foc高频注入法和磁链观测法
引言：
在现代科技的发展下，我们对于电子设备的要求也越来越高，因此对于电子元件的性能和可靠性要求也越来越严格。而对于电子元件的可靠性评估，就需要通过一系列的测试方法来进行验证。本文将介绍两种常用的测试方法：foc高频注入法和磁链观测法。
一、foc高频注入法
foc高频注入法是一种用于测试电子元件的高频噪声容忍能力的方法。它通过在电子元件的输入端注入高频噪声信号，然后观察输出端信号的变化情况来评估电子元件的抗干扰能力。这种方法能够模拟实际工作环境中的干扰情况，帮助我们了解电子元件在高频噪声环境下的性能。
foc高频注入法的步骤如下：
1. 准备测试设备：包括信号发生器、功率放大器、滤波器等。
2. 设置测试参数：根据需要设置信号的频率、幅度和波形等参数。
3. 注入高频噪声信号：将高频噪声信号通过功率放大器注入到电子元件的输入端。
4. 观察输出端信号：使用示波器观察电子元件的输出端信号，并记录下相应的波形和幅度等信息。
5. 分析测试结果：根据观察到的输出端信号的变化情况，评估电子
元件的抗干扰能力。
通过foc高频注入法的测试，我们可以客观地评估电子元件的抗干扰能力，找出潜在的问题并采取相应的改进措施，以提高电子元件的可靠性和性能。
二、磁链观测法
磁链观测法是一种用于测试电子元件的磁链容忍能力的方法。它通过在电子元件的周围放置磁场发生器，然后观察电子元件的性能变化情况来评估其磁链容忍能力。这种方法能够模拟实际工作环境中的磁场干扰情况，帮助我们了解电子元件在磁场干扰下的性能。
磁链观测法的步骤如下：
1. 准备测试设备：包括磁场发生器、示波器等。
2. 设置测试参数：根据需要设置磁场的强度和频率等参数。
3. 放置磁场发生器：将磁场发生器放置在电子元件的周围，产生磁场干扰。
4. 观察电子元件的性能变化：使用示波器观察电子元件的输出端信号，并记录下相应的波形和幅度等信息。
5. 分析测试结果：根据观察到的电子元件的性能变化情况，评估其磁链容忍能力。
通过磁链观测法的测试，我们可以了解电子元件在磁场干扰下的性能表现，帮助我们找出潜在的问题并采取相应的改进措施，以提高
电子元件的可靠性和性能。
结论：
foc高频注入法和磁链观测法是常用的测试方法，可以评估电子元件的高频噪声容忍能力和磁链容忍能力。通过这两种方法的测试，我们可以了解电子元件在实际工作环境中的性能表现，并采取相应的措施来提高其可靠性和性能。这对于保证电子设备的正常工作和提高产品质量具有重要意义。因此，在实际工程中，我们可以根据需要选择合适的测试方法，并结合其他测试方法进行综合评估，以确保电子元件的可靠性和性能满足要求。
转子磁链观测 检测转子磁链的目的是：（1）生成单位矢量，进行直接矢量控制；（2）进行磁链的闭环控制或补偿控制，使磁链的控制更加精确。直接检测气隙磁链必须在制造电机时预先在某相绕组平面内间隔90 ?电角度埋入两个磁通传感器，对使用者很不方便。而采用电机以外的其他传感器间接检测磁链，即采用磁链观测器观测磁链则增加了使用电机的主动性，所以受到人们的重视[2,5]。 电流模型转子磁链观测器是通过检测定子电流和转子旋转速度而计算出转子磁链的一种观测方法。计算公式如下所示： 21222 2 12221()11()1m m i T L T p i T L T p ααβββαψωψψωψ? =-?+?? ?=+?+? （2-14） 电流模型观测器的优点是在整个速度范围内均可以对转子磁链进行观测，但 观测的精度与转子绕组参数的测量（或计算）的准确程度关系很大，而且存在随温度变化和集肤效应随频率的变化，这对精确地观测磁链带来困难。 电压模型转子磁通观测器是通过检测异步电动机定子电压和定子电流而计算出转子磁通的一种观测方法，实现方法如图2-7所示。以下公式给出了在两相静止坐标系下转子磁通的计算公式。 ()()()() 2 111 1122111 11 2m m L dt u i i R L L L dt u i i R L L ααααββββσψσψ? =--??? ?=--?? ?? （2-15） 电压模型转子磁链观测器易于实现，因为只需要电压互感器和电流互感器，电路简单，但电压模型磁链观测器一步只能在额定转速的10％以上使用，因为在10％以下的转速范围内，电机的定子电压变得很小，真实值被积分误差和检测误差所淹没，难以保证精度。因此，通常在高速段采用电压模型观测器，而在低速段才使用电流模型观测器。 图2-7电压模型磁链观测器 电压型转子磁链观测器由于使用了纯积分环节，存在直流偏差和初始值问题，为了克服这些问题，在积分环节后串连一个一阶高通滤波器，写出表达式如下：
foc 高频注入算法 FOC是一种基于精确定位的高频注入算法，它常用于交流电 机的磁通定向控制。 FOC的基本原理是通过在电机的双坐标轴上分别注入高频信号，从而实现对电机电流的精确控制。具体来说，FOC分为 两个阶段：电流反馈和位置反馈。 在电流反馈阶段，FOC通过电流传感器获取电机的实时电流 信息，然后根据控制策略计算出合适的电压指令。为了减小电机电流的谐波失真，FOC通常会在电流控制环节中注入高频 信号。这些高频信号可以通过PWM技术生成，然后通过逆变 器输出给电机。通过精确控制高频信号的振幅和频率，FOC 可以实现对电机电流的精确控制，从而提高电机的性能和效率。 在位置反馈阶段，FOC通过位置传感器获取电机的转子位置 信息，并将其与控制器中的理论位置进行比较。为了实现更精确的位置控制，FOC通常会在位置控制环节中注入高频信号。在这个阶段中，高频信号的作用是提高位置的精确度，减小转子位置的偏差，从而使电机能够更精确地跟踪理论位置。 通过以上两个阶段的协同作用，FOC可以实现对电机的精确 控制。使用FOC算法控制交流电机，可以实现高效率、高动 态响应和高转矩密度，从而在众多应用领域，如汽车电动化、工业自动化等中发挥重要作用。 除了FOC算法本身，还有一些相关的技术和方法可以辅助
