一种基于相电感的无位置传感器改进控制方法

微特电机 ›› 2020, Vol. 48 ›› Issue (10): 58-62.

一种基于相电感的无位置传感器改进控制方法

王志伟¹, 邱鑫^1,2, 杨建飞^1,2, 窦一平¹, 王日茗¹, 樊温新¹

1.南京师范大学南瑞电气与自动化学院,南京 210046;
2.南京智能高端装备产业研究院有限公司,南京 210042

收稿日期:2020-06-08 出版日期:2020-10-28 发布日期:2020-10-22
作者简介:王志伟(1994—), 男,硕士研究生,研究方向为永磁电机直接转矩控制。
基金资助:
国家自然科学基金项目(51407095、51607094);江苏省自然科学基金项目(BK20151548);六大人才高峰项目(GDZB-043);南京市后补助计划项目(201722046);江苏省研究生科研创新计划项目(KYCX20_1252);江苏省研究生实践创新计划项目(SJCX20_0436,SJCX20_0433)

An Improved Position Sensorless Control Method Based on Phase Inductance

WANG Zhi-wei¹, QIU Xin^1,2, YANG Jian-fei^1,2, DOU Yi-ping¹, WANG Ri-ming¹, FAN Wen-xin¹

1. School of NARI Electric and Automation Nanjing Normal University,Nanjing 210046, China;
2. Nanjing Institute of Intelligent High-End Equipment Industry Co., Ltd.,Nanjing 210046, China

Received:2020-06-08 Online:2020-10-28 Published:2020-10-22

摘要/Abstract

摘要： 针对内置式永磁同步电机,研究了一种基于相电感的无位置传感器改进控制方法。分析了内置式永磁同步电机的相电感特性,将相电感两两作差,以此消除直流分量影响。以矢量形式表示相电感之差,相比使用arctan函数计算转子位置,利用锁相环得到转子估算位置误差更小。为得到相电感,向电机注入高频旋转电压,利用正弦函数特性提取高频响应电流幅值,避免了使用低通滤波器提取幅值产生的幅值衰减和相位滞后问题。仿真结果验证了理论分析的正确性和改进方案的有效性。

关键词: 内置式永磁同步电机, 相电感, 矢量控制, 锁相环, 无位置传感器控制

Abstract: An improved position sensorless control method based on phase inductance was presented for the interior permanent magnet synchronous motors (IPMSMs). The phase inductance characteristics of the IPMSM were analyzed, and the difference between the two phase inductances was made to eliminate the influence of DC component. Compared with using arctan function to calculate rotor position, using phase locked loop (PLL) to get rotor estimated position error was smaller. In order to obtain the phase inductance, the high-frequency rotating voltage was injected into the motor, and the amplitude of high-frequency current was extracted by using the characteristics of sine function, which avoids the problem of amplitude attenuation and phase lag caused by using the low-pass filter. The simulation results verify the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the proposed scheme.

Key words: interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM), phase inductance, vector control, phase locked loop, sensorless control

中图分类号:

TM351

王志伟, 邱鑫, 杨建飞, 窦一平, 王日茗, 樊温新. 一种基于相电感的无位置传感器改进控制方法[J]. 微特电机, 2020, 48(10): 58-62.

WANG Zhi-wei, QIU Xin, YANG Jian-fei, DOU Yi-ping, WANG Ri-ming, FAN Wen-xin. An Improved Position Sensorless Control Method Based on Phase Inductance[J]. Small & Special Electrical Machines, 2020, 48(10): 58-62.

