搜档网
当前位置:搜档网 › AN1078 PMSM的无传感器磁场定向控制

AN1078 PMSM的无传感器磁场定向控制

AN1078 PMSM的无传感器磁场定向控制
AN1078 PMSM的无传感器磁场定向控制

BLDC无位置传感器控制技术

BLDC无位置传感器控制技术 2014.11.12 duguqiubai1234@https://www.sodocs.net/doc/9a9511919.html, BLDC电机是一种结合了直流电机和交流电机优点的改进型电机。其转子采用永磁材料励磁,体积小、重量轻、结构简单、维护方便。BLDC电机又具有控制简便、高效节能等一系列优点,已广泛应用于仪表和家用电器等领域。 本文主要讨论高压BLDC风机无位置传感器起动和运行技术。 一、无位置传感器技术简介 BLDC电机最简单的控制方法是安装三个位置传感器,使用六步换相法控制。但传感器器会增大电机的体积和成本,另外传感器的位置精度影响电机的运行;特别对于极对数较多的电机,传感器偏差少许机械角度也可能引起电角度偏差很多。在某些恶劣环境下,如高温、潮湿、腐蚀性气体等环境,传感器易损坏,因而无法使用。 使用无位置传感器方式则可以克服上述缺点。 无传感器BLDC在性能上也存在一些不足: (1)难以实现重负载(例如额定转矩)起动。好在风机属于轻负载起动的情况。 (2)难以快速起动。例如很难实现1秒内从静止加速到全速。好在风机通常不要求很短时间内完成加速。 (3)无法实现全速范围内任意调速。有传感器BLDC能够实现0%~100%额定转速范围内的调速,而无传感器BLDC通常只能实现10%~100%额定转速范围内的调速。好在风机通常不要求10%额定转速以下运行。 经过以上分析,可以看出风机非常适合使用无位置传感器方式控制。 国内高压无位置传感器BLDC技术仍处于不成熟阶段。使用该技术的产品应以稳定可靠为主要要求,而不是以性能优越为主要要求。高压无传感器BLDC如果追求性能优越,则成本太高,技术难度过大。 风机类产品通常起动后连续工作时间较长,所以通常不要求快速起动,不也要求反复起停。

无速度传感器矢量控制

无速度传感器矢量控制技术的行业现状与展望 The Comprehensive Status Analysis and Future Development Tendency of Sensor-less Vector Control (SVC) Technology 1 引言 交流传动在高性能场合的应用始于矢量控制概念的引入,包括直接磁场定向与间接磁场定向控制。尽管这一概念早在60年代就已出现,并由Siemens 的Blaschke博士于1972年正式提出,但是真正应用还是在微电子技术发展的二十年后。矢量控制从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性,但是对电机参数的敏感性却成为实际应用中必须解决的问题。驱动器通过启动前的自整定以及运行过程中的在线整定,适应电机参数变化,保持矢量控制的动静态性能,这些复杂的自适应控制算法都必须通过强大的信号处理器才能完成。 近年来随着半导体技术的发展及数字控制的普及,矢量控制的应用已经从高性能领域扩展至通用驱动及专用驱动场合,乃至家用电器。交流驱动器已在工业机器人、自动化出版设备、加工工具、传输设备、电梯、压缩机、轧钢、风机泵类、电动汽车、起重设备及其它领域中得到广泛应用。随着半导体技术的飞速发展,功率器件在不断优化,开关速度在提高而损耗在下降,功率模块的功率密度在不断增加;数字信号处理器的处理能力愈加强大,处理速度不断提升,交流驱动器完全有能力处理复杂的任务,实现复杂的观测、控制算法,现代交流传动的性能也因此达到前所未有的高度。以代表交流驱动控制最高水平的交流伺服为例,其需求随着新的生产技术与新型加工原料的出现而迅速增长。据相关统计,高性能交流伺服驱动器数量的年增长率超过12%。伺服驱动中应用最多的电机是异步电机及同步电机,额定功率从50W到200kW,位置环、速度环以及转矩环路的典型带宽分别为60Hz、200Hz 以及1000Hz。 交流电机驱动中的大部分问题应当说在当今的驱动器中已经得到解决,相关的成熟技术提供了被业界广泛接受的解决方案,并在许多领域中得到成功应用,因此从基本结构上来讲,交流驱动器的现有设计方案在未来的几年中不会有大的变化。现在,交流驱动器开发的一个重点是如何将驱动器与电机有机地结合在一起,开发出更低成本、高可靠性、高性能“驱动模块”。基于这一思路,为进一步减小成本、提高可靠性,开发人员在如何省去轴侧传感器以及电机相电流传感器进行了深入的研究,特别是高性能无速度传感器矢量控制(SVC)的实现吸引了各国研发人员的广泛关注,并已成为近年来驱动控制研究的热点。随着具有强大处理能力的数字信号处理器的推出,实现该控制方式所需要的高鲁棒性、自适应的参数估计以及非线性状态观测成为可能,新的无速度传感控制方案不断推出。Siemens、Yaskawa、Toshiba GE、Rockwell、Mistubishi、Fuji等知名公司纷纷推出自己的SVC控制产品(本文所指SVC均针对异步电机),控制特性也在不断提高。SVC目前已在印刷、印染、纺机、钢铁生产线、起重、电动汽车等领域中广泛应用,在高性能交流驱动中占有愈来愈重要的地位。 2 无速度传感器矢量控制的优势 概括来说,无速度传感器矢量控制可以获得接近闭环控制的性能,同时省去了速度传感器,具有较低的维护成本。与传统V/Hz控制比较,无速度传感器矢量控制可以获得改进的低速运行特性,变负载下的速度调节能力亦得到改善,同时还可获得高的起动转矩,这在高摩擦与惯性负载的起动中有明显的优势。正是由于这些驱动特性,该控制技术已逐渐成为通用恒转矩驱动应用的选择。事实上,基本上所有的AC驱动厂家都提供该控制模式。 Schneider公司的驱动市场经理Susan Bowler认为,该控制模式的吸引人之处在于利用最小的附加费用获得大大增强的性能,包括低速特性、转矩响应及定位能力等。由于其性能接近伺服驱动,公司在拓展需要更精确负载定位控制的场合。该公司的第三代Altivar无速度传感器驱动产品具有自调谐特性,确保驱动器在电机运行参数随时间发生变化的情况下