FOC算法的实现和应用。例如，用于传感器信号处理的滤波技术，用于高频信号生成的PWM技术，以及用于电机控制的PID控制器等等。这些技术可以提高FOC算法的性能和稳定性，从而使其在实际应用中更加可靠和有效。 总之，FOC是一种基于精确定位的高频注入算法，通过在电机的电流和位置控制环节中注入高频信号，实现对电机的精确控制。它在交流电机的磁通定向控制中发挥着重要作用，可以提高电机的性能和效率，并在众多领域中得到广泛应用。
foc 高频注入算法 FOC（Field-Oriented Control）是一种电机控制方法，通过将 三相交流电机的控制分解为两个正交的分量，在转子定向上施加控制，从而使电机可以以最佳效率运行。在FOC高频注入 算法中，通过注入高频电流来测量电机的实际参数，以便更好地进行控制。本文将解释FOC高频注入算法的原理和相关参 考内容。 FOC高频注入算法的原理是在电机驱动过程中，通过在转子 定子上注入高频电流来干扰电机的运行，从而测量电机的实际参数，如电阻、电感和电机的转动惯量。这些测量值是控制电机的关键参数，可以用来实现更精确的控制。FOC高频注入 算法采用了一种特殊的电流注入方式，通过注入高频电流，可以更好地测量电机的实际参数，从而提高电机的控制精度和效率。 FOC高频注入算法的关键是如何注入高频电流并测量电机的 响应。一种常见的方法是使用高频信号发生器和电流传感器。高频信号发生器会产生一个高频信号，可以将这个信号传送给电机的定子上。电流传感器可以测量注入到电机中的高频电流，从而得到电机的实际参数。根据电流传感器测量的值，可以得到电机的电阻、电感和转动惯量等参数，进而用于更精确的控制。 FOC高频注入算法在电机控制领域有广泛的应用。例如，在 无刷直流电机上应用FOC高频注入算法，可以通过测量电机 的实际参数来实现更精确的位置和速度控制。在工业自动化领
域，FOC高频注入算法可以用于控制交流电机，实现更高的效率和精度。在电动汽车领域，FOC高频注入算法可以用于对电机进行精确的控制，提高电动汽车的驱动性能和能效。 对于FOC高频注入算法的研究，有许多相关的参考内容可供学习和参考。以下是一些不涉及链接的相关参考内容： 1. 高频注入法在交流电机参数测量中的应用研究：该论文介绍了高频注入法在交流电机参数测量中的应用，包括注入电流的设计和测量结果的分析。 2. 基于FOC高频注入法的无刷直流电机精确控制：该论文研究了基于FOC高频注入法的无刷直流电机精确控制的方法，包括注入电流的设计和控制策略。 3. FOC高频注入法在电动汽车驱动系统中的应用：该论文探讨了FOC高频注入法在电动汽车驱动系统中的应用，包括对电机参数的测量和对驱动系统性能的提高。 4. 基于FOC高频注入法的交流电机控制策略优化：该文献研究了基于FOC高频注入法的交流电机控制策略优化，包括注入电流的设置和控制器参数的优化。 通过学习和参考这些相关内容，可以更好地理解FOC高频注入算法的原理和应用，进而在电机控制领域进行更精确和高效的控制。
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 电机新技术 院系：电气工程及自动化 姓名： XXX 学号： XXXX 2012年5月
基于高频注入法的交流永磁同步电机的控制系统研究 摘要：电动汽车是解决能源危机和环境污染这两大难题的重要途径，因而逐渐成为新一代交通工具的主要发展方向。鉴于永磁同步电动机（PMSM ）具有体积小、效率高、功率密度高等优点，已经在电动汽车的驱动系统中得到广泛应用。为了进一步降低电动汽车电气驱动系统的成本与复杂性，并提高控制系统的可靠性，永磁同步电机无传感器矢量控制系统成为当前亟待解决的问题。本文针对这一问题，设计了基于高频注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制系统。针对纯延时滤波、锁相环、同步轴高通滤波等环节的实现方法、参数的选取和关键技术进行了深入的分析和探讨。 关键词： 永磁同步电机 无传感器 矢量控制 高频注入 锁相环 一、 高频注入法估计转子位置和转速的基本原理 高频注入法估计转子位置和转速基本原理为：通过在电机端注入一个三相平衡的高频电压（或电流），利用电机内部固有的或者人为的不对称性使电机在高频信号激励下产生响应，通过检测高频电流（或高频电压）响应来提取转子位置和速度信息。高频注入法可以分为旋转高频注入法和脉振高频注入法，根据注入信号的性质又分为高频电压注入法和高频电流注入法，不管采用何种形式的高频注入法均要求电机内部具有凸极效应，第二章中已经介绍了本文的研究对象内置式永磁同步电机的结构，其L d < L q ，电机呈凸极特性，而且该凸极不受定子电流的影响，采用高频注入法追踪转子位置具有很强的鲁棒性。本论文采用的是旋转高频电压注入，框图如图1-1所示。下面详细分析旋转高频电压注入法估计转子位置的基本原理。 图1-1 旋转高频电压注入法框图 永磁同步电机在两相静止坐标系下的电压方程为： 0000s s u i R p u i R p αααβββψψ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣ ⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ （1-1） 永磁同步电机在两相静止坐标系下的电压方程为： 0000s s u i R p u i R p αααβββψψ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎡⎤=+⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣ ⎦⎣⎦⎣⎦⎣⎦ （1-2） 磁链方程为：
