基于高频注入法的PMSM无位置传感器控制策略研究

合集下载

基于高频注入法的pmsm无位置传感器控制

摘要永磁同步电机(PMSM)因其体积小、效率高、能量密度高等特点，已经在工业生产、日常生活、新能源汽车等领域中得到了广泛的应用。

常用的永磁同步电机控制策略都需要实时获知转子的位置，目前一般是通过角度传感器来获得转子位置，但与此同时，带有角度传感器的控制系统往往需要控制系统提供额外的接口电路，而且需要考虑传感器的稳定性和成本等问题，一些工作情况比较恶劣的情况下甚至不允许系统加装传感器。

鉴于这些原因，无位置传感器的PMSM控制成为当前需要解决的一个问题。

本文针对这一问题，研究了基于高频信号注入法的PMSM无位置传感器的控制策略。

本文首先分析了PMSM的基本结构以及数学模型，然后介绍了空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)的理论。

在SVPWM的基础上，介绍了PMSM的矢量控制，即通过坐标变换解耦，把控制系统的励磁分量和转矩分量单独控制。

在矢量控制系统的大框架下，介绍了高频信号注入法的基本工作原理，即在电机的基波电压中注入幅值远低于直流总线电压、频率远高于转子电角度频率的正弦信号，然后对高频信号激励下的定子电流进行采样，通过滤波器获得含有转子位置的高频信号，再通过一系列数学运算解算出转子位置。

在这些理论基础上，建立了旋转高频注入法和脉振高频注入法的MATLAB/Simulink模型，仿真结果表明两种高频注入法都能较好的跟踪转子位置。

设计了以MKV46F256VLH16为核心的PMSM无位置传感器控制系统，并在图形化上位机FreeMASTER平台运行了基于脉振高频注入法的实验，得到了详细的实验波形和数据。

论文最后通过仿真和实验结果，得出结论。

关键词：永磁同步电机无位置传感器矢量控制高频注入法AbstractPermanent Magnet Synchronous Motor(PMSM) has been widely used in the field of industrial production, daily life, new energy vehicles and so on due to its small volume, high efficiency, high energy density, etc. In general, common control strategy for PMSM needs real-time rotor position, which is usually obtained by rotor position sensor. Meanwhile, control system with position sensor should offer additional interface electric circuit, and the stability and cost of position sensor should be taken into consideration. In addition, position sensor could not be installed in harsh situation. In consideration of these reasons, sensorless control system for PMSM need to be proposed. This paper aims at this issue and studies strategy of sensorless control on PMSM based on high frequency signal injection.This paper analyzes the basic structure and mathematic model of PMSM, and introduces the theory of Space Vector Pulse Width Modulation(SVPWM). B ased on SVPWM, vector control system of PMSM is introduced, which decouples excitation and torque variable using coordinates transform, so two variables could be controlled alone. Basic principle of high frequency signal injection is introduced based on the frame of vector control. Sinusoidal signal is injected into motor basic voltage, whose amplitude is far below dc bus voltage and frequency is far higher than rotor electrical frequency. After sampling stator current which is generated by high frequency injection, high frequency signal with rotor position information could be obtained by filter. Rotor position could be solved with mathematic operation by high frequency signal. Based on these theoretical analysis, MATLAB/Simulink model of rotating high frequency signal injection and fluctuating high signal frequency injection are built, which have superior performance on rotor position trace. At last, a sensorless PMSM control system experiment platform is designed, which uses the MKV46F256VLH16 chip as the core component, and experiment of high frequency signal injection is operated on graphic upper-computer FreeMASTER, and detailed experimental waveforms and data are obtained.Finally, this paper draw a conclusion based on simulation and experiment.Keywords：PMSM; Sensorless; Vector Control; High Frequency Signal Injection目录摘要 (I)Abstract ................................................................................................................................................... I I 目录. (III)第一章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2国内外发展现状及分析 (3)1.3本文主要研究内容 (5)第二章PMSM的数学模型与控制 (7)2.1永磁同步电机的基本结构 (7)2.2 PMSM的数学模型 (8)2.3 SVPWM算法的原理与实现 (12)2.4 PMSM的矢量控制 (15)2.5本章小结 (17)第三章高频信号注入法的PMSM无位置传感器控制 (18)3.1 高频激励下的PMSM数学模型 (18)3.2 旋转高频电压注入法的PMSM无传感器控制 (20)3.3 脉振高频电压注入法的PMSM无传感器控制 (23)3.3.1 脉振高频电压注入法的基本原理 (23)3.3.2 基于跟踪观测器的转子位置估计方法 (25)3.3.3 基于PLL转子位置估计方法 (26)3.4 转子极性判断 (28)3.5 本章小结 (30)第四章高频注入法的Simulink仿真 (32)4.1 基于SVPWM的FOC控制算法仿真 (32)4.1.1 SVPWM算法仿真模块 (32)4.1.2 基于SVPWM的FOC控制算法仿真 (35)4.2旋转高频电压注入法系统仿真 (37)4.3脉振高频电压注入法系统仿真 (41)4.4 两种高频注入法的比较 (43)4.5 本章小结 (43)第五章PMSM无传感器矢量控制系统设计 (45)5.1 系统硬件结构 (45)5.1.1 主控制芯片 (46)5.1.2 电源电路 (46)5.1.3 IPM功率电路 (48)5.1.4 信号采集电路 (49)5.1.5 通信电路 (51)5.2 系统软件结构 (51)5.2.1 主程序设计 (52)5.2.2 中断子程序设计 (52)5.2.3 SVPWM程序设计 (53)5.2.4 PID程序设计 (54)5.2.5 脉振高频注入法检测转子位置程序设计 (55)5.3 基于高频注入法的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统试验 (56)5.4本章小结 (60)结论与展望 (61)参考文献 (63)攻读硕士学位期间取得的研究成果 (67)致谢 (68)第一章绪论第一章绪论1.1研究背景能源一向是人类生活、工业生产必不可缺的物质根本。

