大比特商务网 |资讯中心 |技术论坛 |解决方案 登录 注册 |电子刊 |招聘/求职
您的位置:微电机世界网 >>技术与应用 >>新闻

应用于表贴式永磁同步电机转速环的复合PI无位置传感器

2020-06-23 14:09:05     来源:电气新科技        

【大比特导读】该方法存在三大弊端:①使用位置传感器增大了电机体积,提高了成本;②复杂环境下位置传感器易出现故障,系统可靠性降低;③位置传感器检测的转子机械角度存在量化误差,使得对其微分得到的实际转速反馈存在测量噪声,影响闭环系统的跟踪性能。

永磁同步电机因功率密度高、运行可靠等优点被广泛应用于诸多工业领域,在其控制算法中,PI控制因结构简单、算法易实现而占据主导地位。然而,永磁同步电机具有多变量、非线性、强耦合的特点,并且在其运行过程中,负载转矩实时变化,传统的PI控制技术已无法满足工业自动化对时变转速实时跟踪性和鲁棒性的要求。与此同时,转速闭环系统中,实际转速反馈大多通过对位置传感器检测的转子机械角度进行微分来间接获取。

电机

该方法存在三大弊端:①使用位置传感器增大了电机体积,提高了成本;②复杂环境下位置传感器易出现故障,系统可靠性降低;③位置传感器检测的转子机械角度存在量化误差,使得对其微分得到的实际转速反馈存在测量噪声,影响闭环系统的跟踪性能。因此,需摒弃位置传感器的使用,增强闭环系统转速反馈的准确性。

为实现永磁同步电机高性能控制,其控制系统内的转速外环和电流内环均需对其相应指令实时跟踪,并且对外部干扰具备较强的鲁棒性。由于电流内环系统跟踪性能只与电机内部参数有关,与外部负载扰动无关,往往需通过精确数学模型计算输出电压给定即可达到良好的电流跟踪效果,因此实际工程应用中,电流环参数一旦确定,则适用于各种工况场合,参数无需二次调整。

而对于转速外环系统,会受到时变转速给定和时变负载等不确定性外部扰动,要达到转速实时跟踪目的较为困难,其控制方法主要包括PI控制、滑模控制、内模控制、自抗扰控制以及二自由度控制等。实际永磁同步电机高性能调速系统中,控制策略仍然以PI控制为主。对于PI控制,其参数整定对于系统跟踪性能和抗扰性能至关重要。

江苏科技大学电子信息学院、江苏舾普泰克自动化科技有限公司的研究人员,针对传统永磁同步电机转速环PI控制下转速跟踪性能差的问题,设计了一种复合PI控制器应用于表贴式永磁同步电机(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor, SPMSM)转速环控制系统。

在传统PI控制的基础上,转速环采用积分钳位型抗积分饱和方法,增加给定输入微分前馈环节和控制增益环节,简化PI参数整定过程,增强转速环系统跟踪响应性能。在此基础上,分析无阻尼自然频率和阻尼比两者参数选取对系统转矩扰动和角速度测量噪声抑制能力的影响,证明系统抗转矩扰动性能与抑制噪声性能之间存在矛盾,需摒弃位置传感器。当前无位置传感器控制大多首先通过滑模观测器观测到电机两相静止坐标系下的反电动势,对其反正切处理以间接获得转子位置和转速。

该方法通过两相反电动势间接计算转子位置以及转速,同样避免不了反馈噪声的影响。针对该问题,研究人员设计以电机转子机械角速度为直接状态变量的新型滑模观测器,对角速度值进行观测,将其直接引入至转速环闭环系统作为反馈,避免角速度反馈噪声对转速跟踪性能造成影响。

研究人员以750W表贴式永磁同步电机为实验对象,对转速环复合PI无位置传感器控制策略下的相应实验波形进行分析研究,实验结果验证了时变输入下复合PI控制相对于传统PI控制优良的跟踪性能,新型控制策略对于转矩扰动和转速扰动有着较强的鲁棒性。另外,考虑到该控制策略目前只能应用于表贴式永磁同步电机,下一步将重点研究控制策略的普及化以及工程化问题,以期实现其实际工程应用。

声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请与我

们联系,我们将及时更正、删除,谢谢。

  • 赞一个(
    0
    )
  • 踩一下(
    0
    )
分享到:
阅读延展
电机 永磁同步电机
  • 直流电机存在频率吗?

    直流电机存在频率吗?

    有的人把无刷直流电机的自控变频调速系统称为“直流变频”,然而直流电根本是没有频率这一说法的,但是,这个“直流变频”却被广泛流传。这个所谓的直流变频就是这么来的。

  • 客户为什么要选择永磁电机?

    客户为什么要选择永磁电机?

