低系统成本做出贡献，促进我国永磁同步电机无位置传感器控制技术的创新与发展。
1.3 研究意义永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究意义在于推动电机控制技术的发展和应用。
随着科技的不断进步，对电机系统的性能要求越来越高，传统的位置传感器在一些特殊环境下会受到限制，而无位置传感器控制技术可以有效地解决这一问题。
同步磁阻电机及其控制技术的发展和应用
同步磁阻电机及其控制技术的发展和应用摘要:本文简单介绍了同步磁阻电机（SynRM)的运行原理。
追溯同步磁阻电机的发展历史，总结了同步磁阻电机的结构和运行特点。
根据同步磁阻电机的特点结合目前国内外研究现状讨论了同步磁阻电机现有的几种高性能控制方法.最后根据同步磁阻电机当前的研究进展结合其取得的优越性能介绍了其在电动汽车和高速发电等领域的应用.关键词:同步磁阻电机1同步磁阻电机的原理SynRM 运行原理与传统的交、直流电动机有着根本的区别，它不像传统电动机那样依靠定、转子绕组电流产生磁场相互作用形成转矩,而遵循磁通总是沿着磁阻最小路径闭合的原理，通过转子在不同位置引起的磁阻变化产生的磁拉力形成转矩。
SynRM 在dq 轴系下的电压、磁链、电磁转矩和机械运动方程为：电压方程：（1）磁链方程：（2)电磁转矩方程：(3）Ld、Lq为绕组d、q轴电感;Rs为定子绕组相电阻；ωr为转子电角速度;为定子d、q 轴磁链，为电机极对数;β为电流综合矢量与d轴之间的夹角[1]。
2同步磁阻电机的发展历史早在二十世纪二十年代Kostko J K等人提出了反应式同步电机理论［2］，M．Doherty 和Nickle 教授提出磁阻电机的概念，此后国外关于许多专家和学者对同步磁阻电机的的能、转子结构和控制方法进行较深入研究。
早期的同步磁阻电机由一个无绕组凸级转子和一个与异步电机类似的定子组成。
在转子轭q轴方向加上两道气隙，以增加q 轴磁阻。
利用d -q 轴的磁阻差来产生磁阻转矩。
转子周边插上鼠笼条以产生异步起动转矩。
然而，由于该异步转矩的作用, 又将引起转子震荡而难以保证电机正常运行。
六十年代初, 出现了第二代同步磁阻电机它利用块状转子结构来增加d-q 轴磁阻差，同时不用鼠笼条来起动转矩, 而直接靠逆变器变频来起动，从而减轻了转子震荡现象[3]。
然而, 为产生足够的磁阻转矩, 需要定子侧有较大的励磁电流, 致使该电机功率因素和效率都很低，从而影响了该种电机的推广使用。
永磁同步电机无位置传感器矢量控制课件
• 引言 • 永磁同步电机基础 • 无位置传感器技术 • 无位置传感器矢量控制策略 • 实验与分析 • 结论与展望
01 引言
研究背景与意义
背景
随着电力电子技术、微电子技术和计算机技术的飞速 发展，交流伺服系统在高性能的伺服系统领域得到了 广泛的应用。而永磁同步电机(PMSM)由于其高效、 高性能、高精度的特点，在交流伺服系统中得到了广 泛的应用。然而，对于PMSM矢量控制，一般需要使 用位置传感器来检测电机的位置，这不仅增加了系统 的成本，也降低了系统的可靠性。因此，研究无位置 传感器矢量控制技术对于提高交流伺服系统的性能、 降低成本、提高可靠性具有重要意义。
观测器算法设计与分析
算法设计
观测器算法是一种通过对系统状态进行估计和预测来实现控制的方法。在无位置传感器控制中，观测器算法被用 于估算电机的位置和速度等信息。常见的观测器算法包括卡尔曼滤波器、扩展卡尔曼滤波器、粒子滤波器等。
分析
观测器算法的设计与分析是实现无位置传感器控制的关键之一。通过对观测器算法的误差进行分析和优化，可以 提高估算的准确性，从而提高电机的控制性能。同时，还需要考虑观测器算法的稳定性和实时性要求，以满足实 际应用的需求。
对于不同类型和结构的永磁同步电机 ，无位置传感器矢量控制策略的具体 实现方法也需要进行相应的调整和优 化。
未来研究可以探索新的无位置传感器 检测技术，提高检测精度和可靠性， 进一步简化电机控制系统结构。
THANKS 感谢观看
研究现状与发展
要点一
现状
目前，对于PMSM的无位置传感器矢量控制技术，已经有 很多研究者和企业进行了研究和开发。其中，最为常见的 算法包括基于反电动势的无位置传感器矢量控制、基于磁 通观测器的无位置传感器矢量控制、基于智能控制的无位 置传感器矢量控制等。这些算法在性能上各有优劣，但都 能够实现PMSM的无位置传感器矢量控制。