基于高频注入法的SPMSM运行研究

基于高频注入法的SPMSM运行研究
闫翔宇;毕永利
【期刊名称】《黑龙江大学工程学报（中英俄文）》
【年(卷),期】2024(15)2
【摘要】建立高频信号激励下表贴式永磁同步电机(Surface-mounted Permanent Magnet Synchronous Motor,SPMSM)的数学模型,基于脉振高频注入法构建SPMSM矢量控制系统,采用龙贝格观测器进行转速与位置估计,提高位置估计精度,实现电机无位置传感器低速运行;采用锁相环并通过二次谐波检测实现转子磁极的初始位置估计,保证电机快速起动。

在MatLab/Simulink平台上,对所提出的方法进行仿真。

结果表明,该方法提高了电机低速运行时的控制精度。

【总页数】8页(P42-49)
【作者】闫翔宇;毕永利
【作者单位】黑龙江大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM301.2
【相关文献】
1.基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器运行研究
2.基于脉振高频电流注入法的SPMSM初始位置检测方法
3.基于高频电流注入法的SPMSM初始位置检测
4.基于高频注入的带式输送机SPMSM无传感器控制研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

《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。

基于高频电压信号注入凸极PMSM无传感器控制的仿真研究

ｔｎｆｅｍａｅｔｇｅｓｎｈｏｏｓｏｏｎｏｅｓｏｔｌａｅｎｈｇ —ｅｕｎｙｓｎｌｎｅｔｎｗｒｉｓｏｐｒｎｎｎｔｙｃｒｎｕｔｓｓｒｓｃｎｒｓｄｏｉｆｑｅｃｇａｉｊｃｏｅｅｏｍａｍｒｅｌｏｂｈｒｉｉｉｖｓｇｔｉｄｓｅｔｉｎｎｅｐｓｉｎａｄｓｅｄｅｔａｏｓｅｅｃｉｅｙｕｉｇＯ一ａｎｅｔａｅｉｔｓｉｒｔ，ａｄｔｏｉｏｎｅｓｍｔｎｒｈｅｄｂｓ卢一ｌｉｄｎｈｓａｏｈｔｐｉｉｗａｖｎＬ —
ＳｍｕｌｔｏｆＳｎｓｒｅｓＣｏｒｌｆｒＳｌｅ－ｌｉａｉｎｏｅｏｌｓｎｔｏｏａｉｎｔｐｏｅＰＭＳｓｄｏＭＢａｅｎ
ＨｉｈｆｅｕｎｙＶｏｔｇｉｎｌｎｅｔｎｇ・ｑｅｃｌｅＳｇａｊｃｉｒａＩｏ
Ｋｅｏｄ：ＰＭ；ｓｕａｉ；ｍｏｅｉｇｉｈｆｑｅｃｊｃｏｅｏｙｗｒｓＭＳｉｌｏｍｔｎｄｌ；ｈｇｅｕｎｙｉｅｔｎｍｔｄｎｒｎｉｈ
０引言
永磁同步电机以其体积小、效率高、可靠性好以及对环境的适应性强等诸多优点，在各种高性能驱动系统中得到广泛应用。无传感器永磁同步电机控制技术具有成本低、可靠性高等优点，是当前永
第４４卷第９期２１０１年９月
徽＇机Ｉ｝
ＭＩＣＲ０ＭＯＴＯＲＳ
Ｖｏ＿４Ｎ．ｌ４．ｏ９Ｓｔ２１ｅ）０１．

基于高频注入的PMSM无传感器控制的误差分析

ＢａｓｅｄＳｅｎｓｏｒｌｅｓｓＣｏｎｔｒｏｌｏｆＰＭＳｎ
ＬＩＨｕａ—ｙａｎｇ， ⅣＧＴａｏ，，Ｊ， Ⅳ Ｈｕａｎ— ｃｈｅｎｇ一，ＧＯＮＧＬｉ — ｍｉｎｇ。ＣＨＥⅣ ｎ— ｔａｏ，ＺＨＵＺｉ —ｑｉａｎｇ
，
（１．ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００２７，Ｃｈｉｎａ；２．ＷｅｌｌｉｎｇＭｏｔｏｒ（Ｓｈａｎｇｈａｉ）Ｒ＆ＤＣｅｎｔｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１２０３，Ｃｈｉｎａ）
中图分类号：ＴＭ３５１文献标识码：Ａ文章编号：１００４ — ７０１８（２０１３）１１ — ００６４ — ０７
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰｏｓｉｔｉｏｎＥｒｒｏｒｓｉｎＨｉｇｈ — — ＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣａｒｒｉｅｒＳｉｇｎａｌＩｎｊｅｃｔｉｏｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍａｃｈｉｎｅｓａｌｉｅｎｃｙｐｒｏｐｅｒｔｙ，ａｈｉｇｈｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃａｒｒｉｅｒｖｏｌｔａｇｅｓｉｇｎａｌｗａｓｉｎｊｅｃｔｅｄｉｎｔｏｔｈｅｒｎａ —