无速度传感器的矢量控制系统仿真

课程设计任务书 学生姓名:专业班级: 指导教师:工作单位:武汉理工大学 题目: 无速度传感器的矢量控制系统仿真 初始条件: 电机参数为:额定电压U=380V、频率50 =、定子电阻s R=0.252Ω、 f Hz 额定功率P=2.2KW、定子自感 L=0.0016H、转子电阻r R=0.332Ω、额定转速 s n=1420rpm、转子自感r L=0.0016H、级对数p n=2、互感m L=0.08H、转动惯量J=0.6Kgm2 要求完成的主要任务: (1)设计系统原理图; (2)用MATLAB设计系统仿真模型; (3)能够正常运行得到仿真结果,包括转速、转矩等曲线,并将推算转速与实际转速进行比较 参考文献: [1] 洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.北京:机械 工业出版社,2005:212-215 时间安排: 2011年12月5日至2011年12月14日,历时一周半,具体进度安排见下表 具体时间设计内容 12.5 指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、评分标准等做具体介 绍;学生确定选题,明确设计要求 12.6-12.9 开始查阅资料,完成方案的初步设计 12.10—12.11 由指导老师审核设计方案,学生修改、完善并对其进行分析 12.12-12.13 撰写课程设计说明书 12.14 上交课程设计说明书,并进行答辩 指导教师签名:年月日 系主任(或责任教师)签名:年月日

摘要 异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质,要获得高动态调速性能,必须从动态模型出发,分析异步电动机的转矩和磁链控制规律,研究高性能异步电机的调速方案。矢量控制是目前交流电动机较先进的一种动态模型,它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。无速度传感器控制的高性能通用变频器是当前全世界自动化技术和节能应用中受到普遍关心的产品和开发课题。本文介绍无速度传感器的矢量控制系统的原理和Matlab仿真。 关键词:矢量控制、无速度传感器、Matlab

永磁同步电机无传感器控制技术

哈尔滨工业大学,电气工程系 Departme nt of Electrical Engin eeri ng Harbin In stitute of Tech no logy 电力电子与电力传动专题课 报告 报告题目:永磁同步电机无传感器控制技术 哈尔滨工业大学 电气工程系 姓名:沈召源___________ 学号:14S006040 2016年1月

目录 1.1研究背景 (1) 1.2国内外研究现状 (1) 1.3系统模型 (3) 1.4控制方法设计 ....................................................... 5 ........ 1.5系统仿真 ........................................................... 9 ............... 参考文献 1.6结论 ............................................................. 1.0 ...... 1.1

1.1研究背景 永磁同步电机具有体积小、惯量小、重量轻等优点,在各领域的应用越来越广泛。目前在永磁同步电机的各种控制算法中,使用最多的是矢量控制和直 接转矩控制,而这两种控制方式都需要转子位置,但转子位置传感器的采用限制了系统使用范围。永磁同步电机控制系统大多采用测速发电机或光电码盘等传感器检测速度和位置的反馈量,这不但提高了驱动装置的造价,而且增加了电机与控制系统之间的连接线路和接口电路,使系统易于受环境干扰、可靠性降低。由于永磁同步电机无传感器控制系统具有控制精度高、安装、维护方便、可靠性强等一系列优点,成为近年来研究的一个热点。 1.2国内外研究现状 无传感器永磁同步电机是在电机转子和机座不安装电磁或光电传感器的情 况下,利用电机绕组中的有关电信号,通过直接计算、参数辨识、状态估计、间接测量等手段,从定子边较易测量的量如定子电压、定子电流中提取出与速度、位置有关的量,利用这些检测到的量和电机的数学模型推测出电机转子的位置和转速,取代机械传感器,实现电机闭环控制。 最早出现的无机械传感器控制方法可统称为波形检测法。由于同步电机是 一个多变量、强耦合的非线性系统,所要解决的问题是采用何种方法获取转速和转角。目前适合永磁同步电机的最主要的无速度传感器的控制策略主要有以下几种 (1)利用定子端电压和电流直接计算出B和 ①。该方法的基本思想是基于场旋 转理论,即在电机稳态运行时,定子磁链和转子磁链同步旋转,且两磁链之间的夹角相差一个功角该方法适用于凸极式和表面式永磁同步电机。该方法计算方法简单,动态响应

