兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (2): 240121-.doi: 10.12382/bgxb.2024.0121
收稿日期:
2024-02-26
上线日期:
2025-02-28
通讯作者:
基金资助:
Received:
2024-02-26
Online:
2025-02-28
摘要:
为提升转子位置观测精度,提出一种基于自适应同步频率跟踪观测器的无传感器速度估算算法。在该观测器中,采用准比例谐振控制实现在频率变化下自适应跟踪定子电流估算误差,并通过自适应谐波消除来获取基波反电动势,取代传统滑模的趋近函数和低通滤波器以消除抖振及相位延迟,实现对转子位置和速度的高精度估算。在低速域,为减小高频下死区引起的误差电压对角度估算的影响,采用基于死区电压重构的精确电压估算模型,进一步提高低速域无位置估算算法的动态性能和位置估计精度。仿真和实验结果表明了新方法应用于燃气轮机高速永磁同步电机全速域工况的优越性。
徐古轩, 赵峰. 基于自适应同步频率跟踪观测器的高速永磁同步电机无传感器控制[J]. 兵工学报, 2025, 46(2): 240121-.
XU Guxuan, ZHAO Feng. Sensorless Control of High-speed Permanent Magnet Synchronous Motor Based on Adaptive Synchronous-frequency Tracking Observer[J]. Acta Armamentarii, 2025, 46(2): 240121-.
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
d轴电感/H | 0.000134 | 极对数p | 1 |
q轴电感/H | 0.000134 | 额定转速/(r·min-1) | 100000 |
定子相电阻/Ω | 0.02 | 额定电流/Arms | 65 |
永磁体磁链/Wb | 0.021 | 母线电压/V | 500 |
额定功率/kW | 35 | 转动惯量/(kg·m2) | 0.00015 |
表1 高速SPMSM及控制系统参数
Table 1 Parameters of high-speed SPMSM and control system
参数 | 数值 | 参数 | 数值 |
---|---|---|---|
d轴电感/H | 0.000134 | 极对数p | 1 |
q轴电感/H | 0.000134 | 额定转速/(r·min-1) | 100000 |
定子相电阻/Ω | 0.02 | 额定电流/Arms | 65 |
永磁体磁链/Wb | 0.021 | 母线电压/V | 500 |
额定功率/kW | 35 | 转动惯量/(kg·m2) | 0.00015 |
方法 | 总谐波含量/% | 角度误差/(°) | 转速误差/% |
---|---|---|---|
传统SMO | 12.13 | 0~20 | ±5 |
ASFTO法 | 1.24 | 0~1 | ±0.2 |
表2 60000r/min下不同无位置算法仿真对比
Table 2 Simulation comparison of different positionless algorithms at 60 000 r/min
方法 | 总谐波含量/% | 角度误差/(°) | 转速误差/% |
---|---|---|---|
传统SMO | 12.13 | 0~20 | ±5 |
ASFTO法 | 1.24 | 0~1 | ±0.2 |
实验工况/ (r·min-1) | 传统SMO/s | 传统SMO 补偿后/s | ASFTO/s |
---|---|---|---|
0~60000 | 1.02 | 0.80 | 0.70 |
0~90000 | 1.70 | 1.28 | 0.96 |
表3 不同无位置算法下启动加速时间对比
Table 3 Comparison of startup acceleration times of different sensorless algorithms
实验工况/ (r·min-1) | 传统SMO/s | 传统SMO 补偿后/s | ASFTO/s |
---|---|---|---|
0~60000 | 1.02 | 0.80 | 0.70 |
0~90000 | 1.70 | 1.28 | 0.96 |
跟踪误差及启动时间 | 死区电压校正前 | 死区电压校正后 |
---|---|---|
d轴跟踪误差/A | -13~13 | -5~5 |
q轴跟踪误差/A | -5~15 | -3~8 |
0~30000r/min启动时间/s | 0.60 | 0.52 |
表4 死区电压校正前后低速域控制性能对比
Table 4 Comparison of startup acceleration times of different sensorless algorithms
跟踪误差及启动时间 | 死区电压校正前 | 死区电压校正后 |
---|---|---|
d轴跟踪误差/A | -13~13 | -5~5 |
q轴跟踪误差/A | -5~15 | -3~8 |
0~30000r/min启动时间/s | 0.60 | 0.52 |
[1] |
|
[2] |
张强, 马朝臣. 车用涡轮增压微型燃气轮机辅助电站研究进展[J]. 兵工学报, 2010, 31(11):1519-1524.
|
|
|
[3] |
涂群章, 林加堃, 曾繁琦, 等. 永磁同步电机控制系统带过调制的弱磁控制策略研究[J]. 兵工学报, 2016, 37(5):953-960.
doi: 10.3969/j.issn.1000-1093.2016.05.025 |
|
|
[4] |
|
[5] |
|
[6] |
|
[7] |
|
[8] |
朱利东, 王鑫, 朱熀秋. 基于 NNBPF-EKF 的内置式永磁同步电机死区补偿方法[J]. 中国电机工程学报, 2020, 40(15):5011-5020.
|
|
|
[9] |
|
[10] |
吴春, 陈子豪, 傅子俊. 永磁同步电机全速范围无位置传感器控制及FPGA实现[J]. 电机与控制学报, 2020, 24 (7):121-129.
|
|
|
[11] |
|
[12] |
|
[13] |
|
[14] |
|
[15] |
|
[16] |
|
[17] |
孙庆国, 朱晓磊, 牛峰, 等. 基于改进型积分滑模观测器的PMSM无位置传感器控制[J]. 中国电机工程学报, 2024, 44(8):3269-3278.
|
|
|
[18] |
孙恺英, 李冬辉, 姚乐乐, 等. 基于新型超螺旋滑模自适应观测器的永磁同步电机转速估计策略[J]. 高电压技术, 2020, 46(11):3771-3781.
|
|
|
[19] |
|
[20] |
|
[1] | 徐古轩, 赵峰. 基于零偏差型准比例谐振控制的高速永磁电机电流谐波抑制策略[J]. 兵工学报, 2025, 46(1): 231092-. |
[2] | 魏嘉麟, 王又珑, 温旭辉, 陈晨, 李文善. 航空飞行器用300kW高速永磁同步电机优化设计[J]. 兵工学报, 2024, 45(5): 1363-1373. |
[3] | 刘忠永, 国敬, 范涛, 边元均, 孟柳, 章回炫, 温旭辉. 高性能永磁同步发电机无位置传感器控制策略[J]. 兵工学报, 2022, 43(11): 2761-2772. |
[4] | 钱林方, 孙乐, 陈光宋, 佟明昊, 邹权. 无位置传感器电机控制在火炮装填应用的关键技术研究[J]. 兵工学报, 2022, 43(10): 2417-2428. |
[5] | 赵其进, 廖自力, 张运银, 蔡立春. 轮毂电机全速度范围无位置传感器控制研究[J]. 兵工学报, 2019, 40(5): 915-926. |
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