《2024年永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究》范文

《永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究》篇一一、引言随着电力电子技术的不断发展，永磁同步电机（PMSM）在工业、汽车、航空等众多领域得到了广泛应用。

然而，传统的PMSM控制系统通常需要使用位置传感器来获取转子的位置信息，这不仅增加了系统的复杂性和成本，还可能受到环境因素的干扰。

因此，研究无位置传感器控制策略对于提高PMSM的性能和可靠性具有重要意义。

本文将重点研究永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略，旨在为PMSM的进一步应用提供理论依据和技术支持。

二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机是一种基于磁场相互作用原理的电机，其转子采用永磁体材料制成。

当电机通电时，定子产生的磁场与转子永磁体产生的磁场相互作用，使转子按照一定的速度和方向旋转。

PMSM具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，在许多领域得到广泛应用。

三、无位置传感器控制策略无位置传感器控制策略是实现PMSM控制的重要技术。

目前，常见的无位置传感器控制策略包括基于反电动势的估计方法、基于电流模型的方法、基于卡尔曼滤波器的方法等。

这些方法在不同的速度范围内具有不同的优缺点。

四、全速度范围无位置传感器控制策略针对PMSM的全速度范围无位置传感器控制策略，本文提出一种基于多种控制策略的综合方法。

在低速阶段，采用基于反电动势的估计方法，结合特定的启动策略实现稳定启动和位置跟踪；在高速阶段，采用基于电流模型的方法或卡尔曼滤波器等方法进行位置估计。

同时，根据电机运行状态和负载变化，实时调整控制策略，保证电机在不同速度范围内的稳定性和准确性。

五、实验与结果分析为了验证所提出的全速度范围无位置传感器控制策略的有效性，本文进行了大量实验。

实验结果表明，该控制策略在全速度范围内均具有较高的精度和稳定性。

在低速阶段，通过特定的启动策略实现了快速稳定启动和位置跟踪；在高速阶段，采用多种估计方法有效减小了位置估计误差。

此外，在不同负载和工作环境下的实验结果也证明了该控制策略的鲁棒性和可靠性。

基于无滤波器高频方波注入的IPMSM无传感器控制策略

基于无滤波器高频方波注入的IPMSM无传感器控制策略傅睿潇;黄守道;王海龙;王家堡【摘要】本文提出了一种基于静止坐标系的高频方波电压注入方法.该方法是通过在α∞静止坐标轴系中注入高频方波电压,从而得到高频电流响应来估算永磁同步电机的转子位置.该方法采用高注入频率,从而可以减少转子电阻的影响,提高估计精度.其次,该方法在信号处理过程中无需滤波器的使用,因此控制系统的带宽得到了提升.此外,为准确地估计转子位置,本文采用了比传统PI观测器的估计精度更高、抗扰动能力更强的扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO).最后,在一台1.5kW的内置式永磁同步电机上进行了实验,实验结果证明了在低速情况下本文提出的无传感器控制方法能取得优异的结果.【期刊名称】《大电机技术》【年(卷),期】2018(000)006【总页数】6页(P6-11)【关键词】内置式永磁同步电机;无位置传感器;高频注入;低速;ESO【作者】傅睿潇;黄守道;王海龙;王家堡【作者单位】湖南大学,长沙410000;湖南大学,长沙410000;湖南大学,长沙410000;湖南大学,长沙410000【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机因其转矩密度大、效率高而在电动车驱动、舰船推进、数控系统及家用电器等领域得到广泛应用。

高性能的永磁同步电机控制技术如矢量控制需要转子精确的位置信息。

通常转子位置信息由机械式位置传感器获得，然而该传感器的安装会增加系统的成本和尺寸，并降低系统的可靠性，且在特殊环境中无法使用机械式传感器，为了解决以上问题，国内外学者提出了无位置传感器控制技术[1-3]。