浅谈交流电机无速度传感器控制策略

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/9a9511919.html, 浅谈交流电机无速度传感器控制策略 作者:吴宏宇吴兴宇史运涛 来源:《科技风》2016年第24期 摘要:目前,随着工业自动化的不断发展,交流电机将会被广泛使用。同时由于无速度 传感器技术具有低成本与高可靠性等优点,所以发展交流电机无速度传感器技术,对于提高科技生产力以及工业自动化具有极其重要的意义。本文将简要介绍高性能无速度传感器交流电机控制策略,一种是异步电机与速度自适应全阶观测器相结合,另一种永磁同步电机与滑模观测器相结合的控制方法,旨在进一步促进高性能无速度传感器交流电机控制策略的发展。 关键词:交流电机;无速度传感器;全阶观测器;滑模观测器 随着电力电子技术、微电子技术、现代电机控制理论的迅速发展,交流电机获得快速的推广与应用[ 1 ]。目前,在高性能交流电机控制领域中矢量控制[ 2 ]已经被广泛应用。在实际应用中,为了进一步提高交流电机在不同环境下运行的可靠性,交流电机无速度传感器控制技术被提出。无速度传感器控制方法主要分为两大类,一种为外部信号注入,这种方法只适应于极低速的工况运行,同时额外的信号注入会带来高损耗、噪声等问题。另一种为基于交流电机模型的方法,如:模型参考自适应[ 3 ]、卡尔曼滤波[ 4 ]、滑模观测器[ 5 ]、自适应全阶观测器[ 6 ]等方法,这些方法具有很高的控制精度以及鲁棒性。 本文将重点介绍自适应全阶观测器、滑模观测器与矢量控制在交流电机无速度传感器技术中的应用。 1 速度自适应全阶观测器 对于异步电机来说,定子磁链和电磁转矩通常无法直接得到,一般是采用实时测量的电压电流信息和电机参数,并根据电机数学模型构造观测器来对内部的状态变量进行估计。全阶观测器在较宽范围内都有很高的观测精度[ 7 ],通过引入速度自适应环节后可以在观测定子磁链的同时估计电机转速,实现无速度传感器控制。 在全阶观测器的设计中,反馈增益矩阵与自适应率系数的设计直接关系到系统的稳定性、鲁棒性以及收敛速度[ 7 ]。为了保证系统的稳定性与收敛性,本文将介绍一种采用极点左移的方法来设计增益矩阵并对其进行简化,最终得到一个常数增益矩阵。引入速度自适应环节,可以利用李雅普诺夫函数推导出转速估计的自适应率[ 7 ],在实际应用中为了保证估计转速的收敛速度一般采用PI调节器来代替纯积分环节。 2 滑模观测器 在无速度传感器永磁同步电机控制策略中,滑模观测器被广泛应用,因为其具有结构简单、鲁棒性强以及快速的动态响应[ 8 ]。滑模观测器的主要思想是通过选取滑模面与滑模增益

交流感应电动机无速度传感器的高动态性能控制方法综述

交流感应电动机无速度传感器的 高动态性能控制方法综述 清华大学 杨耕 上海大学 陈伯时 摘要:文章分析了交流感应电机无速度传感器的高动态性能控制方案的控制要点。在介绍国内外产业界已实用化的、以及正在研发中的几种代表性的控制策略的同时,讨论了各种方法理论要点和实际应用中的特点。最后,介绍了当前的几个研究热点问题并就发展方向提出了一点设想。 关键词:异步电动机控制 无速度传感器 转矩控制 磁链观测 速度辨识 Rev iew the M ethods for the Speed Sen sor-less Con trol of I nduction M otor Yang Geng Chen Bo sh i Abstract:T h is paper analyzes theo retical po ints of the i m p lem entati on fo r h igh perfo r m ance contro l of in2 ducti on mo to r w ithout speed senso r.A fter that,typ ical app roaches of the contro l strategy,w h ich are used in p ractical p roducts o r are being developed recently,are p resented and the characteristic of each app roach is dis2 cussed.F inally,som e unso lved p roblem s being researched as w ell as the develop ing po tentials are introduced. Keywords:contro l of inducti on mo to r speed senso r2less to rque contro l flux observer speed identifica2 ti on 1 前言 交流感应电机的无速度传感器高动态性能控制,是为了实现与有速度传感器的矢量控制(或直接转矩控制)相当的转矩和速度性能的方案,被用于无法设置速度传感器的设备或新一代高性能通用变频器之中[1,2]。相关的理论与技术也成为近10年来交流传动领域的热门研发内容之一。 本文主要综述在无速度传感器的前提下,具有速度反馈控制环的矢量控制方案(V C)和直接转矩控制方案(D TC),而不讨论诸如“V F控制+为补偿负载变动的滑差补偿”等只考虑静态的方法。本文在介绍各种方法的同时,综述其理论要点和实际应用中的特点、介绍所应用的厂家,从中总结出实现高动态性能控制的要点及主要成果。最后,介绍当前几个研究热点问题。 2 控制方法 211 方法分类的出发点 一般地,由转矩控制环及速度控制环构成的无速度传感器矢量控制(或直接转矩控制)系统由图1所示的3个环节构成。即:①速度调节器;②磁链和转矩控制器;③速度推算或辨识器(含磁链计算或观测) 。 图1 无速度传感器控制系统构成 对于环节②,需要控制转矩和磁链。由此可以分为:a以转子磁链定向控制为基础的矢量控制策略。目前常用的有计算滑差频率的被称为间接法(I V C)和把状态观测器观测到的转子磁链进行反馈控制的直接法(DV C)。b以控制定子磁链为特点的,被称之为直接转矩控制策略(D TC)。 环节③的结构依存于环节②的结构。实际上在计算或推定速度值时,常常也要获得(计算或观测)磁链(转子的或是定子的)值。因此,按其理论上的特点,可以把获得转速和磁链的方法大致分 3 电气传动 2001年 第3期

