一种改进的PMSM转子位置估计方法
发布时间：2021-09-05 02:37
准确的位置估计对电机无位置传感器控制尤为重要,传统高频注入法存在忽略反电动势项、交叉耦合项和电流检测偏差等问题。为了提高位置估计精度,针对上述问题在位置估计中的影响进行了理论分析,提出了一种参数自适应滤波及位置估计补偿的改进高频注入永磁同步电机（PMSM）控制策略,可消除估计位置中的二次谐波,补偿估计误差。仿真与实验结果表明,与传统方法相比,所提控制方法可显著减小位置估计误差,具有良好的控制效果。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１转子位置估计结构图??Ｆｉｇ．?１?Ｒｏｔｏｒ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
１?２?３?４?０??ｔ／ｓ??（ａ）改进前??图４仿真波形??Ｆｉｇ．?４?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??１?２?３??ｔ／ｓ??（ｂ）改进后??■?ｉ＋＿?＊ｅｅｅｉ－???＾??＾ｉｎ＾ｈＺ－＾－＾ｈ）?／（Ａｇ）??丁??图２调节输入量的获取??Ｆｉｇ．?２?Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ?ｉｎｐｕｔ??电流检测偏差造成／（Ａ０）中含有二次谐波，使??用参数自适应滤波器滤除位置估计误差中含有的??二次谐波分量。滤波器的传递函数表达式如下：??２－ｎ（?ｌ＋ｍ）ｚ￣＇＋ｍ??５（ｚ）?＝??（５）??－２－ｒａ（?ｌ＋ｍ）２：－ｌ＋ｌ??为增强滤波器的适应性，调整系数ｍｎ设计??为跟随系统变化的自适应参数，其中ｍ＝ｌ－８ｗｘ??１〇－５，／１＝（１－“１〇－５）／（１＋“１〇－５）＞为估计角速度，??且的值与采样周期有关，此处采样周期设置??为１?ｍｓ。耦合项的存在会引起位置估计误差，需先??对其进行补偿。补偿方法是引入一个反馈补偿环??节，补偿结构如图３所示的耦合项影响补偿部分。??－ｉｉ．??图３改进的转子位置观测原理图??Ｆｉｇ．?３?Ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｒｏｔｏｒ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??３仿真与实验??３．１仿真分析??在进行实验前，先在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中验证算法的??可行性。按照所提方法搭建仿真模型，将电机实际??位置与估算位置进行比较。为测试所提方法的动??态性能，仿真中电机启动时速度设为４５?ｉ－ｍｉｒＴ１，??负载设为ＩＮｔｈ，在２?ｓ处速度变为ＺＺＯｒＴｎｉｒｒ１，在??３ｓ处负载突
误差中含有的??二次谐波分量。滤波器的传递函数表达式如下：??２－ｎ（?ｌ＋ｍ）ｚ￣＇＋ｍ??５（ｚ）?＝??（５）??－２－ｒａ（?ｌ＋ｍ）２：－ｌ＋ｌ??为增强滤波器的适应性，调整系数ｍｎ设计??为跟随系统变化的自适应参数，其中ｍ＝ｌ－８ｗｘ??１〇－５，／１＝（１－“１〇－５）／（１＋“１〇－５）＞为估计角速度，??且的值与采样周期有关，此处采样周期设置??为１?ｍｓ。耦合项的存在会引起位置估计误差，需先??对其进行补偿。补偿方法是引入一个反馈补偿环??节，补偿结构如图３所示的耦合项影响补偿部分。??－ｉｉ．??图３改进的转子位置观测原理图??Ｆｉｇ．?３?Ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｒｏｔｏｒ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??３仿真与实验??３．１仿真分析??在进行实验前，先在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中验证算法的??可行性。按照所提方法搭建仿真模型，将电机实际??位置与估算位置进行比较。为测试所提方法的动??态性能，仿真中电机启动时速度设为４５?ｉ－ｍｉｒＴ１，??负载设为ＩＮｔｈ，在２?ｓ处速度变为ＺＺＯｒＴｎｉｒｒ１，在??３ｓ处负载突加为４Ｎ＊ｍ。??对图４ａ，ｂ进行比较可知，速度变化时改进方??法的位置估计误差仅为传统方法的一半。使用改??进方法时，突加负载几乎对位置估计不造成影响，??电机运行稳态误差约为３°￣５°。相比传统位置估计??方法，改进方法在位置估计精度上有一定的提高。??式中山＝（［＊－＆）／２，込，［，１１为旋转＜￡，９轴电感；［２＝（１＋??１２２；以，％为旋转＜ｉ，９轴高频阻抗相角；Ａ６ｔ??谷－０，扣卩０分别为估计位置与实际转子位置为电角速??
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉振高频电压注入SPMSM无位置传感器控制的估计误差分析与抑制方法[J]. 刘兵,周波. 中国电机工程学报. 2018(14)
[2]基于锁相环的永磁同步电机无传感器位置检测[J]. 黄胜军,吴峻,汤钧元,杨彪. 电力电子技术. 2018(02)
[3]应用特征谐波消除改进脉振高频电压注入法[J]. 于帅,章玮. 电机与控制学报. 2016(12)
[4]永磁同步电机无位置传感器混合控制策略[J]. 王高林,张国强,贵献国,徐殿国. 中国电机工程学报. 2012(24)
博士论文
[1]永磁同步电机脉振高频信号注入无位置传感器技术研究[D]. 刘颖.南京航空航天大学 2012
本文编号：3384504
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(09)北大核心CSCD
【文章页数】：3 页
【部分图文】：
图１转子位置估计结构图??Ｆｉｇ．?１?Ｒｏｔｏｒ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ?ｓｙｓｔｅｍ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ??