永磁同步电机无传感器策略主要有滑模观测器、扩展卡尔曼滤波器、模型参考自适应控制[4-6]。

这些方法都是通过检测反电动势再利用电机模型得出转子位置，然而在低速甚至零速的情况下，反电动势幅值太小，信噪比太低，因而无法准确提取来估计转子位置。

PMSM无位置传感器启动策略及速度闭环控制研究

ｓｔｒａｔｅｇｙａｄｏｐｔｅｄ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；Ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ；Ｉ／Ｅｏｐｅｎ — ｌｏｏｐｓｔａｒｔ — ｕＰ
ｏｎｅｓｔｉｍａｔｅｄｓｐｅｅｄ．ＴｈｅＳｉｍｕＩａｔｉｏｎｒｅｓｕＩｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ
测器估算算法对电机转速和转子位置进行估算，针对该估算算法在零速及低速估算精度不够，不能
用于启动及低速控制的情况，采用了ｌ／Ｆ开环启动策略，并采用了一种减小给定ｑ轴电流的方法来
实现从Ｉ／Ｆ开环启动策略平滑切换到基于扩展反电动势全阶滑模观测器的双闭环矢量控制。仿真结
ｉｓｌｏｗｉｎｔｈｅｚｅｒｏａｎｄｌｏｗｓｐｅｅｄｒａｎｇｅ，Ｉ／Ｆｏｐｅｎ～ｌｏｏｐｓｔａｒｔ — ｕｐｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｕｓｅｄ，ａｎｄａｓｍｏｏｔｈ
武汉第二船舶设计研究所刘志宏（Ｉ，ｉｕＺｈｉｈｏｎｇ）华中科技大学自动化学院伍嘉伟（机（ＰＭＳＭ）的中高速应用场合，采用了一种基于扩展反电动势全阶滑模观

两种高频信号注入法的无传感器运行研究

两种高频信号注入法的无传感器运行研究一、本文概述随着电力电子技术的飞速发展，电机控制系统在各个领域的应用日益广泛，尤其在工业自动化、电动汽车、航空航天等领域发挥着重要作用。

电机控制的核心在于对电机运行状态的精确感知和高效控制，而无传感器运行技术则成为近年来研究的热点。

其中，两种高频信号注入法在无传感器运行中表现出显著的潜力和应用价值，因此本文将对这两种方法进行深入研究。

本文将首先介绍无传感器运行技术的基本原理和重要性，阐述高频信号注入法在其中的地位和作用。

随后，本文将详细介绍两种高频信号注入法的具体实现方式，包括其原理、特点、适用范围等，并对这两种方法进行比较分析，探讨其各自的优缺点。

在此基础上，本文将通过理论分析和实验验证，研究两种高频信号注入法在无传感器运行中的应用效果。

具体来说，本文将通过搭建实验平台，对两种高频信号注入法在不同电机类型、不同运行条件下的性能进行测试和评估，以期得出准确、可靠的结论。

本文将总结两种高频信号注入法在无传感器运行中的研究成果，分析其在实际应用中的潜力和挑战，并提出相应的改进建议和发展方向。

本文的研究旨在推动无传感器运行技术的发展，为电机控制系统的智能化、高效化提供有力支持。

二、旋转高频信号注入法研究旋转高频信号注入法是一种广泛应用于无传感器运行中的技术，其基本原理是通过向电机注入高频旋转电压信号，进而通过检测电机的响应来获取电机的位置信息。

这种方法具有较高的位置检测精度和动态性能，因此被广泛应用于各种电机控制系统中。

在旋转高频信号注入法中，注入的高频旋转电压信号会对电机的气隙磁场产生影响，进而在电机中产生高频电流响应。

通过对这个响应进行检测和分析，可以准确地获取电机的转子位置信息。

这种方法不需要额外的传感器，因此可以降低系统的成本和复杂性。

旋转高频信号注入法的实现过程通常包括信号的生成、注入、检测和分析等步骤。

需要生成一个高频旋转电压信号，并将其注入到电机中。

然后，通过检测电机的电流响应，可以获取到电机的转子位置信息。

基于高频方波信号注入的PMSM无传感器低速运行研究

基于高频方波信号注入的PMSM无传感器低速运行研究王莉娜;郝强【摘要】目前,永磁同步电机(PMSM)无位置传感器运行研究受到广泛关注.采用一种基于高频方波信号注入的方法实现PMSM无位置传感器启动以及低速运行.首先详细分析了高频方波信号注入检测原理,然后对注入的高频方波信号以及电流采样模式进行了改进.向估计的两相旋转坐标系注入高频方波电压信号,根据检测到的定子电流并结合注入的电压信号即可获得转子位置,并且利用电机的磁路饱和特性,实现转子初始位置检测.所提出的改进方法不依赖于准确的电机参数,信号处理过程简单易实现.仿真结果验证了该方法的正确性.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2015(045)006【总页数】6页(P20-25)【关键词】永磁同步电机;无传感器控制;高频方波注入;Luenberger观测器【作者】王莉娜;郝强【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191;北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100191【正文语种】中文【中图分类】TM341与传统的PMSM控制策略相比，无位置传感器控制减少了机械式位置速度传感器，更能满足高可靠性、低成本以及高温高湿等恶劣环境运行等特殊要求［1］，具有良好的发展前景，因而已经成为电机控制研究领域热点之一。