高频电压注入法的频率因素对转子位置观测器的影响分析冯坚栋;王爽;汪琦 【摘要】The influence of the frequency for the high frequency voltage signal made on estimator was studied when the initial position was estimated with the theory of high-frequency voltage injection was employed.The theory of high-frequency voltage injection was introduced to estimate the initial rotor position of PMSM.Meet the minimum injection frequency estimation convergence was deduced.The influence of injection frequency on the estimate accuracy and speed of the rotor position observer was studied theoretically and experimentally,thereby suitable range of injection frequency was developed.Experimental results indicated that the reasonable cut-off frequency and appropriate injection frequency could effectively balance the estimating speed and precision of the estimator.%研究了在运用高频电压注入法进行初始位置判断时,高频电压信号的频率对估算器的影响.介绍了高频电压注入法估算转子初始位置的原理,推导了满足估算收敛的最小注入频率.通过理论和试验研究了注入频率对转子位置观测器估算精度及速度的影响,提出了注入频率合适的选取范围.试验证明,合理的截止频率与合适的注入频率能有效地平衡位置观测器的估算速度及精度. 【期刊名称】《电机与控制应用》 【年(卷),期】2017(044)008 【总页数】5页(P54-58)
电机高频注入原理_STM32TALK无感FOC方案原理机器控 制难点分析 一、电机高频注入原理 电机高频注入是一种通过在电机中注入高频信号来实现无传感器场定 位的方法。在传统的电机控制中，需要使用传感器来获取电机的位置信息，从而实现闭环控制。而在无感FOC方案中，通过在电机中注入高频信号， 可以通过对电机响应的观测来推测电机的位置，从而实现闭环控制。 具体实现时，需要在电机的定子绕组中注入高频信号，这个高频信号 被称为注入信号。注入信号的频率需要远高于电机运行的频率，通常是几 十倍甚至几百倍。注入信号的功率一般很小，通常是电机运行时功率的几 千分之一、通过在电机中注入高频信号，可以在电机响应中观察到一系列 的谐波成分，这些谐波成分与电机的位置息息相关，通过对这些谐波成分 的观测和分析，就可以推测出电机的位置。 二、STM32TALK无感FOC方案原理 STM32TALK是一种基于STM32微控制器的无感FOC方案，该方案通过 在电机中注入高频信号，实现无传感器的场定位。具体实现时， STM32TALK方案使用了一种称为“注入信号模型”的方法来推测电机的位置。 注入信号模型是通过将电机的注入信号与电流进行数学运算，得到一 个与电机位置相关的信号，通过对这个信号的观测和分析，就可以推测出 电机的位置。具体实现时，STM32TALK方案使用了一种称为“注入信号模型”的方法来推测电机的位置。