无刷直流电机无位置传感器控制方法综述

无刷直流电机无位置传感器控制方法综述所谓的无位置传感器控制,正确的理解应该是无机械的位置传感器控制。在电机运转的过程中,作为逆变桥功率器件换向导通时序的转子位置信号仍然是需要的,只不过这种信号不再由位置传感器来提供,而应该由新的位置信号检测措施来代替,即以提高电路和控制的复杂性来降低电机的复杂性。所以,目前永磁无刷直流电机无位置传感器控制研究的核心和关键就是架构一转子位置信号检测线路,从软硬件两个方面来间接获得可靠的转子位置信号,借以触发导通相应的功率器件,驱动电机运转。 1.反电势过零点法(端电压法):基于反电动势过零点的转子位置检测方法是 在忽略永磁无刷直流电机电枢反应影响的前提下。通过检测断开相反电动势过零点。依次得到转子的六个关键位置信号。但是存在如下缺点:反电动势正比于转速,低速时不能通过检测端电压来获得换相信息故这种方法严重影响了电机的调速范围。使电机起动困难;续流二极管导通引起的电压脉冲可能覆盖反电动势信号。尤其是在高速、重载、或者绕组电气时间常数很大等情况下,续流二极管导通角度很大,可能使得反电动势法无法检测。 反电势过零检测法的改进策略:针对以上缺点,利用神经网络的非线性任意逼近特性, 提出一种基于神经元网络的电机相位补偿控制。首先由硬件电路获得有效的反电动势信息, 再利用BP 神经网络进行正确相位补偿, 实现无刷直流电机的无位置传感器控制, 获得了较好的效果[1]。还有一种采用人工神经元网络的永磁无刷直流电机反电势预测新方法, 采用神经元网络方法对永磁无刷直流电动机反电势波形准确预测的结果进一步用于电机动、静态特性的仿真或预测, 这将比假设电机反电势波形为理想正弦波或梯形波所进行的仿真更接近电机的实际运行结果。较之传统的路和场的计算方法, 达到了快速性和准确性的统一, 且由于神经元网络的自学习神经元网络成功训练后, 就可以用以预测所研究类型的永磁无刷直流电机的反电势波形[2]。 直接检测法,通过比较逆变器直流环中点电压和电机断开相绕组端电压的关

无速度传感器简介

无速度传感器 在高性能的异步电机矢量控制系统中,转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常,采用光电码盘等速度传感器来进行转速检测,并反馈转速信号。但是,由于速度传感器的安装给系统带来一些缺陷:系统的成本大大增加;精度越高的码盘价格也越贵;码盘在电机轴上的安装存在同心度的问题,安装不当将影响测速的精度;电机轴上的体积增大,而且给电机的维护带来一定困难,同时破坏了异步电机的简单坚固的特点;在恶劣的环境下,码盘工作的精度易受环境的影响。因此,越来越多的学者将眼光投向无速度传感器控制系统的研究。国外在20世纪70年代就开始了这方面的研究,但首次将无速度传感器应用于矢量控制是在1983年由R.Joetten完成,这使得交流传动技术的发展又上了一个新台阶,但对无速度传感器矢量控制系统的研究仍在继续。 2无速度传感器的控制方法 在近20年来,各国学者致力于无速度传感器控制系统的研究,无速度传感器控制技术的发展始于常规带速度传感器的传动控制系统,解决问题的出发点是利用检测的定子电压、电流等容易检测到的物理量进行速度估计以取代速度传感器。重要的方面是如何准确地获取转速的信息,且保持较高的控制精度,满足实时控制的要求。无速度传感器的控制系统无需检测硬件,免去了速度传感器带来的种种麻烦,提高了系统的可靠性,降低了系统的成本;另一方面,使得系统的体积小、重量轻,而且减少了电机与控制器的连线,使得采用无速度传感器的异步电机的调速系统在工程中的应用更加广泛。国内外学者提出了许多方法。 (1)动态速度估计法主要包括转子磁通估计和转子反电势估计。都是以电机模型为基础,这种方法算法简单、直观性强。由于缺少无误差校正环节,抗干扰的能力差,对电机的参数变化敏感,在实际实现时,加上参数辨识和误差校正环节来提高系统抗参数变化和抗干扰的鲁棒性,才能使系统获得良好的控制效果。 (2)PI自适应控制器法其基本思想是利用某些量的误差项,通过PI自适应控制器获得转速的信息,一种采用的是转矩电流的误差项;另一种采用了转子q轴磁通的误差项。此方法利用了自适应思想,是一种算法结构简单、效果良好的速度估计方法。 (3)模型参考自适应法(MRAS)将不含转速的方程作为参考模型,将含有转速的模型作为可调模型,2个模型具有相同物理意义的输出量,利用2个模型输出量的误差构成合适的自适应律实时调节可调模型的参数(转速),以达到控制对象的输出跟踪参考模型的目的。根据模型的输出量的不同,可分为转子磁通估计法、反电势估计法和无功功率法。转子磁通法由于采用电压模型法为参考模型,引入了纯积分,低速时转子磁通估计法的改进,前者去掉了纯积分环节,改善了估计性能,但是定子电阻的影响依然存在;后者消去了定子电阻的影响,获得了更好的低速性能和更强的鲁棒性。总的说来,MRAS是基于稳定性设计的参数辨识方法,保证了参数估计的渐进收敛性。但是由于MRAS的速度观测是以参考模型准确为基础的,参考模型本身的参数准确程度就直接影响到速度辨识和控制系统的成效。 (4)扩展卡尔曼滤波器法将电机的转速看作一个状态变量,考虑电机的五阶非线性模型,采用扩展卡尔曼滤波器法在每一估计点将模型线性化来估计转速,这种方法