目前，PMSM无速度传感器低速运行控制算法主要是基于高频信号注入检测法［2］。

该方法不依赖于电机参数，适合于电机无速度传感器低速运行。

传统的高频信号注入法，向电机定子绕组中注入高频正弦信号，通过检测定子电流中的高频信号成分获取转子位置信息［3］。

这种方法信号处理过程复杂，对硬件电路要求较高，并且需要使用滤波器，会带来时间延迟和幅值畸变，工程实现复杂。

为了解决这一问题，文献［4］提出了用高频方波信号代替高频正弦信号注入到电机中，并给出了几种可以注入的方波类型。

这种注入方法无需对高频电流响应进行解调和滤波，很大程度上简化了信号处理过程。

基于高频电压信号注入凸极PMSM无传感器控制

２高频电压信号注入法及其伺服控制
系统
２１基于高频电压信号注入法的ＰＭ控制系统．ＭＳ
信号是实现高精度位置伺服控制的关键。传统的运
动控制采用机械位置传感器进行转子位置检测，不仅增加了系统成本和体积．而且降低了系统的可靠性。因此，消除这些装置以提高系统的可靠性、降低
成本、小体积，为一种研究趋势。减成
图１出采用高频电压信号注入法的无传感器示控制系统。在凸极ＰＭ的ｄｑ坐标系中注入高频ＭＳ．电压信号Ｕｄ＇，过外差处理，ｓ［】ｑ３通ｉ４从高频电流信号中
ＶｌｇｉｎｌｎｅｔｎｏｔｅＳｇａｊｃｉａＩｏ
ＤＮＧＹ－ａ，ＩＧＺａ — ｎ，ＪＧＺｉｉ，ＸＥＦｎＯａｕｎＪｈｎｒｇＩｈ—ｎＵｅｇｊＮｏＮｌ
（ｏｔｗｓｒｌｔｃｎａＵｉｒｉ，７０７，ｈｎ）ＮｒｅｔｎＰｏｅｈｉｌｎｅｓｙＸｉｈｅｙｅｖｔ帆１０２Ｃｉａ
ａｇｒｔｍ．ｈｉｌｔｎｍｏｅｒＰｌｏｈＴｅｓｍｕａｉｄｌｆＭＳｓｎｏｌｓｅｔｒｃｎｒｌｓｓｅｉｅｔｂｉｈｄｂｓｎｈｒｐｓｄｒｔｒｉｏｏＭｅｓｒｅｓｖｃｏｏｔｙｔｍｓｓａｌｅｙｕｉｇｔｅｐｏｏｅｏｏｏｓｐｓｔｎａｄｓｅｄｅｔｔｎＴｅｅｐｒｍｅｔｌｅｕｔａｅｇｖｎｏｉｏｎｐｅｓｉｉ．ｈｘｅｉｍａｏｉｎａｓｌｒｉｅ．ｒｓ

基于旋转高频注入法的永磁同步电机转子初始位置检测研究

基于旋转高频注入法的永磁同步电机转子初始位置检测研究一、本文概述随着现代工业自动化和精密控制技术的不断发展，永磁同步电机（PMSM）因其高效率、高功率密度和优良的控制性能，在众多领域得到了广泛的应用。

电机的转子初始位置检测一直是电机控制系统中的一个关键技术难题。

准确的转子位置信息对于电机的启动、运行和控制至关重要，尤其是在无位置传感器的应用场景中，初始位置的准确检测成为实现高效电机控制的前提。

本文旨在研究一种基于旋转高频注入法的永磁同步电机转子初始位置检测技术。

旋转高频注入法作为一种有效的转子位置检测方法，通过在电机定子绕组中注入高频电流，利用转子磁场与注入电流之间的相互作用，实现对转子位置的检测。

该方法具有结构简单、成本低、可靠性高的特点，适用于无传感器的电机控制系统。

本文首先介绍永磁同步电机的基本原理和转子位置检测的重要性，然后详细阐述了旋转高频注入法的工作原理和实现过程。

在此基础上，通过仿真和实验验证了该方法的有效性和准确性。

对本文的研究成果进行了总结，并对未来的研究方向进行了展望。

通过本研究，我们期望为无传感器永磁同步电机控制系统的设计和应用提供一种新的转子初始位置检测方案，以促进电机控制技术的发展和应用。

二、永磁同步电机的基本原理与特性永磁同步电机（PMSM）作为一种高效、高性能的电动机类型，在众多工业和商业应用中得到了广泛的使用。

其独特的设计使得电机在没有额外的励磁电源的情况下，能够维持一个恒定的磁场。

这种电机的基本原理是基于电磁感应定律和永磁体提供的恒定磁场与转子磁场的相互作用。

永磁同步电机的主要特性包括高效率、高功率密度、低噪音和长寿命。

这些特性使得PMSM在需要精确控制和高性能的应用中，如电动汽车、精密机械和可再生能源系统中，成为首选的电机类型。

在转子初始位置检测方面，旋转高频注入法是一种有效的技术。

该方法通过在电机的定子绕组中注入高频电流，产生一个额外的旋转磁场。

这个旋转磁场与永磁体产生的磁场相互作用，导致转子产生一个相对于其当前位置的位移。

基于扰动转矩观测器PMSM无位置传感器控制系统

电气传动2021年第51卷第6期摘要：使用控制算法实现永磁同步电机（PMSM ）无位置传感器控制是目前电机控制领域研究热点。

提出一种基于低速脉冲高频定子磁链注入的PMSM 无位置传感器控制系统，并对传统定子磁链估计器进行改进，将高频信号引入低通滤波器中以提高电机低转速运行时定子磁链估计器的精度。