１?２?３?４?０??ｔ／ｓ??（ａ）改进前??图４仿真波形??Ｆｉｇ．?４?Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ??１?２?３??ｔ／ｓ??（ｂ）改进后??■?ｉ＋＿?＊ｅｅｅｉ－???＾??＾ｉｎ＾ｈＺ－＾－＾ｈ）?／（Ａｇ）??丁??图２调节输入量的获取??Ｆｉｇ．?２?Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ?ｏｆ?ｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ?ｉｎｐｕｔ??电流检测偏差造成／（Ａ０）中含有二次谐波，使??用参数自适应滤波器滤除位置估计误差中含有的??二次谐波分量。滤波器的传递函数表达式如下：??２－ｎ（?ｌ＋ｍ）ｚ￣＇＋ｍ??５（ｚ）?＝??（５）??－２－ｒａ（?ｌ＋ｍ）２：－ｌ＋ｌ??为增强滤波器的适应性，调整系数ｍｎ设计??为跟随系统变化的自适应参数，其中ｍ＝ｌ－８ｗｘ??１〇－５，／１＝（１－“１〇－５）／（１＋“１〇－５）＞为估计角速度，??且的值与采样周期有关，此处采样周期设置??为１?ｍｓ。耦合项的存在会引起位置估计误差，需先??对其进行补偿。补偿方法是引入一个反馈补偿环??节，补偿结构如图３所示的耦合项影响补偿部分。??－ｉｉ．??图３改进的转子位置观测原理图??Ｆｉｇ．?３?Ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｒｏｔｏｒ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??３仿真与实验??３．１仿真分析??在进行实验前，先在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中验证算法的??可行性。按照所提方法搭建仿真模型，将电机实际??位置与估算位置进行比较。为测试所提方法的动??态性能，仿真中电机启动时速度设为４５?ｉ－ｍｉｒＴ１，??负载设为ＩＮｔｈ，在２?ｓ处速度变为ＺＺＯｒＴｎｉｒｒ１，在??３ｓ处负载突
误差中含有的??二次谐波分量。滤波器的传递函数表达式如下：??２－ｎ（?ｌ＋ｍ）ｚ￣＇＋ｍ??５（ｚ）?＝??（５）??－２－ｒａ（?ｌ＋ｍ）２：－ｌ＋ｌ??为增强滤波器的适应性，调整系数ｍｎ设计??为跟随系统变化的自适应参数，其中ｍ＝ｌ－８ｗｘ??１〇－５，／１＝（１－“１〇－５）／（１＋“１〇－５）＞为估计角速度，??且的值与采样周期有关，此处采样周期设置??为１?ｍｓ。耦合项的存在会引起位置估计误差，需先??对其进行补偿。补偿方法是引入一个反馈补偿环??节，补偿结构如图３所示的耦合项影响补偿部分。??－ｉｉ．??图３改进的转子位置观测原理图??Ｆｉｇ．?３?Ｉｍｐｒｏｖｅｄ?ｒｏｔｏｒ?ｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??３仿真与实验??３．１仿真分析??在进行实验前，先在Ｓｉｍｕｌｉｎｋ中验证算法的??可行性。按照所提方法搭建仿真模型，将电机实际??位置与估算位置进行比较。为测试所提方法的动??态性能，仿真中电机启动时速度设为４５?ｉ－ｍｉｒＴ１，??负载设为ＩＮｔｈ，在２?ｓ处速度变为ＺＺＯｒＴｎｉｒｒ１，在??３ｓ处负载突加为４Ｎ＊ｍ。??对图４ａ，ｂ进行比较可知，速度变化时改进方??法的位置估计误差仅为传统方法的一半。使用改??进方法时，突加负载几乎对位置估计不造成影响，??电机运行稳态误差约为３°￣５°。相比传统位置估计??方法，改进方法在位置估计精度上有一定的提高。??式中山＝（［＊－＆）／２，込，［，１１为旋转＜￡，９轴电感；［２＝（１＋??１２２；以，％为旋转＜ｉ，９轴高频阻抗相角；Ａ６ｔ??谷－０，扣卩０分别为估计位置与实际转子位置为电角速??
【参考文献】：
期刊论文
[1]脉振高频电压注入SPMSM无位置传感器控制的估计误差分析与抑制方法[J]. 刘兵,周波. 中国电机工程学报. 2018(14)
[2]基于锁相环的永磁同步电机无传感器位置检测[J]. 黄胜军,吴峻,汤钧元,杨彪. 电力电子技术. 2018(02)
[3]应用特征谐波消除改进脉振高频电压注入法[J]. 于帅,章玮. 电机与控制学报. 2016(12)
[4]永磁同步电机无位置传感器混合控制策略[J]. 王高林,张国强,贵献国,徐殿国. 中国电机工程学报. 2012(24)
博士论文
[1]永磁同步电机脉振高频信号注入无位置传感器技术研究[D]. 刘颖.南京航空航天大学 2012
本文编号：3384504
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