(完整版)无刷直流电动机无传感器控制方法

无刷直流电动机无传感器低成本控制方法关键词:无刷直流电动机无位置传感器控制可编程逻辑器件 1 引言 无刷直流电机的无传感器控制是近年来电机驱动领域关注的一项技术。无位置传感器控制的关键在于获得可靠的转子位置信号,即从软、硬件两个方面间接获得可靠的转子位置信号来代替传统的位置传感器[1~3]。采用无传感器控制技术的无刷电机具有结构简单、体积小、可靠性高和可维护性强等优点,使其在多个领域内得到了充分的利用[4]。目前对于无传感器无刷电机的控制多采用单纯依靠DSP软件控制的方法[5],但是由于控制算法计算量大,执行速度较慢,且DSP 成本较高,不利于以后向市场推广。同时也出现了应用于无传感器BLDCM控制的一些专用的集成电路[6],但由于这些芯片可扩展性和通用性较低,而且价格昂贵,只适用于低压、小功率领域。为了扩展无传感器BLDCM应用领域,降低其控制系统的成本,扩充控制系统的功能,增加控制系统的灵活性,本文以MCU+PLD方式组成控制系统的核心,利用PLD数字逻辑功能,分担MCU 的逻辑运算压力,使MCU和PLD的功能都得到了最大程度的发挥。对于无位置传感器BLDCM 控制系统,本文着重分析了换相控制策略和闭环调速,最后通过仿真和实验,验证了控制系统的合理性和可行性。 2 系统的总体硬件设计 本文中所设计系统是以8位PIC单片机和PLD构成的硬件平台,硬件结构框图如图1 所示。图1 系统总体结构硬件框图 功率逆变电路采用三相全桥逆变结构,电机定子绕组为Y接法,电机工作模式为三相6状态方式。在本文无传感器控制方式中采用反电动势过零位置检测方法,位置检测电路根据电机端电压获取3路位置信号,将信号送入PIC单片机进行软件移相后得到3路换相信号,由可编程逻辑器件进行逻辑解码后输出6路驱动开关管的前极信号,通过驱动芯片IR2233产生驱动信号以控制各开关管的导通与关断。该系统采用速度单闭环方式,通过改变PWM的占空比以达到调速的目的。 本文中选用Microchip公司的单片机PIC16F874作为控制核心,它内部有8K的FLASH 程序存储器,368字节的数据存储器(RAM),256字节的EEPROM数据存储器,14个中断源,8级深度的硬件堆栈,3个定时/计数器,两个捕捉/比较/PWM(CCP)模块,10位多通道A/D转换器等外围电路和硬件资源[6]。这些使得运用PIC16F874在设计硬件电路时,控制电路大大简化,可靠性提高,调试更加方便。 PIC16F874单片机的B端口的4~7口具有电平变化中断的功能,利用RB5~RB7作为反电动势的过零点检测信号的输入,如已开RB口中断,一旦有过零点出现(发生电平的变化)就进入RB 口中断服务。利用CCP模块输出占空比可调的信号,可实现直流电机调速。 *

无刷直流电机的无位置传感器控制_0813

无位置传感器控制技术是无刷直流电机研究的热点之一,国内外相关研究已经取得阶段性成果。 在无刷直流电机工作过程中,各相绕组轮流交替导通,绕组表现为断续通电。在绕组不通电时,由于绕组线圈的蓄能释放,会产生感应电动势,该感应电动势的波形在绕组两端有可能被检测出来。利用感应电动势的一些特点,可有取代转子上的位置传感器功能,来得到需要的换相信息。由此,就出现了无位置传感器的无刷直流电动机。 尽管无位置传感器控制方式使得转子位置检测的精确度有所降低,但由于取消了位置传感器,电机的结构更加简单,安装更加方便,成本降低,可靠性进一步提高,在对体积和可靠性有要求的领域以及不适合安装位置传感器的场合,无位置传感器无刷直流电机应用广泛。 无位置传感器控制方式下的无刷直流电机具有可靠性高、抗干扰能力强等优点,同时在一定程度上克服了位置传感器安装不准确引起的换相转矩波动。 无位置传感器技术是从控制的硬件和软件两方面着手,以增加控制的复杂性换取电机结构复杂性的降低。 以采用120o电角度两两导通换相方式的三相桥式Y接无刷直流电机为例,讨论基于现代控制理论和智能算法的无刷直流电机无位置传感器控制方法。 转子位置间接检测法 目前无刷直流电机中主要采用电磁式、光电式、磁敏式等多种形式的位置传感器,但位置传感器的存在限制了无刷直流电机在某些特定场合的应用,主要体现在: 1、位置传感器可使电机系统的体积增大; 2、位置传感器使电机与控制系统之间导线增多,使系统易受外界干扰影响; 3、位置传感器在高温、高压和湿度较大等恶劣工况下运行时灵敏度变差,系统运行 可靠性降低 4、位置传感器对安装精度要求较高,机械安装偏差引起的换相不准确直接影响电机 的运行性能。 无位置传感器控制技术越来越受到重视,并得到了迅速发展。依据检测原理的不同,无刷直流电机无位置传感器控制方法主要包括反电势法、磁链法、电感法及人工智能法等。 反电势法 反电势法(感应电动势过零点检测法)目前是技术最成熟、应用最广泛的一种位置检测方法。该方法将检测获得的反电势过零点信号延迟30o电角度,得到6个离散的转子位 置信号,为逻辑开关电路提供正确的换相信息,进而实现无刷直流电机的无位置传感器控制。 无刷直流电机反电势过零点与换相时刻的对应关系如图所示,图中e A、e B、e C为相位互差120o电角度的三相梯形波反电势,Q1~Q6为一个周期内的6个换相点,分别滞后相应反电势过零点30o电角度。