针对PMSM 中低速运行时无位置传感器控制系统易受转矩脉动影响的情况，采用扰动转矩观测器来抑制扰动转矩产生的电压误差。

通过试验来验证所提方案的有效性和可行性。

关键词：永磁同步电机；无位置传感器；定子磁链估计器；低通滤波器；扰动转矩观测器中图分类号：TM33文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd22250PMSM Sensorless Control System Based on Disturbance Torque ObserverYIN Jianqiang 1，WU Xianming 2，WU Fengzhi 3，YANG Peihao 4（1.Department of Electronic Information ，Zhengzhou Electronic Information Secondary Professional School ，Zhengzhou 450100，Henan ，China ；2.Ningbo Radio and Television Group ，Ningbo 315000，Zhejiang ，China ；3.School of Information Science and Manufacturing Engineering ，Ashikaga University ，Ashikaga-shi 326-0845，Japan ；4.Xi 'an Thermal Power Research Institute Co.，Ltd.，Xi'an 710054，Shaanxi ，China ）Abstract:The sensorless control of PMSM based on control algorithm is a research hotspot in the field of motor control.A PMSM sensorless control system based on low-speed pulse and high-frequency stator flux injection was proposed ，and the traditional stator flux estimator was improved and the high-frequency signal was introduced into the low-pass filter to improve the accuracy of the stator flux estimator when the motor is running at low speed.In view of the fact that the sensorless control system is easily affected by torque ripple when PMSM is running at medium and low speed ，the disturbance torque observer was used to suppress the voltage error caused by the torque disturbance.The effectiveness and feasibility of the proposed scheme were verified by experiments.Key words:permanent magnet synchronous motor （PMSM ）；sensorless ；stator flux estimator ；low pass filter ；disturbance torque observer基于扰动转矩观测器PMSM 无位置传感器控制系统阴建强1，邬贤明2，邬冯值3，杨沛豪4（1.郑州电子信息中等专业学校电子信息部，河南郑州450100；2.宁波广播电视集团，浙江宁波315000；3.足利大学信息科学与制造工程学院，日本枥木326-0845；4.西安热工研究院有限公司，陕西西安710054）基金项目：国家科技支撑计划资助项目（2015BAA03B01）作者简介：阴建强（1974—），男，硕士，高级讲师，Email ：***************通讯作者：杨沛豪（1993—），男，硕士，工程师，Email ：*******************PMSM 因为其带载能力强，在工业上，尤其是机车牵引、绞车提升等矿业工作中，得到了大规模应用[1-2]。

基于方波高频信号注入的PMSM无传感器控制

155中国设备工程Engineer ing hina C P l ant中国设备工程 2017.01 （上）永磁同步电机(PMSM)在构造、稳定性和效率很多方面优势明显，但定向磁场的方式往往是通过在电动机转轴上安装一个传感器，提高系统的成本同时，尤其还影响了系统的稳定性、可靠性和维护性。

基于此，本文提出的方案旨在实现PMSM 的无传感器控制。

永磁同步电机先前的无传感器控制其转子角度估算的方法主要有两种：一种是基于反电动势的估算方法，通过估算反电动势推算出转子的位置；另一类是通过高频信号注入的方法，在永磁同步电机定子绕组中注入特定的高频电压信号，然后检测电机中对应的电流反馈信号来确定转子位置，利用电机的凸极性来实现转子位置的估算，对电机参数的变化不敏感，具有较好的低速性能。

本文提出了一种基于向定向绕组注入方波信号估算转子位置的控制方案，以提高整体的计算性能。

采用高频正弦波方式，因为转子位置很难精确地估计。

随着全新信号估算器的使用，当满足给定要求时，即可以实现无传感器的PMSM 控制。

1 创设PMSM 数学模型（高频的信号激励）永磁同步电机的数学模型如下所示：假定在定子α-β静态参考系下：+ （1）经过采样离散化以后，数学模型变为：基于方波高频信号注入的PMSM 无传感器控制马媛媛（青岛酒店管理职业技术学院，山东青岛 266100）摘要：本文提出了一种通过向定子绕组注入方波信号估算转子位置的控制方式。

首先建立低转速高频信号激励下的永磁同步电机的数学模型，通过往d 轴方向上注入高频方波电压信号，通过全新的高频信号角度估算器，可以将零速或低速时转子的角度和速度估算出来。

实验结果表明，该方法能准确地估计转子位置，实现无传感器永磁同步电机的控制。

同时相比于传统的注入高频正弦波的方式，方波信号估算器设计更简单，计算量更少。

关键词：永磁同步电机；高频注入；无传感器；矢量控制中图分类号：TM341 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2018）01（上）-0155-02设置纵横向肋，采取分别加工的方法，进行现场拼装作业。

