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永磁同步电机转子位置与速度估算新方法的提出
2023-01-03  访问量: 1046

随着电动助力车的发展,其作为一种便捷、环保的交通工具在国内外有着广大的市场前景。电动助力车用驱动电机作为车辆的核心动力单元,与整车的性能有着密不可分的关系。随着永磁材料的发展,永磁同步电机PMSM)逐渐走向小体积与低成本化,又凭借其能效比高、易于控制等优点,逐步成为电动助力车用驱动电机的首选。

永磁同步电机


随着电动助力车的发展,其作为一种便捷、环保的交通工具在国内外有着广大的市场前景。电动助力车用驱动电机作为车辆的核心动力单元,与整车的性能有着密不可分的关系。随着永磁材料的发展,永磁同步电机(PMSM)逐渐走向小体积与低成本化,又凭借其能效比高、易于控制等优点,逐步成为电动助力车用驱动电机的首选。

在控制算法中获取永磁同步电机的转子位置信息和速度信息方面,采用高精度位置传感器可保障电机有较好的控制效果,如旋转变压器与光电编码器等位置传感器可对转子位置进行实时高精度的跟踪,对于电机转速控制、输出峰值电流抑制与噪声抑制等方面有较好的有效性。但在电动助力车行业中,使用高精度位置传感器无疑会使研发与生产成本增加,且在各类使用场景中,生产厂商也多采用中低速永磁同步电机作为电动助力车的驱动电机,采用高精度传感器也造成了不必要的资源浪费。

而低分辨率位置传感器,如开关型霍尔位置传感器凭借其价格低廉、响应迅速、可满足矢量控制要求等优点,常被应用于电动助力车的永磁同步电机矢量控制中。但是在日常使用中,安装于电机转子轴末端或轮毂内侧的霍尔位置传感器,在大批量组装阶段,难免会产生较大的公差,导致永磁同步电机的矢量控制系统无法正常工作,影响车辆驱动电机的稳定性,危害行车安全。

研究人员指出,利用该转子位置与转速估算法,可使电动助力车控制系统在电机发生霍尔位置传感器安装偏移的工况下,实现对驱动电机的正常控制。另外,该转子位置与转速估算法通过对霍尔信号进行矢量变换,使用带通频率跟踪滤波器提取霍尔矢量中含有的转子位置信息的方式,有效地提高了对电机转子位置与转速估算的精度。


在控制算法中获取永磁同步电机的转子位置信息和速度信息方面,采用高精度位置传感器可保障电机有较好的控制效果,如旋转变压器与光电编码器等位置传感器可对转子位置进行实时高精度的跟踪,对于电机转速控制、输出峰值电流抑制与噪声抑制等方面有较好的有效性。但在电动助力车行业中,使用高精度位置传感器无疑会使研发与生产成本增加,且在各类使用场景中,生产厂商也多采用中低速永磁同步电机作为电动助力车的驱动电机,采用高精度传感器也造成了不必要的资源浪费。

而低分辨率位置传感器,如开关型霍尔位置传感器凭借其价格低廉、响应迅速、可满足矢量控制要求等优点,常被应用于电动助力车的永磁同步电机矢量控制中。但是在日常使用中,安装于电机转子轴末端或轮毂内侧的霍尔位置传感器,在大批量组装阶段,难免会产生较大的公差,导致永磁同步电机的矢量控制系统无法正常工作,影响车辆驱动电机的稳定性,危害行车安全。

研究人员指出,利用该转子位置与转速估算法,可使电动助力车控制系统在电机发生霍尔位置传感器安装偏移的工况下,实现对驱动电机的正常控制。另外,该转子位置与转速估算法通过对霍尔信号进行矢量变换,使用带通频率跟踪滤波器提取霍尔矢量中含有的转子位置信息的方式,有效地提高了对电机转子位置与转速估算的精度。

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