无传感器矢量控制技术

1、PG卡是变频器控制带编码器电机时的选件.构成闭环控制.主要是实现高精度的带编码器(PG)矢量闭环控制.PG卡和带编码器的电机是变频器实现最高的控制精度的方式.可实现电机速度控制和位置控制(定位). 2、变频器的无PG矢量控制怎么接线? 无PG矢量控制接线与其它的变频器一样接线。(与PG矢量控制区别就是没有电机编码器的接线了。) 主要是控制方式选择PG矢量控制,并且要进行电机的自学习,以供变频器采集电机的必要参数。 3、变频器中说的有PG矢量控制中的PG指的是什么啊? PG:pulse Quantizer 就是脉冲编码器 有PG矢量控制,就是有编码器的矢量控制,也就是闭环矢量控制 4、变频器的VF控制和无PG 矢量控制什么区别怎么使用 区别在于无PG反馈矢量控制机械硬度较好,控制精度和调速范围更好些,但要求较多.V/F控制适用于大多数控制. 5、无PG矢量控制一般用在什么样的负载上呢?速度和转矩与VF控制有什么区别 回答 无PG反馈的矢量变频器通过变频器内部的检测电流测出三相输出电压和电流值矢量,通过变换电路得到两个相互垂直的电流信号,再用这两个信号通过运算调节器控制逆变电路的输出。整个过程全部在变频器内完成,工程上称为无PG反馈的矢量变频器。3.变频器矢量控制功能的设置只设置“用”或“不用”即可。4.设置矢量控制功能时应符合的条件(1) 变频器只能连接一台电动机;(2) 电动机应使用变频器厂家的原配电动机,若不是原配电动机,应先进行自整定操作;(3) 所配备电动机的容量比应配备电动机的容量最多小一个等级; (4) 变频器与电动机之间的电缆长度应不大于50m。(5) 变频器与电动机之间接有电抗器时,应使用变频器的自整定功能改写数据。 在需要较高精度的控制场合下,可选用无PG反馈的控制,比如数控车床:作为主轴电动机的驱动系统,可以根据切削需要改变主轴的转速,随着工件直径的变化,主轴转速亦随着变化,保持刀具的恒线速切削。还可以由数控系统控制主轴运行、停止,正、反转以及与进刀系统保持严格的传动比关系,完成工件的自动加工,从而大大提高工作效率和工件的成品率。一般可选用普通U∕f控制变频器,为了提高控制精度选用矢量控制变频器效果更好。 V/F控制方式在低速下输出机械转矩有所下降(如需要可设置转矩补偿,升高输出电压),后者低速高速转矩都一样;在转速方面都是一样的,只是对V/F控制来说,当负载转矩波动时会出现转速的变化.

PMSM无位置传感器控制中的相电流检测

PMSM无位置传感器控制中的相电流检测 2009年11月4日 摘要:在PMsM的无位置和无速度传感器控制驱动方面,构建了一种基于滑模变结构理论的状态观测器,同时,针对传统的三相电流检测或母线电流检测方式中存在的不足,根据基尔霍夫定理,提出了一种更为经济简洁的相电流检测方法,应用于PMsM矢量控制系统中,能准确有效地估算出转子磁链位置角。最后,采用TMS320c24x验证了检测和控制方法的正确胜。 关键词:元位置传感器;DsP;PlⅥsM;滑模观测器;电流检测 中图分类号:TM34l;TM351 文献标识码:A 文章编号:1004—7{】18f2009)10一IJll37—03 0引言 根据电机本体的差异及逆变器工作方式的不同,电子换相的永磁同步电动机可以分为方波式直流无刷电动机和正弦式永磁同步电动机。无刷直流电动机与120°导通型三相逆变器相匹配,可实现方波型驱动,其转子位置传感器只需要提供转子若干关键位置的离散信号,因而此类电机控制简单,但由于相绕组呈感性,电子换向时会产生电流脉动,进而引起电机的转矩脉动1。正弦 式PMsM控制方式灵活,与180°导通型逆变器匹配,可实现正弦波驱动,引入磁场定向的矢量控制控制策略可有效地削减转矩谐波,具有优良的调速性能,但是矢量控制中需要获取连续的、精确的转子磁链位置信息。为了提高系统的经济性和可靠性,系统采用无位置传感器控制,也就是利用电机绕组中相关电信号通过适当算法估计出转子位置和速度,由以软件实现的磁链观测器取代位置传感器。 为使状态观测器中的位置观测算法估算的位置量精确可靠,就必须对电机绕组中的电流等观测器 输入量有一个准确性要求,因此电机绕组中电流信号的检测方法很重要。 1 PMsM的无位置传感器控制 Habetler提出的空间矢量调制方法在异步电机中已有广泛的应用,矢量控制技术同样也适用于永 磁同步电动机的变频控制。PMsM一般通过检测电机转子磁链位置来控制定子电流或电压,使定子和转子磁动势保持确定的相位关系,从而产生恒定的转矩。 由于PMsM转子磁通位置与转子机械位置是一致的,我们通过检测转子的实际位置就可以得知 电机转子磁链位置。传统PMsM控制中最常用的获取转子位置和速度信号的方法是在转轴上安装传感器,本控制系统采用滑模状态观测器取代位置传感器,通过适当算法估算出转子位置和速度。观测器模型如图l所示。