改进型高频方波注入的PMSM无传感器控制算法

!第 "# 卷!第 ' 期 $%#& 年 ' 月
()*+,(,-,+.
/012"#பைடு நூலகம்402' 5672$%#&
改进型高频方波注入的 e(.(无传感器控制算法
时维国刘坤亮
大连交通大学电气信息学院辽宁大连 ##'%$&
摘!要针对传统高频注入法滤波器的使用会限制系统带宽增大延迟时间降低系统动态性能等问题提出一种改进型高频方波注入的无传感器控制算法文中对传统高频注入法进行了分析将注入高频方波信号频率增加至逆变器开关频率运用算术运算改进传统的低频和高频电流信号获取方法避免了控制系统中滤波器的使用并改进了位置误差信号提取过程最终采用锁相环获取位置信息与传统方法相比该算法能够在准确获取位置信息的同时提高系统带宽有更好的跟踪性能仿真结果验证了此改进算法的有效性关键词永磁同步电机高频方波无传感器控制带宽中图分类号 -(8"# -(8:# -e$]8!!!!文献标志码 <!!!!文章编号 #%%#='&:&$%#&%'=%%:%=%'
##'%$& !8+1,
<53"0-;" -DM6OM0SNKELANA07E1DAJD=SKMU6M7TWA7BMTNA07 SA1NMKVA111AIANNDMOWONMIRE7LVALND A7TKMEOMNDM LM1EWNAIM KML6TMNDMLW7EIATQMKS0KIE7TM0SNDMOWONMIE7L 0NDMKAOO6MO3<7 AIQK0PML OM7O0K1MOOT07NK01 E1J0KANDIREOML 07 DAJD SKMU6M7TWOU6EKMVEPMA7BMTNA07 VEOQK0Q0OML3)7 NDAOQEQMK NDMNKELANA07E1DAJD= SKMU6M7TWA7BMTNA07 IMND0L VEOE7E1WdML NDMSKMU6M7TW0SNDMA7BMTNML OU6EKMVEPMOAJ7E1VEOA7TKMEOML N0 NDMA7PMKNMKOVANTDA7JSKMU6M7TW NDM6OM0SEKANDIMNAT0QMKENA07ON0AIQK0PMNDMNKELANA07E110V=SKMU6M7TW E7L DAJD=SKMU6M7TWT6KKM7NOAJ7E1ETU6AOANA07 IMND0L3-0EP0AL NDM6OM0SNDMSA1NMKA7 NDMT07NK01OWONMI E7L AIQK0PML NDMQ0OANA07 MKK0KOAJ7E1M[NKETNA07 QK0TMOO3ZA7E11W NDMQDEOM=10T\ML 100Q 0ROMKPMKVEO6OML N00RNEA7 NDM10TENA07 A7S0KIENA07A7S0KIENA073*0IQEKML VAND NDMNKELANA07E1IMND0L NDME1J0KANDI TE7 OAI= Q1ASWNDMOAJ7E1QK0TMOOA7JQK0TMOOVDA1METT6KENM1WETU6AKA7JNDMQ0OANA07 A7S0KIENA07 AIQK0PMOWONMIRE7L= VALND DEPMRMNNMKNKET\A7JQMKS0KIE7TM3-DMOAI61ENA07 KMO61NOPMKASAML NDMMSSMTNAPM7MOO0SNDMAIQK0PML E1= J0KANDI3 =*% >&0$3 e(.( DAJD SKMU6M7TWOU6EKMVEPM OM7O0K1MOOT07NK01 RE7LVALND

基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制策略研究

电子产品世界基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制策略研究*杨艳1，李长云2，徐曦2 （1.国网湖北省电力有限公司检修公司，武汉 430000；2.湖南工业大学智能信息感知及处理技术湖南省重点实验室，湖南株洲 412000）摘要：永磁同步电机无传感器控制方法由于具有降低成本、减小系统体积和提高可靠性等优势，广泛应用于军工和民用等各个领域。

本文介绍了用于零和低速下的永磁同步电机无传感器控制技术。

针对传统的脉振高频信号注入法转子初始位置估计不准确的问题，提出一种基于磁极饱和凸机性的方法来正确判断磁极极性。

并通过数学算法将滤波环节进行简化，减少低通滤波器的使用。

通过仿真分析，验证了所设计的脉振高频电压注入法在零和低速段的可行性。

关键词：永磁同步电机；无传感器控制；高频信号注入法；锁相环*湖南省教育厅创新平台开放基金项目（19K026）0 引言永磁同步电机（Permanent magnet synchronous motor， PMSM）具有转矩密度大、动态性能好、可靠性高等竞争优势，已广泛应用于交通、制造设备、家电等行业[1-3]。

同时，无传感器控制在永磁同步电机中具有成本降低、系统小型化和可靠性提高等优点。

零和低速下的PMSM无传感器控制方法主要是高频信号注入。

高频信号注入法是基于电机凸极性的，其主要思想是：将高频电压信号注入电机定子端，定子电流中会出现一个响应电流信号，此响应信号就包含了转子的位置相关信息，可凭借软件处理获取转子的实际位置。

高频信号注入法主要有以下两种：基于旋转高频信号注入法[4-6]和基于脉振高频信号注入法[7-9]。

高频信号注入法可保证电机低速下稳定运行，此方法在理论上具有很高的精度，但无论是在高频响应电流、控制电流的提取，还是绕组、永磁体、以及开关损耗，都对算法和硬件电路提出了很高的要求。