永磁同步电机矢量控制ppt课件
18
a) 稳态矢量图
b) 相量图
图3-9 面装式PMSM矢量图和相量图
19
此时，可将式(3-17)直接转换为
U s Rs Is jωs Ls Is jωsΨ f Rs Is jωs Ls Is jωs Lm If Rs Is jωs Ls Is E0
fC
(3-4)
式中， fA 、 fB 和 fC 分别为永磁励磁磁场链过 ABC 绕组产生的磁链。
12
同电励磁三相隐极同步电动机一样，因电动机气隙均匀，故 ABC 绕组
的自感和互感都与转子位置无关，均为常值。于是有
LA LB LC Ls Lm1 式中， Ls 和 Lm1 分别为相绕组的漏电感和励磁电感。另有
3.1.1 转子结构及物理模型
永磁同步电动机是由电励磁三相同步电动机发展而来。它用永磁体代替了电 励磁系统，从而省去了励磁线圈、集电环和电刷，而定子与电励磁三相同步电动 机基本相同，故称为永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor， PMSM)。
用于矢量控制的 PMSM，要求其永磁励磁磁场波形是正弦的，这也是 PMSM 的一个基本特征。
B (Lsσ Lm ) iB fB
C
iC fC
(3-9)
同三相感应电动机一样，由三相绕组中的电流 iA 、iB 和 iC 构成了定子电流矢 量 is （如图 3-6b 所示）。
14
同理由三相绕组的全磁链可构成定子磁链矢量 ψs ，由 fA 、 fB 和 fC 可构成转子磁链矢量 ψf ，即有
图 3-6b 中，将永磁励磁磁场轴线定义为 d 轴，q 轴顺着旋转方向超 前 d 轴 90°电角度。 fs 和 is 分别是定子三相绕组产生的磁动势矢量和定 子电流矢量，产生 is ( fs ) 的等效单轴线圈位于 is ( fs ) 轴上，其有效匝数为 相绕组的 3 2 倍。于是，图 3-6b 便与图 1-17 具有了相同的形式，即面 装式 PMSM 和三相隐极同步电动机的物理模型是相同的。
基于磁链观测的永磁同步电机无位置传感器控制
基于磁链观测的永磁同步电机无位置传感器控制摘要：本文从同步旋转坐标系的电机模型出发，推导了永磁同步电机定子磁链计算方法，应用一种速度自适应积分器，从理论上消除了积分器的直流偏置和初始相位问题。
搭建了基于磁链观测器的无位置传感器控制系统模型，分别对磁链观测器的磁链观测、速度和转子位置估算、动态和负载突变过程进行仿真分析，验证了该磁链观测器算法的可行性。
搭建了基于RT-LAB的控制系统实验平台，分别对启动过程、磁链观测以及速度和位置估算进行了实验验证，验证了磁链观测算法的正确性。
仿真和实验结果表明：该磁链观测器能够快速、准确地跟随电机转子的位置和速度，系统响应快、鲁棒性强。
关键字：永磁同步电机；磁链观测器；无位置传感器；RT-LAB引言永磁同步电机因其具备高效率、高精度、结构简单、转动惯量低等特点，近年来在电动汽车、航空航天、工业自动控制领域获得了广泛应用。
但是，电机机械传感器限制了永磁同步电机在高性能场合的应用，因此永磁同步电机无位置传感器控制技术成为研究重点。
电机无位置传感器控制系统是指利用电机绕组中的相关电信号，结合永磁同步电机数学模型，应用合适算法来估算转子的位置和转速，从而代替机械传感器来实现电机的控制。
本文应用磁链观测器来估算PMSM速度和转子位置，同时采用速度自适应环节来补偿纯积分环节的直流漂移和相位延迟，给出了基于磁链观测器的PMSM无位置传感器矢量控制系统，分别对磁链观测器的磁链观测、速度和转子位置估算、动态和负载突变过程进行仿真分析，验证了该磁链观测器的可行性；搭建基于RT-LAB的PMSM无位置传感器控制系统的平台，分别对启动、磁链观测、位置和转子速度估算进行了实验研究，验证了该磁链观测器的正确性。
1永磁同步电机磁链观测器1.1磁链观测器在同步旋转dq0坐标系下，PMSM数学模型的电压表达式为：1.2转子位置估算误差的补偿为了解决纯积分环节引入的问题，常用的方法是用一阶低通滤波器来替换纯积分环节。
表贴式永磁同步电机全速度范围无传感器控制
表贴式永磁同步电机全速度范围无传感器控制摘要：在永磁电机控制系统中编码器等位置传感器的使用增加了系统的复杂性，降低了系统的可靠性和适应性，因而无位置传感器控制方法被提出并得到了广泛的研究。