在注入信号模型中，注入信号与电流的乘积被称为“注入信号模型值”，这个值与电机的位置相关。通过对注入信号模型值的观测和分析， 就可以推测出电机的位置。为了实现这个推测，STM32TALK方案使用了一 种叫做“模型匹配”的方法，即将注入信号模型值与一系列预先计算好的 模型值进行匹配，通过寻找最佳匹配，就可以得到电机的位置。 在实际的机器控制中，无感FOC方案面临着一些难点和挑战。 1.高频信号注入：高频信号注入需要在电机中注入高频信号，这对于 电机和电机驱动器的设计和实现提出了一定要求。同时，高频信号注入也 容易受到噪声的干扰，需要采取一定的措施来降低噪声对注入信号的影响。 2.信号处理和分析：在注入信号模型中，需要对注入信号模型值进行 观测和分析，从中推测出电机的位置。这对信号处理和分析算法提出了一 定的要求，需要设计出高效准确的算法来处理和分析注入信号模型值。 3.模型匹配：在无感FOC方案中，需要通过模型匹配的方法来推测电 机的位置。模型匹配需要对一系列预先计算好的模型值进行匹配，这对计 算能力和存储空间提出了要求。同时，模型匹配的准确度也对电机控制的 精度和稳定性有较大影响，需要设计出高效准确的模型匹配算法。 4.系统稳定性：无感FOC方案需要通过对注入信号模型值的观测和分 析来推测电机的位置，这使得系统对噪声和干扰更加敏感。因此，系统需 要采取一系列的措施来提高稳定性，如增加滤波器、采用抗干扰算法等。 5.实时性要求：在机器控制中，对实时性的要求比较高，需要能够快 速准确地获取电机的位置信息。无感FOC方案中，对注入信号模型值进行 观测和分析需要一定的计算时间，在保证实时性的同时，还需要保证计算 的准确性和稳定性。
基于高频方波信号注入法的永磁同步电机转子位置检测方法李文真;刘景林;陈双双 【摘要】针对永磁同步电机(PMSM)低速段无传感器位置检测技术中,传统的高频方波电压注入法对测量误差敏感性强、易受采样延迟和逆变器非线性效应影响的缺点,提出一种新的位置误差提取方法.该方法用连续信号的解调代替传统的差分电流的解调方法,降低了系统对于采样误差的敏感性.首先,向估计的d轴注入高频方波电压,通过电流传感器得到高频电流响应;然后,利用傅里叶分解将估计的q轴电流响应分解为不同频率的正弦信号之和,将其与固定频率余弦调制波相乘后,经过低通滤波器得到转子位置误差,再通过位置跟踪器得到转子位置初始值;最后,基于磁路饱和效应,通过外加电流偏置法进行磁极极性辨识.仿真和实验结果表明,所提方法收敛速度快,对采样频率没有过高要求,对采样误差不敏感,相位延迟很小,并具有较高的检测精度. 【期刊名称】《电工技术学报》 【年(卷),期】2018(033)024 【总页数】9页(P5821-5829) 【关键词】高频方波信号注入;永磁同步电机;位置检测;傅里叶分解 【作者】李文真;刘景林;陈双双 【作者单位】西北工业大学自动化学院西安 710129;西北工业大学自动化学院西安 710129;西北工业大学自动化学院西安 710129 【正文语种】中文
【中图分类】TM351 永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM）的出现大大提高了现代电力驱动系统的效率、功率密度和动态性能，为进一步降低成本、增强鲁棒性以及扩宽PMSM控制系统的应用领域，PMSM无位置传感器控制技术已 经成为电机控制领域的研究热点[1,2]。 在早期的研究阶段，只有基于反电动势的位置检测方法被应用于PMSM控制系统中，这些方法只在中速和高速时运行良好，而当电机处于低速和零速时，会由于反电动势太小而失效[3,4]。随着无传感器控制系统对电机起动和低速运行时高动态 性能需求的不断增加，高频信号注入法应运而生，它利用电机转子的结构凸极或饱和凸极效应，通过向电机定子绕组通入高频电压信号，提取包含转子位置信息的高频电流响应，解调后得到转子的位置信息。 文献[5]在静止坐标系下注入高频旋转电压矢量，这种方法被称为旋转正弦电压注 入（Rotating Sinusoidal Voltage Injection, RSVI）方法，该方法在静止参考坐 标系中注入了额外的高压，会引起q轴电流的波动，从而引起转矩脉动，而且在 重载情况下由于磁饱和效应会造成凸极率降低，检测精度变差。为了克服这些问题，有学者提出了脉振正弦电压注入（Pulsating Sinusoidal Voltage Injection, PSVI）方法，将高频电压注入到估计的d轴坐标系中。与RSVI方法类似，PSVI方法的 注入电压频率通常为载波频率的1/10左右[6]，因此，需要带通及低通滤波器来提取电机定子绕组电流中的高频分量和基波分量，这将降低电流环和速度环的带宽。为了提高动态性能，文献[7]提出了脉振方波信号注入方法，向估计的d轴注入方 波代替传统的正弦波信号，可提高注入信号频率到开关频率的一半，并省去用于降低噪声的低通滤波器，一定程度上提高了响应速度，但仍然需要用于获取基波电流的低通滤波器以及获取高频电流的带通滤波器。文献[8]将注入的方波信号频率提 高到开关频率，在1个方波周期内进行两次电流采样，并进行3次算数运算得到
foc高频注入法和磁链观测法 引言： 在现代科技的发展下，我们对于电子设备的要求也越来越高，因此对于电子元件的性能和可靠性要求也越来越严格。而对于电子元件的可靠性评估，就需要通过一系列的测试方法来进行验证。本文将介绍两种常用的测试方法：foc高频注入法和磁链观测法。 一、foc高频注入法 foc高频注入法是一种用于测试电子元件的高频噪声容忍能力的方法。它通过在电子元件的输入端注入高频噪声信号，然后观察输出端信号的变化情况来评估电子元件的抗干扰能力。这种方法能够模拟实际工作环境中的干扰情况，帮助我们了解电子元件在高频噪声环境下的性能。 foc高频注入法的步骤如下： 1. 准备测试设备：包括信号发生器、功率放大器、滤波器等。 2. 设置测试参数：根据需要设置信号的频率、幅度和波形等参数。 3. 注入高频噪声信号：将高频噪声信号通过功率放大器注入到电子元件的输入端。 4. 观察输出端信号：使用示波器观察电子元件的输出端信号，并记录下相应的波形和幅度等信息。 5. 分析测试结果：根据观察到的输出端信号的变化情况，评估电子