    永磁同步电动机主要是由转子、端盖及定子等各部件组成。永磁同步电动机的定子结构与普通的感应电动机的结构非常相似,转子结构与异步电动机的最大不同是在转子上放有高质量的永磁体磁极,根据在转子上安放永磁体的位置的不同,永磁同步电动机通常被分为表面式转子结构和内置式转子结构。

  • 德国最新仿生机器鸟和仿生机器手

    德国最新仿生机器鸟和仿生机器手

    在机身内部,Festo塞进了扑翼机构和控制部件、无线电和定位技术、一个无刷电机、两个伺服装置、一个电池和变速箱。  

  • 骏龙科技最新交流伺服电机系统方案实现更高电机控制效率和更好性能

    骏龙科技最新交流伺服电机系统方案实现更高电机控制效率和更好性能

    骏龙科技最新发布的交流伺服电机控制系统方案,采用先进的MCU+FPGA系统架构,实现更高的电机控制效率和更好的性能。

  • 霍尔芯片在电机中的应用

    霍尔芯片在电机中的应用

    霍尔芯片是根据霍尔磁效应设计出来的能够检测磁场的专用集成电路。霍尔芯片在电机中应用广泛,主要应用有两个方向:1、无刷直流电机中相位检测;2、有刷电机中的电机速度、方向检测。

  • 直流电机:为何直流电机要用PID调速?

    直流电机:为何直流电机要用PID调速?

    所以说,直接输入转速用PWM精准控制是不现实的,PWM控制的是直流电机的电流,电流决定了直流电机的扭矩,也就是输出力,假设直流电机负载1公斤,转速3000转,那么负载2公斤还需要保持3000转的速度,电流就会增加了。

  • 一种新型反凸极永磁同步电机的弱磁特性分析

    一种新型反凸极永磁同步电机的弱磁特性分析

    实现弱磁主要采用两种途径,一是增大负向的直轴弱磁电流,二是提高直轴电感。但是增大负向直轴弱磁电流不仅增加铜耗,而且还有可能引起不可逆退磁。采用增大直轴电感的方法又受到电机结构上的限制,因为内置式永磁同步电机转子中永磁体始终放置于直轴位置,无法获得较大数值的直轴电感。

  • 基于灵动MM32 SPIN系列MCU高频注入法侦测永磁同步电机的转子初始位置研究与应用

    基于灵动MM32 SPIN系列MCU高频注入法侦测永磁同步电机的转子初始位置研究与应用

    由于温室效应及全球暖化越趋严重, 如何节能的议题受到世界各国的重视。耗能高的电机应用上, 采用高效率节能永磁同步电机的趋势也越来越受消费者的欢迎, 消费者重视的节能、低震动、低噪音的要求, 也使得永磁同步电机驱动方式逐渐的朝向了的弦波驱动。

  • 电梯电机为什么都要采用永磁同步电机?

    电梯电机为什么都要采用永磁同步电机?

    为了使电梯有良好的起、制动舒适性和平层准确度,在系统中加入了准确的转子位置装置和电压电流检测装置,随时确定电机磁场的大小、方向。位置检测装置采用转子位置传感器(光电编码器或旋转变压器等)。

  • 相对永磁同步电机,特斯拉为何热衷异步电机

    相对永磁同步电机,特斯拉为何热衷异步电机

    异步电机,自从发明家特斯拉改进性发明以来,结构一直比较稳定,而且非常简单可靠,维修容易,制造和维护成本非常低,这是它在工业场合广泛应用的根本原因。

  • 永磁同步电机与感应异步电机的差异化在哪?

    永磁同步电机与感应异步电机的差异化在哪?

    那么,为什么永磁同步电机能够赢得那么多新能源与传统车企的青睐呢?永磁同步电机与交流电机的差别在哪里?特斯拉、蔚来为何不是使用永磁同步电机呢?且听教授往下说!

  • 风机EC电机、风机直流无刷电机|保持永磁同步电机不退磁不烧机?

    风机EC电机、风机直流无刷电机|保持永磁同步电机不退磁不烧机?

    永磁同步电机过载运行,是由于拖动的负载过大,电压过低,或被带动的机械卡滞造成。过载时间过长,永磁同步电机将从电网中吸收大量的有功功率,电流增大,温度上升,在高温下永磁电机的绝缘老化,磁钢退磁。

微信

第一时间获取电子制造行业新鲜资讯和深度商业分析,请在微信公众账号中搜索“大比特商务网”或者“big-bit”,或用手机扫描左方二维码,即可获得大比特每日精华内容推送和最优搜索体验,并参与活动!

发表评论

  • 最新评论
  • 广告
  • 广告
  • 广告
广告
Copyright Big-Bit © 1999-2013 All Right Reserved 大比特资讯公司 版权所有      未经本网站书面特别授权,请勿转载或建立影像,违者依法追究相关法律责任