现有的永磁同步电机无传感器控制方法主要进行零低速或中高速条件下转速的估计，缺少零低速向中高速平滑切换的方法研究，存在着适用转速范围有限等问题。
利用脉振高频电压信号注入法进行零低速时转子的位置估计，利用模型参考自适应法进行中高速时的转速估计,从而实现表贴式永磁同步电机全速度范围的无传感器控制。
对于某一表贴式永磁电机，应用Matlab/Simulink进行了永磁电机无传感器控制系统的仿真分析，仿真结果验证了所提出方法的有效性。
关键词：永磁同步电机;无位置传感器控制;全速度范围;引言：永磁同步电机具有功率密度高、效率高、结构简单、可靠性高、功率因数高等优点,在工业、农业、水利、航空航天等领域具有广泛应用,可用作驱动电机、发电机、励磁机等。
随着几年来稀土永磁材料的不断发展,永磁材料的剩磁、磁能积等性能不断提升,高性能稀土永磁材料提升永磁电机性能。
对于部分应用场合的永磁同步电机,例如矿井，油田等精度要求很低的场合，可以使用无传感的方案，提高设备运行的安全性，同时降低了成本。
1基于高频注入法低速段的SPMSM无感控制方案1.如下图一所示：图一图中d、q轴系是电机的实际磁场定向坐标系，即d轴与永磁体Wf一致，为转子位置角。
和是转子位置估计坐标。
与dq坐标的位置偏差为γ。
这里，假定r是已知的，而是未知的待估转子位置。
现在在轴上注入如下的高频脉动电压信号，即在和轴系的坐标中，它产生的矢量为：式中wc 为电压交变频率，uc为电压幅值，脉动电压在轴上，若将上式变换到dq坐标轴系，则应有：如果r =则表明脉动电压矢量uc直接作用在d轴上，在这种情况下，产生的交变磁场沿着d轴与励磁磁场Wf叠加在一起。
随之，这会改变励磁磁路的饱和程度，使励磁磁路具有凸极性，它会对产生调制作用。
车用永磁同步电动机的无位置传感器混合控制研究
ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ．Ｉ ｎ ｏ ｒ ｄ ｅ ｒ ｔ ｏ ｇ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｍｏ ｏ ｔ ｈ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｗ ｏ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｓ ，ａ ｓ ｐ ｅ ｅ ｄ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ ｗ ａ ｓ ｓ ｅ ｔ ，ａ ｎ ｄ ｅ ｓ ｔ ｉ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｎ
驱动 制
。 ： … … ｃ， 》 ｚ ， 踢 … 一… 一 … … … … … … 一 … 一 … … … … … … … … … …
触特电棚 ２ ０ １ ３ 年 第 ４ １ 卷 第 １ ２ 期
… … … … … … … … … … … 一 … … … …
程 金 润， 等
车 用 永 磁 同步
永磁同步电机工作原理及控制策略-PPT课件
PMSM和BLDC电机的特点 PMSM和BLDC电机的应用范围 PMSM和BLDC电机的结构 PMSM和BLDC电机的工作原理 PMSM和BLDC电机的控制策略
PMSM电机的FOC控制策略
PMSM和BLDC电机的特点
优点
（1）功率密度大； （2）功率因数高（气隙磁场主要或全部由转 子磁场提供）； （3）效率高（不需要励磁，绕组损耗小）； （4）结构紧凑、体积小、重量轻，维护简 单； （5）内埋式交直轴电抗不同，产生结构转 矩，弱磁性能好，表面贴装式弱磁性 能较差。
1 1 1 i N3 2 2 i 3 3 N2 0 2 2
i A iB iC
PMSM电机的FOC控制策略
N3 考虑变换前后总功率不变，可得匝数比应为 N2 1 1 i A 1 i 2 2 可得 2 iB i 3 3 3 0 iC 2 2 1 1 1 2 2 2 坐标系变换矩阵： C3/ 2 3 3 3 0 2 2
U1
H1 H2 H3
译 码 电 路
VF1
VF3
VF5
A B
C
VF4
VF6
VF2
全控桥两两通电电路原理图
PMSM和BLDC电机的工作原理
将三只霍尔集成电路 按相位差120度安装， 产生波形如图所示。
a)
H1
0
t
H20
H3 0
2
3
4
t t