元件的抗干扰能力。 通过foc高频注入法的测试，我们可以客观地评估电子元件的抗干扰能力，找出潜在的问题并采取相应的改进措施，以提高电子元件的可靠性和性能。 二、磁链观测法 磁链观测法是一种用于测试电子元件的磁链容忍能力的方法。它通过在电子元件的周围放置磁场发生器，然后观察电子元件的性能变化情况来评估其磁链容忍能力。这种方法能够模拟实际工作环境中的磁场干扰情况，帮助我们了解电子元件在磁场干扰下的性能。 磁链观测法的步骤如下： 1. 准备测试设备：包括磁场发生器、示波器等。 2. 设置测试参数：根据需要设置磁场的强度和频率等参数。 3. 放置磁场发生器：将磁场发生器放置在电子元件的周围，产生磁场干扰。 4. 观察电子元件的性能变化：使用示波器观察电子元件的输出端信号，并记录下相应的波形和幅度等信息。 5. 分析测试结果：根据观察到的电子元件的性能变化情况，评估其磁链容忍能力。 通过磁链观测法的测试，我们可以了解电子元件在磁场干扰下的性能表现，帮助我们找出潜在的问题并采取相应的改进措施，以提高
异步电机矢量控制方案论证 一，概述 三相异步电机具有结构简单，牢固，维修方便，价格便宜等特点，目前在工业领域中得到广泛应用。早期的变频调速采用变压变频（VVVF）速度开环的方式，基频以下为恒压频比控制，在低速时，提高电压以补偿定子阻抗压降。这种调速方法的控制结构简单，成本低，适用于风机等对调速系统动态特性要求不高的场合，但是对于动态和静态性能要求高的场合，这种开环系统就无法提供足够的保障。 1971年德国西门子公司的F.Blashke等革命性地提出了“感应电机磁场定向控制原理(Fieldorientation)”，即矢量控制技术，使交流传动的转矩静动态特性取得质的改善，完全可与直流调速系统相媲美。矢量控制的实质是利用美国A.A.Clark提出的“感应电机定子电压的坐标变换控制”原理。经过不断的实践和改进，形成了现已得到普遍应用的矢量控制变频调速技术。矢量控制通过引入坐标变换，把复杂的异步电机等效为简单的模型，在保证磁场准确定向的情况下，可以实现励磁电流和转矩电流的解耦，使得交流电机的转矩控制性能可以与直流电机相比拟，这无疑是交流传动控制理论上的一个质的飞跃。 转子磁场的定向控制就是在将旋转坐标系放在同步旋转磁场上，将电机的转子磁通作为旋转坐标系的直轴。若忽略由反电动势引起的交叉耦合，检测出定子电流的直轴分量，就可以观测转子磁通幅值，但转子磁通恒定电磁转矩与定子电流的交轴分量成正比，通过控制定子电流的交轴分量就实现对电磁转矩的控制,此时称定子电流的直轴分量为励磁分量，定子电交轴分量为转矩分量。可由电压方程的直轴分量控制转子磁通，交轴分量控制转矩从而实现磁通和转矩的解耦控制。转子磁场定向的最大的优点是达到了完全解耦，无需增加解耦器，控制方式简单，具有良好的动态性能和控制精度。 在异步电机矢量控制中，要实现准确的解耦，必须要知道转子磁链准确的相位角。而在直接矢量控制中，为了实现磁链的反馈控制，还要知道转子磁链准确的幅值。通过异步电机定子侧电压、电流，以及转子转速等电机运行参数，通过实时计算得到转子磁链的准确位置和大小，这种技术就是磁链观测器，在矢量控制中，常用的转子磁链观测器有电压模型和电流模型两种。以及基于这两种模型的若干种改进的算法。本文将论述磁链观测器的实现方法以及优缺点比较。 同时在高性能的异步电机矢量控制系统中，转速信息的获取是必不可少的。电机速度信息的辨识方法，分为直接法和间接法。直接法就是通过电子式或机电式速度传感器，如霍尔效应器件(HALL)、光学编码器、旋转变压器等，以及处理电路、处理软件等来获取电机速度信息。间接法就是通过测量电机的定子电流、定子电压等信号，根据电机的模型间接估计辨识电机的转速信息。然而由于速度传感器的安装给系统带来了一些缺陷。同时在一些应用场合并不能安装测速原件，而在感应电机速度闭环控制中需要电机转速信息，一些矢量控制策略中也需要知道电机转速。在理论上通过感应电机的电压和电流可以实时计算出电机的转速的理论，从而可以不需要速度传感器实现磁场定向控制和速度闭环控制，即无速度传感器控制。从高精度及可实用化的角度出发，闭环的转速估算方法中的PI自适应控制器法和模型参考自适应系统法（MRAS）法较容易实现。本文将着重对各种MRAS方法的转速辨识进行比较。 电机的参数辨识主要包括电机起动前的离线辨识和在线辨识两个方面，前者是指在控制系统设计初期，通过一系列的实验得到需要得到异步电动机的定、转子电阻，定、转子之间的互感，定、转子漏感，转动惯量等参数。在异步电机矢量控制中，定子电阻和转子时间常数（主要是转子电阻）等电机参数是磁链观测和转速辨识的依据。而它们随电机温度和工况变化的变化量可以达到原值的0.75到1.5倍，因此电机参数的在线动态辨识尤为重要，如果不及时补偿，会带来估计误差并进而使得系统性能恶化。本文将论述，如何辨识转子电阻以
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印--- 摘要 近些年来，高新技术产业得到了迅速发展，很多技术产品也随着成产，但是，人们对产品性能的要求也愈加高。无刷直流电机是很多技术产品的核心部分，遍及于交通工具和工业设备等各个高新技术领域，相对于传统的控制方法，FOC具有效率高，噪声小，响应快等特点，因此近年来FOC算法发展非常迅速。 本文主要提出一种控制无刷直流电机的算法，通过对无刷直流电机控制系统的框架设计，尝试应用STM32达到FOC驱动控制板的基础上，推导FOC控制算法中的主要公式。通过FOC算法控制无刷直流电机，既避免传统无刷直流电机的控制算法的不足，又提高电机系统运作效率；此外，FOC再结合无位置传感器算法，使得控制效能提高，减少了工艺成本，增大应用范围。 关键词：FOC；无刷电机；STM32；无位置传感器；电机参数