无速度传感器说明

无速度传感器说明: 在现代交流调速系统中,为了获得高性能的转速控制,采用了速度闭环控制,必须在电机轴上安装速度传感器。但在实际系统中,速度传感器的安装往往受到一些限制,主要存在以下几个问题[3,4]: 1) 速度传感器的安装降低了系统的鲁棒性和简单性; 2) 高精度的速度传感器价格一般比较贵,增加了系统成本; 3) 在一些恶劣的条件下(如高温、潮湿等),速度传感器的安装会降低系统 的可靠性; 4) 速度传感器的安装存在一些困难,如果安装不当会成为系统的一个故障 源。 为了避免这些问题,使得人们转而研究无需速度传感器的电机转速辨识方法。近年来,这项研究也成为交流传动的一个热点问题。国外在20世纪70年代开始了这方面的研究。而首次将无速度传感器应用于矢量控制是在1983年由R.Joetten 完成的,这使得交流传动技术的发展又上了一个新的台阶。在其后的十几年中,国内外的学者在这方面做了大量的工作,到目前为止,提出了许多种方法,大体上可以分为:①动态转速估计器;②模型参考自适应(MRAS );③基于PI 调节器法;④自适应转速观测器;⑤转子齿谐波法;⑥高频注入法;⑦基于人工神经元网络的方法。 以下分别讨论动态转速估计器,模型参考自适应(MRAS ),基于PI 调节器法,滑模变结构观测器,在第二章建立的异步电机矢量控制仿真实验平台上仿真。 动态转速估计器[3] 这种方法从电机的电磁关系式,转速的定义中得到关于转差的表达式。电机角速度等于同步角速度s ω与转差角速度sl ω之差。 s sl ωωω=- (3-1) 同步角速度可以由静止坐标系下的定子电压方程式推得,由图3-1矢量关系可知 2 2 s s s s s s s s s s d d arctg dt dt p p βαβααβ αβ ωθψ? ?==?? ψ?? ψψ-ψψ= ψ+ψ (3-2)

无位置传感器直流无刷电机原理

无位置传感器直流无刷电机原理 位置传感器的直流无刷电机的换向主要靠位置传感器检测转子的位置,确 定功率开关器件的导通顺序来实现的,由于安装位置传感器增大了电机的体积, 同时安装位置传感器的位置精度要求比较高,带来组装的难度。 研究过程中发现,利用电子线路替代位置传感器检测电机在运行过程中产 生的反电动势来确定电机转子的位置,实现换向。从而出现了无位置传感器的 直流无刷电机,其原理框图如图3.1所示。 武汉理工大学硕士学位论文 图2-1无位置传感器无刷直流电机原理图 无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)具有无换向火花、无无线电干扰、寿 命长、运行可靠、维护简便等特点,而且不必为一般无刷直流电机所必须的位 置传感器带来的对电机体积、成本、制造工艺的较高要求和抗干扰性差问题而 担忧,因此应用前景广阔。 由图2-1无刷直流电动机的运行原理图可知,当电机在运行

过程中,总有 一相绕组没有导通,此时可以在该相绕组的端口检测到该绕组产生反电动势, 该反电动势60度的电角度是连续的,由于电机的规格,制造工艺的差别,导致 相同电角度的反电动势值是不同,如要通过检测反电动势的数值来确定转子的 位置难度极大。因此必须找到该反电动势与转子位置的关系,才能确定转子的 位置。 由于BLDCM的气隙磁场、反电势、以及电流波型是非正弦的,因此采用 直交轴坐标变化不是很有效的分析方法。通常直接利用电机本身的相变量来建 立数学模型。假设三相绕组完全对称,磁路不饱和,不计涡流和磁滞损耗,忽 略齿槽相应,则三相绕组的电压平衡方程则可以表示为:根据电压方程得电机的等效电路图,如图2.2所示:

2.3.2反电势法电机控制的原理 无刷直流电机中,受定子绕组产生的合成磁场的作用,转子沿着一定的方 向转动。电机定子上放有电枢绕组,因此,转子一旦旋转,就会在空间形成导 体切割磁力线的情况,根据电磁感应定律可知,导体切割磁力线会在导体中产 生感应电热。所以,在转子旋转的时候就会在定子绕组中产生感应电势,即运 动电势,一般称为反电动势或反电势哺1。· 对于稀土永磁无刷直流电机,其气隙磁场波形可以为方波,也可以是梯形 波或正弦波,与永磁体形状、电机磁路结构和磁钢充磁等有关,由此把无刷直 流电机分为方波电机和正弦波电机。对于径向充磁结构,稀土永磁体直接面对 均匀气隙,由于稀土永磁体的取向性好,所以可以方便的获得具有较好方波形 状的气隙磁场,对于方波气隙磁场的电机,当定子绕组采用集中整距绕组,即 每极每槽数q=l时,定子绕组中感应的电势为梯形波,如图加

感应电动机的无速度传感器控制研究.