VF1、VF2
导通时合成转矩
Tac
Ta Tc a) Tbc
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
9
基于扩展反电动势模型位置滑膜观测器
二、基于IPMSM的滑模运动
在α-β轴系下，扩展反电动势为 e E sin 和e E cos ，可知扩展
3
研究的主要内容
在IPMSM双闭环矢量控制系统中，使用旋 转高频电压信号注入法与反电动势模型法相结 合的无传感器混合控制策略，获得转子位置信 号，实现调速。
研究的对象：内置式永磁同步电（IPMSM） 控制量：IPMSM的转速 被控量：IPMSM的定子电流和电压
4
整体的结构框图
5
零/低速下转子位置检测-旋转高频电压信号注入法
高频信号注入法 (HFIM) 是基于永磁同步电机的凸极效应提出的一种适用于零速 和低速下检测电机位置和转速的无速度传感器控制方法，结合优化的矢量控制策略能 够实现相当好的调速效果。其中，按照注入信号的性质可以分为电压HFIM和电流 HFIM，每种注入信号又可以分为旋转HFIM和脉动HFIM，交叉结合可以形成四种注 入方法，每种方法因注入信号的形式不同，对高频响应的处理方法也不同。本次研究 的是旋转高频电压注入法检测零/低速下转子位置检测。
exteete反电动势中含有转子位置信息，估算出扩展反电动势的值即可知道转子位置。
在α-β轴系下，定子的电流方程为
根据电流方程，即可构造出滑模电流观测器，估算转子位置信息。
10
基于扩展反电动势模型位置滑膜观测器
三、滑模电流观测器
选择电流误差矢量Is 用于定义滑模面，并通过高频非线性开关控制 迫使电流估计误差的幅值趋于零，从而实现对转子位置角的估计。
永磁同步电机无位置传感器 混合控制策略
演讲人：XX XXX
目录
研究的背景和意义 研究的主要内容 零/低速下的转子位置检测 中高速下的转子位置检测 总结
2
研究的背景和意义
工业上通常用机械式传感器测量转子位置来 实现永磁电机高精度矢量控制,但使用传感器带 来了电机成本、尺寸等问题，而且在高温高压 等环境运行工况不适宜安装传感器。为了改善 这个问题，可以通过检测电机定子绕组中的一 些电气物理量，如电流、电压等信 息来估算出 转子位置。
坐标系中 7
锁相环 (PLL)
一、锁相环基本结构图 锁相环 (PLL) 也被称为自动相位控制技术，它利用反馈
控制来实现对输入信号的跟踪，其基本结构由图下图所示的 三部分构成
二、基于锁相环的位置观测原理图
8
基于扩展反电动势模型位置滑膜观测器
一、滑膜运动 滑模变结构控制是在状态空间中设计一个特殊的超平面，利用
15
总结
优点：无位置传感器控制技术能够有效减小系统的体积、
成本，增加系统可靠性，并可以应用于高温、高湿等恶劣环
境场合。
局限：高频注入在目前资料中主要应用于结构性凹极的
内
置式永磁同步电机，对于面贴式永磁
同步电机较少涉及，且该常遇到信噪比较低的困难，所以要
尽量抑制和消除各种噪声。
滑模观测难以消除由逆变器非线性和磁场空间谐
根据电压方程构造定子电流滑膜观测器，
其中Zα和Zβ是控制函数，即 定义滑模面为：
11
基于扩展反电动势模型位置滑膜观测器
控制的目标是使得电流观测误差为0，此时定子电流的观测值与实际 值相等，而Zα和Zβ含有反电动势信息。
由于开关切换引入了高频信号，反电动势在一定程度上有一定失真，因此通过低 通滤波器对结果进行滤波，这样滤波后可以得到扩展反电动势的估计值为
旋转高频信号注入法原理框图 (2-1)
(2-2)
6
同步轴系滤波器SFF
一、 同步轴系滤波器的原理框图
二、经过同步轴系滤波器后
变换后的电流表达式 中包含直流分量和高 频分 量，而所需的转 子位置信息包含在高 频分量中，因此可以 通过一个高通滤波器 将此直流分量滤除
最后得到的高 频电 流信号 再从上述与注 入电压同步的 参考系中变换 回两相相静止
波产生的转子位置误差，难以用于高精度控制系统。
16
谢谢
经过锁相环PLL即可跟踪到转子的位置信息。
12
基于扩展反电动势模型位置滑膜观测器
四、滑膜观测器结构图
13
混合观测器切换控制策略
在速度过渡区，采用加权系数法在两种检测方法之间切换， 即转子的位置由两者的线性组合作为混合观测器的输出，可以 表示为
14
仿真结果
根据仿真的结果，在双闭环的调速系统中，高频注入和滑模控制 能很好的估算出转子的位置信息。