Abstract In recent years, the high-tech industry has developed rapidly, and a lot of technical products have been produced along with it. Brushless dc motor is the core part of many technical products, covering various high-tech fields such as transportation vehicles and industrial equipment. Compared with traditional control methods, FOC has the characteristics of high efficiency, low noise and fast response. Therefore, FOC algorithm has developed rapidly in recent years. This paper mainly proposes an algorithm to control the brushless dc motor. Through the frame design of the brushless dc motor control system, it tries to use STM32 to achieve the FOC drive control panel, and then deduces the main formula of the FOC control algorithm. The brushless dc motor is controlled by FOC algorithm, which not only avoids the shortage of the traditional brushless dc motor control algorithm, but also improves the operation efficiency of the motor system. In addition, FOC combined with sensorless algorithm improves control efficiency, reduces process cost and increases application scope. Keywords:FOC；BLDCM； STM32；Sensorless；Motor Parameter
基于FOC的电机变频器控制系统设计 电机变频器控制系统是一种广泛应用的电力传动装置，在工业控制 领域中发挥关键作用。然而，随着机器自动化程度和工业控制技术的 不断提升，对电机变频器控制系统的要求也逐渐提高。因此，本文将 介绍基于FOC的电机变频器控制系统设计，旨在提高电机控制的精度 和效率。 1. 引言 电机变频器控制系统是现代工业自动化过程中不可缺少的一环，广 泛应用于机械加工、制造、输送、冶金、船舶、化工、高铁、电梯等 领域，实现了电动机的高效控制。 2. 传统电机控制系统的问题 传统的电机控制系统存在一些问题，例如控制精度不高、适应性差、鲁棒性差等。为了解决这些问题，FOC（Field Oriented Control，磁场 定向控制）技术被广泛使用。 3. FOC技术优势 FOC技术采用d-q坐标系分解要控制的电机矢量，转化为控制转矩 和控制磁通两个变量的PID控制问题。这种方法大大提高了电机的控 制精度，而且具有良好的动态和静态性能、可靠性和稳定性等优点。 4. 基于FOC的电机变频器控制系统设计
基于FOC的电机变频器控制系统主要包括电机控制器、电机驱动、控制算法以及相关的硬件、软件等。 4.1 电机控制器 电机控制器主要包括数据采集、信号处理、控制算法等模块。在FOC控制中，通过磁链观测器可以实时获得电机的磁链信息，从而实 现闭环控制。 4.2 电机驱动 电机驱动是FOC控制的核心，其功能是控制电机的电流和转矩。 常用的电机驱动模块包括SPWM模块、六段式模块等电路，可以实现 从低速到高速、从小负载到大负载范围内的精确控制。 4.3 控制算法 FOC控制算法包括速度闭环和电流闭环。速度闭环是通过PID控制器计算电机转速误差，并以此控制电机电流；电流闭环是通过PID控 制器计算电机电流误差，并以此控制SPWM模块、六段式模块输出相 应PWM波形。 4.4 相关硬件和软件 电机变频器控制系统还需要相关的硬件和软件支持，例如电源模块、接口板、程序管理器、编程软件等。 5. 总结