感应电动机的无速度传感器控制研究 3 王家军王建中 杭州电子科技大学 摘要 :基于定子侧静止参考坐标系 , 把感应电动机的模型分为机械部分和电气部分。利用新的状态变量 , 根据系统的稳态方程计算感应电动机的速度 , 实现感应电动机的无速度传感器控制。 制方法相比 , , 通过 性能。最后仿真结果证明了该设计方法的有效性。 关键词 :感应电动机无速度传感器 R of Induction Motor Wang Jiajun Wang Jianzhong Abstract :The model of induction motor was separated into mechanical and electrical parts based on static reference coordinate of stator. According to steady equation , the speed of induction motor was computed with new states. Then sensorless control of induction motor can be realized. Compared with traditional sensorless control method , the scheme avoids computation of rotor slip or rotor flux linkage angle. G ood steady and dy 2 namic performance can be achieved by regulating PI controller. At last simulation results prove the efficiency of the scheme. K eyw ords :induction motor sensorless PI controller 1引言 感应电动机以其坚固、可靠、廉价、高效等优点 , 在工业驱动控制中获得了大量的应用。感应电动机结构简单 , 但其弱点是数学模型复杂 , 状态变量之间的

PMSM电机无传感器FOC矢量控制_图文.

说明:下面程序取自IFX 16位机无传感器PMSM电机矢量控制程序。程序架构是C语言嵌套汇编。其中坐标系变换是汇编编写。有插图说明,便于更好的理解。其中包括坐标系变换,磁链角估算,PI速度环电流环调节。(单片机XC2236N,Tasking 编译器Cavin整理 坐标系变换说明:双电阻采样得到两相电流(ia, ib,由abc120°静止坐标系Clarke 变换到直角坐标系(iα, iβ,由(iα, iβ静止直角坐标系Park变换到直角旋转坐标系(iq, id。直流id不变,通过PI速度环电流环得到期望直流iq,进行限幅控制。由旋转坐标系(vq, vd经过Park逆变换到静止坐标系(vα, vβ,然后再经过矢量调制成PWM控制电机。 无传感器角度估算:由Clarke变换得到(iα, iβ和由Park逆变换得到的(vα, vβ,经过低通滤波器PT1,再由直角坐标系变极坐标系得到磁链估算角无传感器开环启动策略:在定子中加入幅值及频率都受控的电流,若PLL收敛,切换到FOC闭环控制。

/******************************************************************* ********* ************************************************************************ ****/ /*********************************************************************** ***** ******************************************************************** ********/ //****************************************************************** ********** // @Function int clarke_trans(int Phase_s, int Phase_t, int *ia; //

无速度传感器矢量控制需解决的问题

无速度传感器矢量控制需解决的问题矢量控制从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性,但是对电机参数的敏感性却成为实际应用中必须解决的问题。驱动器通过启动前的自整定以及运行过程中的在线整定,适应电机参数变化,保持矢量控制的动静态性能,这些复杂的自适应控制算法都必须通过强大的信号处理器才能完成。 无速度传感器矢量控制尽管省略了闭环控制中使用的速度传感器,SVC仍然需要采用电压、电流传感器对电机进行控制,在高速运算处理器的平台上通过使用复杂的电机模型与高强度的数学运算,对传感器输入信号进行处理获得电机控制所需的磁通与转矩分量,再通过自适应的磁场向量方法实现解耦控制,以获得良好的动态响应。 应当说,该控制方式目前没有标准的解决方案,SVC控制的关键在于正确的转速估计与解耦控制,但这两者之间又存在相互耦合的关系。转速估计的精度不仅决定于测量的定子电压与电流,同时与电机参数密切相关。在数字化电机控制系统中,转速估计的精度又与采样频率以及反馈信号的分辨率有关,而转速估计的精确程度不仅影响到速度控制的

准确度, 也会影响到速度环路补偿器的设计。这些问题环环相扣, 稍有失误甚至会影响到系统的稳定性。 SVC技术要实用化,必须解决几个基本问题:磁通辨识、速度估计以及参数适应性。过去十几年里,研究人员开发出了多种磁通辨识与转速估计方法。其中以磁场定向为基础的转速估计法由于其快速性与较高的准确度,已成为行业设计的主流。 无论是磁通辨识还是速度估计,对参数的依赖性都较强,也正是因为如此SVC与采用速度或位置传感器的闭环磁通矢量控制(FVC)相比,对电机参数的变化更为敏感,在速度调节与转矩响应等动态指标上要落后于FVC控制。目前业界对SVC参数整定的设计包括初始整定与在线整定两种。有关参数自适应这方面的研究仍在深入,如何提高SVC系统的适应性、鲁棒性无疑是一个重要的研究课题。 总的来看,由于不需要速度传感器,SVC的电机控制模型要十分精确。从运算量来讲,SVC控制比FVC更为复杂,这也使得无速度传感器控制的难度要明显高于闭环控制。由于电机参数在运行过程变化很大,

相关主题