参考文献

[1] 刘计龙, 肖飞, 沈洋, 等. 永磁同步电机无位置传感器控制技术研究综述[J]. 电工技术学报, 2017, 32(16): 76-88.
[2] 王高林, 杨荣峰, 于泳, 等. 内置式永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 中国电机工程学报, 2010, 30(30): 93-98.
[3] 刘刚, 肖烨然, 孙庆文. 基于改进反电势积分的永磁同步电机位置检测[J]. 电机与控制学报, 2016, 20(2): 36-42.
[4] 王旭东, 吴勇, 李启东, 等. 反电动势积分法永磁同步电机无传感器模型[J]. 科技创新导报, 2018, 15(24): 99-103.
[5] GILBERT F,RAHMAN M F, SAAD S. Rotor position and speed estimation of a variable structure direct-torque-controlled IPM synchronous motor drive at very low speeds including standstill[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2010, 57(11): 3715-3723.
[6] 李华阳, 王涛, 林环城, 等. 基于高频注入的PMSM无传感器控制的误差分析[J]. 微特电机, 2013, 41(11): 64-70.
[7] 刘兵, 周波. 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]. 中国电机工程学报, 2018, 38(14): 4232-4241.
[8] 李浩源, 张兴, 杨淑英, 等. 基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制技术综述[J]. 电工技术学报, 2018, 33(12): 653-2664.
[9] 李峰, 车进, 刘大铭, 等. IPMSM动态电感辨识方法及转子位置估计误差补偿策略[J]. 电工技术学报, 2018, 33(23): 32-40.
[10] 李伟力, 璩克旺, 曹君慈, 等. 表贴式永磁同步轮毂电机低速位置检测研究[J]. 电机与控制学报, 2019, 23(9): 18-25.
[11] 邱鑫, 黄文新, 卜飞飞. 内置式永磁同步电机宽转速范围无位置传感器直接转矩控制[J]. 电工技术学报, 2014, 29(9): 92-99.
[12] JUN C. Sensorless control of switched reluctance motor based on phase inductance vectors[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2012, 27(7): 3410-3423.
[13] 陈勇, 高玉文, 陈章勇. 一种自适应同步滤波器和正交锁相环相结合的滑模观测器[J]. 电工技术学报, 2018, 33(2): 265-274.
[14] 田素立, 赵瑞杰, 李朝锋, 等. 永磁同步电机角度软锁相环估算方法研究[J]. 电力系统保护与控制, 2017, 45(18): 108-113.

[1]	张娜娜, 沈艳霞. 基于磁链观测的IPMSM MTPA控制系统研究[J]. 微特电机, 2021, 49(2): 43-47.
[2]	马嘉杰, 孙培德. 基于四桥臂的三次谐波注入式永磁同步电机转矩密度优化[J]. 微特电机, 2021, 49(1): 1-4.
[3]	蔡军, 李鹏泽, 黄袁园. 基于PMSM的二阶滑模无位置传感器控制[J]. 微特电机, 2021, 49(1): 32-36.
[4]	张安东, 周峰, 李成泉, 周星韦. 基于无位置传感器无刷风机控制器设计[J]. 微特电机, 2020, 48(9): 45-49.
[5]	熊化亮, 沈艳霞. 基于改进二阶滑模控制器的PMSM控制策略研究[J]. 微特电机, 2020, 48(9): 50-53.
[6]	葛洪勇, 胡冰, 张利军, 崔晓光, 邵春伟. 三电平NPC牵引变流器无传感器矢量控制策略研究[J]. 微特电机, 2020, 48(7): 52-56.
[7]	程昭竣, 李姗, 陈茂才, 曹阳. 开关磁阻电机神经网络无位置传感器控制[J]. 微特电机, 2020, 48(7): 57-60.
[8]	卢青高, 唐春茂, 王会明, 李清都. 基于扩张状态观测器的无传感永磁同步电机研究[J]. 微特电机, 2020, 48(6): 45-48.
[9]	王心坚, 黄道锦, 马瑞盛, 王颖飞. 高速燃料电池空压机无位置传感器控制[J]. 微特电机, 2020, 48(5): 41-43.
[10]	张利军, 崔晓光, 胡冰, 李刚. 基于龙伯格观测器的变频一体机谐波电流抑制控制[J]. 微特电机, 2020, 48(4): 55-59.
[11]	廖勇, 莫家宝, 燕罗成. 改进型滑模观测器的PMSM无位置传感器控制[J]. 微特电机, 2020, 48(3): 6-11.
[12]	胡冰,张利军,崔晓光,咸粤飞. 基于改进电压模型的感应电机无速度传感器矢量控制[J]. 微特电机, 2020, 48(2): 34-37.
[13]	李晓华,汪月飞,田晓彤,章李烽,吕舒艺. 考虑电流谐波的车用IPMSM振动仿真模型研究[J]. 微特电机, 2020, 48(2): 9-12.
[14]	娄鹏, 宋剑桥, 殷佩舞, 孙耀程. 基于自抗扰反步法的高空飞行器动力电机控制率设计[J]. 微特电机, 2020, 48(10): 51-53.
[15]	汪任潇,韩力,王斌,杨柠宁,赵普,燕罗成. 无刷双馈电机电流综合矢量控制策略研究[J]. 微特电机, 2019, 47(7): 51-55.