磁链观测估算方法 磁链观测估算方法是一种测量太阳活动的方法。磁链是由太阳表 面一处区域（例如太阳黑子）伸展到另一处区域的磁场线。太阳黑子 是太阳表面的一种较暗的区域，由于磁场集中造成的温度低于其周围 区域。太阳黑子会与太阳磁场环境相互作用，形成磁链，这些磁链可 能与行星磁场相互作用，产生行星极光或磁暴等现象。 磁链观测估算方法的原理是通过观测太阳黑子的磁场强度和位置，来推导出磁链的位置、长度和方向。通过这些信息，我们可以了解太 阳的磁活动情况，进而预测太阳风暴的发生概率和强度。观测太阳黑 子的磁场强度和位置可以通过太阳望远镜观测得到。 磁链观测估算方法的具体步骤如下： 1.观测太阳黑子的磁场：使用望远镜观测太阳表面的黑子，通过 太阳望远镜上的磁力计等仪器，可以测量出黑子区域内的磁场强度和 方向。
2.确定磁链位置：在观测到太阳黑子的同时，也能够观察到周围的磁场环境。通过比较黑子区域的磁场和周围区域的磁场，可以推断出磁链的位置。 3.确定磁链长度和方向：磁链的长度和方向可以通过观察黑子的变化来推断。假设黑子是处于一个磁场环境中的点，磁链连接着其他处于磁场环境中的点，那么磁链的长度和方向可以估算出来。 4.预测太阳风暴：通过磁链的长度、方向等信息，可以对太阳活动进行预测。例如，如果磁链长度和方向符合一定的标准，可能会导致太阳爆发，进而引发地球上的磁暴等现象。 总之，磁链观测估算方法是一种通过观测太阳黑子磁场、确定磁链位置、长度和方向来预测太阳活动的方法。这种方法可以帮助科学家了解太阳磁场的变化，预测太阳风暴等现象，对于处理因太阳活动带来的电磁干扰等问题具有重要意义。
此主题相关图片如下： 式中：为静止d-q坐标系中注入高频载波电压，为载波电压矢量幅值。 SPWM电压源型逆变器供电拖动系统中，可以逆变器将高频载波信号直接加电机基波励磁上，如图1所示。此时，电机端电压为 此主题相关图片如下： 式中：为基波电压矢量幅值。 此主题相关图片如下： 图1 电流型PWM电压源逆变器高频信号注入法原理图 高频载波信号频率一般取1kHZ左右，远远高于基波频率，载波电压信号励磁时，电机阻抗主要取决于电机自感，此时电机模型可以简化为 此主题相关图片如下： 电机每一个极距范围内只呈现出一个空间凸极，那么以基波频率同步旋转d-q坐标系中，电机定子电感可以表示为 此主题相关图片如下： 静止d-q坐标系中，上式可以进一步转化为
此主题相关图片如下： 式中：为定子平均电感，为定子微分电感，为以电角度表示凸极位置。 载波电压矢量作用有凸极效应电机中，产生出载波电流矢量包含有正相序和负相序两个分量，即 此主题相关图片如下： 式中载波电流正、负相序分量幅值分别为： 此主题相关图片如下： 其中，正相序分量不包含位置信息，其幅值与平均电感成正比；负相序分量包含位置信息，其幅值与微分电感成正比。 提取载波电流负相序分量相角中包含凸极位置信息，必须滤除基波电流和载波电流正相序分量。基波电流与载波电流频率相差较大，可简单采用带通滤波器滤除。载波电流正相序分量与负相序分量旋转方向相反，可以先将载波信号电流转换到与载波信号电压同步旋转参考坐标系中，使载波电流正相序分量呈现成直流，再利用高通滤波器将其滤除。这种同步高通滤波器框图如下列图所示： 此主题相关图片如下： 图2 同步高通滤波器 滤除定子电流基波分量和正相序载波电流分量后，可利用转子位置跟踪观测器实现转子空间位置自检测。跟踪观测器采用外差法，单位幅值载波电路负相序分量与实际载波电流负相序分量矢量叉乘获转子位置误差信号。即 此主题相关图片如下： 此主题相关图片如下：
foc高频注入法和磁链观测法 随着科技的不断进步，人们对于电磁场的研究也越来越深入。在电磁场研究中，foc高频注入法和磁链观测法是两种常用的实验方法。本文将分别对这两种方法进行介绍和分析。 我们来了解一下foc高频注入法。foc高频注入法是一种通过在物体表面注入高频电流来产生电磁场的实验方法。这种方法适用于对电磁场进行定量测量和研究。在实验中，我们可以通过将高频电流注入到物体表面，利用感应原理来测量电磁场的分布和强度。这种方法具有操作简便、测量精度高等优点，因此被广泛应用于电磁场的研究和应用实践中。 接下来，让我们来了解一下磁链观测法。磁链观测法是一种通过观察磁链的变化来研究电磁场的实验方法。在实验中，我们可以通过在电磁场中放置一个磁铁或者线圈，利用磁感应强度的变化来观测电磁场的分布和强度。这种方法具有非接触式测量、实时观测等优点，因此在电磁场的研究和应用中得到了广泛的应用。 那么，foc高频注入法和磁链观测法有何区别呢？首先，这两种方法的原理不同。foc高频注入法是通过注入高频电流来产生电磁场，而磁链观测法是通过观察磁链的变化来研究电磁场。其次，这两种方法适用的场景也有所不同。foc高频注入法适用于对电磁场进行定量测量和研究，而磁链观测法适用于对电磁场进行实时观测和分
析。此外，这两种方法在实验操作和测量精度上也存在一定的差异。 在实际应用中，foc高频注入法和磁链观测法都发挥着重要的作用。foc高频注入法可以用于电磁场的定量测量和研究，例如在电磁兼容性测试中，可以通过foc高频注入法来测量设备的电磁辐射和抗干扰性能。而磁链观测法则可以用于电磁场的实时观测和分析，例如在医学影像中，可以通过磁链观测法来观测人体内部的磁场分布，从而实现对疾病的诊断和治疗。 总结起来，foc高频注入法和磁链观测法是两种常用的电磁场实验方法。它们在原理、适用场景和应用领域上都有所差异，但都发挥着重要的作用。在未来的研究和应用中，我们可以根据实际需求选择合适的方法，以便更好地研究和利用电磁场的特性。
