无滤波器方波信号注入法在永磁同步电机初始位置检测中的应用

"这篇论文是《电工技术学报》2017年第13期的一篇文章，主要讨论了基于无滤波器方波信号注入的永磁同步电机（IPMSM）初始位置检测方法。作者包括张国强、王高林和徐殿国，来自哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院。文章提出的新方法旨在解决传统位置检测方法中的问题，如脉冲宽度和幅值的确定困难、实现复杂以及二次谐波分量法的信噪比低等挑战。" 正文： 在无位置传感器内置式永磁同步电机（IPMSM）的应用中，初始位置检测是一个关键的技术难题。传统的基于凸极跟踪的短脉冲电压注入法通常需要精确控制脉冲的宽度和幅值，并且在实现过程中可能遇到困难。此外，这些方法往往伴随着二次谐波分量，导致信噪比低，影响位置检测的准确性。针对这些问题，该研究提出了一个创新的无滤波器方波信号注入的初始位置检测策略。 首先，该方法通过在电机的转子d轴上注入高频方波电压信号，利用无滤波器载波信号分离技术来解耦位置误差信息。这种方法能够有效地减少噪声干扰，提高位置检测的精度。通过一个位置跟踪器，可以获取磁极位置的初步估计值，使得电机的初始位置得以准确识别。 其次，考虑到磁饱和效应，研究中采用了反向的d轴电流偏置给定。通过对比施加不同方向偏置时d轴高频电流响应的幅值大小，可以识别出电机的磁极极性，从而进一步细化初始位置的确定。 最后，为了验证该方法的有效性，研究者在一台2.2kW的IPMSM矢量控制系统上进行了实验。实验结果表明，新方法具有较快的收敛速度，无论电机处于静止还是自由运行状态，都能实现初始位置的辨识，并确保在低速运行时的可靠性。在实际应用中，该方法的位置观测误差最大值仅为6.9°，这显著提升了IPMSM的定位精度和系统性能。 总结关键词，本文研究的核心包括：内置式永磁同步电机、无位置传感器技术、无滤波器方波注入、初始位置检测。该研究的贡献在于提供了一种更为高效、精确且易于实现的IPMSM初始位置检测方案，对于推动无位置传感器电机驱动技术的发展具有重要意义。其理论和实验成果对于电气工程领域的研究人员和工程师都具有很高的参考价值。