而过往的研究中脉振高频正弦注入证明了其良好的鲁棒性及估计精度，且控制方法简单，故本文选择脉振高频电压注入法作为PMSM零和低速范围下的无传感器控制策略进行研究。

基于旋转高频电压注入的对转PMSM无传感器控制

电阻。
电机在每一个极距范围内只呈现出一个空间凸极，由式（）１可得在基波频率同步旋转的坐标系中，高频电压激励下，对转永磁同步电动机的电流响应为］：
嘲＝（－Ｏｈ ‘
０ｔ
一
。
－
（］Ｏ｛ｓ￣一ｉ）＋ｓｈ一ｚｉ２））ｃｉ】Ｌｓ２ｉ △ ｓ－ｎ △ ｎ０，（】：ｎ】Ｌｎ３
ｓｌｔｎｒｓｌｖｒｅｈｔｅｓｒｓｏｔｏｙｔｍｏｅｅｔｎｓｅｄｒｇｌｔｎｆｒＡＲＭＳ，ｄｉＣｌｒａｉｅｔｅｉａｉｅｕｔｅｉｓｔａｎｏｌｓｃｎｒｌｓｅｉｃｍｐｔｎｐｅｅａｉｍｕｏｆｉｓｅｓｓｉｕｏｏＰＭａｔａｌｅｚｎｌｈｓｅｄｆｌｗｎｎｄｓｒａｃｉｄａｔｇｓｏｕｃｏｑｅｒｓｏｓｄｈｇｃａｉａｏｕｔｅｓｐｅｏｌｉｇｉｉｔｂｎｅｗｔａｖｎａｅｆｑｉｋｔｒｕｅｐｎｅａｉｈｍｅｈｎｃｌｒｂｓｎｓ．ｏｕｈｎ
ｈｇｅｕｎｙｒａｎｏａｅｉｅｔｎｈｃａｃｏｐｉｅｓｒｓｃｎｒｎａｐｅｃｐｒＡＭＳｉｈ￣ｑｅｃｏｔｇｖｌｇｊｃｏ．ｗｉｃｎａｃｍｌｈｓｎｏｅｓｏｔｌｌｓｅｄｓｏｅｆＲＰＭ．Ｔｅｔｉｔｎｉｈｓｌｏｉｌｏｈ
关键词：对转永磁同步电动机；无传感器控制；旋转高频电压；转速跟随

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)。

基于高频注入法的PMSM无位置传感器控制策略研究
基于高频注入法的PMSM无位置传感器控制策略研究
摘要：随着现代工业的快速发展，对电机的精确控制需求越来越高，传统的感应电机通常需要使用位置传感器来获取电机的转子位置信息，但由于位置传感器成本较高且易受环境影响，因此研究无位置传感器的电机控制策略显得尤为重要。

本文针对永磁同步电机（PMSM）无位置传感器控制策略进行研究，提出了基于高频注入法的控制策略，并通过实验验证了该策略的有效性。

1.引言
永磁同步电机作为一种具有高效率和高功率密度的电机，被广泛应用于伺服驱动和工业自动化领域。

然而，传统的PMSM控
制通常需要使用位置传感器来获得转子位置信息，这不仅增加了系统成本，而且容易受到环境干扰。

因此，研究无位置传感器的PMSM控制策略对提高系统可靠性和降低成本具有重要意义。

2.基于高频注入法的PMSM无位置传感器控制策略
高频注入法是一种通过在电机定子上注入高频信号来获得转子位置信息的方法。

传统的高频注入法基于转子磁阻调制的转移函数，然而，在PMSM控制中，这种方法难以实现。

因此，本
文提出了一种改进的高频注入法，该方法基于电流误差最小化原理来估计转子位置。

3.控制策略设计
首先，建立PMSM的数学模型，并基于电流误差最小化原理推
导出位置估计公式。

然后，设计了控制器来实现位置估计和电流控制。

控制器分为两个部分：位置估计模块和电流控制模块。

位置估计模块通过高频注入法估计转子位置，而电流控制模块通过比例积分控制算法调节电流以实现期望转矩。

4.实验验证和结果分析
通过搭建实验平台，采集电机的电流和位置信息，并与基于位置传感器的控制方法进行对比。

实验结果表明，基于高频注入法的无位置传感器控制策略能够实现较高的位置估计精度和稳定性，与传统的位置传感器控制方法相比，具有更好的性能。

5.性能评估和讨论
本文通过对控制策略的性能进行评估和讨论，分析了高频注入法在PMSM无位置传感器控制中的优势和不足。

实验结果表明，该策略对系统参数变化具有一定的鲁棒性，但在低速和高速区域仍存在一定的位置估计误差。

未来的研究可以进一步改进控制策略，提升系统性能。

6.结论
本文针对PMSM的无位置传感器控制策略进行了研究，提出了
基于高频注入法的控制策略，并通过实验证明了该策略的有效性。

该研究对于降低系统成本、提高系统可靠性具有重要意义，为无位置传感器的PMSM控制提供了一种新的解决方案。

关键词：高频注入法、PMSM、无位置传感器、位置估计、控制策
通过对PMSM的无位置传感器控制策略进行研究，本文提
出了基于高频注入法的控制策略，并在实验中验证了其有效性。

实验结果表明，该控制策略能够实现较高的位置估计精度和稳定性，相较于传统的位置传感器控制方法具有更好的性能。

同时，该策略对系统参数变化具有一定的鲁棒性，但在低速和高速区域仍存在一定的位置估计误差。

未来的研究可以进一步改
进控制策略，提升系统性能。

本研究对于降低系统成本、提高系统可靠性具有重要意义，并为无位置传感器的PMSM控制提供了一种新的解决方案。

基于高频注入法的PMSM无位置传感器控制策略研究