基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩 控制 文婷;张兴华 【摘要】To improve the performance of permanent magnet synchronous motor drive system,a speed-sensorless deadbeat direct torque control (DB-DTC) of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) was presented.Based on the discrete model of the motor,the deadbeat voltage control law of the torque and flux linkage was derived.By employing a graphical analysis method,the physical meanings of the voltage vector solution were explained clearly.The speed sensorless control of IPMSM was realized by combining the DB-DTC and the speed estimation method which based on the active flux observer.Simulation results verified the effectiveness of the proposed method.%为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法.在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律.采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义.将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制.仿真结果验证了该方法的有效性. 【期刊名称】《电机与控制应用》 【年(卷),期】2017(044)005 【总页数】5页(P27-31)
空调压缩机的闭环零速启动方法 朱良红;张国柱;李曹磊 【摘要】空调压缩机启动一般需要转子定位和开环拖动过程,高频注入法虽可实现零速与低速段的压缩机转子位置估计,但通常会伴随电磁噪音与功率损耗.本文提出了一种闭环零速启动方法,可以全过程位置闭环启动且大幅降低电磁噪音.实验结果表明,压缩机启动电流幅值明显降低,可降低启动能耗. 【期刊名称】《家电科技》 【年(卷),期】2017(000)011 【总页数】3页(P61-63) 【关键词】闭环零速启动;压缩机;高频注入法;磁链观测法 【作者】朱良红;张国柱;李曹磊 【作者单位】广东美的制冷设备有限公司广东佛山528311;广东美的制冷设备有限公司广东佛山528311;广东美的制冷设备有限公司广东佛山528311 【正文语种】中文 因节能性与舒适性方面的优势，以永磁同步电机驱动的变频空调已逐步成为市场的主流。通过矢量控制技术，永磁同步电机可实现良好的驱动效率与噪声水平。常规的矢量控制需利用永磁同步电机的转子位置信息进行启动。然而压缩机为了降低成本和增加可靠性，内部没有安装位置传感器。其转子位置一般通过扩展反电势法、磁链观测法等位置估计算法获取[1]，这类位置估计算法需要转速达到一定值时才能给出准确的位置估计值。在压缩机启动阶段，转速从零逐步增加，在初始阶段转
速低于速度估计算法需求值，无法实现有效的转子位置估计。针对此问题，通常的做法是进行压缩机定位和开环拖动，在压缩机达到一定转速时使用位置估计算法来切入矢量控制。此类方法的问题在于，压缩机定位和开环启动过程中，压缩机转子位置未知，因而无法实现电流指令的准确给定。这一方面会导致压缩机启动电流偏大，从而使压缩机启动的功耗增大；另一方面会使压缩机启动过程存在明显的振动与噪声。 针对上述问题，本文引入了一种压缩机闭环零速启动方法。该方法无需转子定位和开环拖动过程，可实现全过程未知闭环启动，压缩机启动电流幅值明显低于常规方法，可以达到降低能耗的效果。 压缩机启动具体流程如图1所示，整个启动过程共分为3个阶段：第一阶段向压缩机注入电压信号，并检测压缩机相电流响应以确定转子的初始位置。第二阶段利用初始位置，对位置估计器与锁相环进行初始化；第三阶段，利用位置估算器推算出的转子位置进行矢量控制，压缩机控制系统进入闭环控制状态。 图1中第一阶段向压缩机注入电压信号，并检测压缩机相电流响应以确定转子的初始位置。此阶段需在确保压缩机转子不产生运动与机械噪声的情况下，快速获取转子的位置信息。采用旋转式[2,4]或脉振式[3,5]的高频信号注入法，获取转子初始位置。通常高频注入法在实现零速与低速段的压缩机转子位置估计的同时，会带来明显的电磁噪音与功率损耗等不良影响。为降低电磁噪音与功率损耗，本文使用了一种优化作用时间的高频注入法，即只在初始位置估计的短时间内使用。一般情况下，在合理设置参数的条件下，高频注入阶段可以在0.5秒以内完成。 紧接着根据估计出来的初始位置，对位置估计器与锁相环进行初始化。假设转子初始位置估计值为，则可把磁链观测器与锁相环的值初始化为： （1）式中λm为压缩机转子永磁体的磁链值，为当前的角度估计值，与分别为α/β轴的磁链观测值。磁链观测器可通过（2）式实现。
表贴式永磁同步电机的高频脉振电压注入法 1. 引言 表贴式永磁同步电机是一种新型的电机类型，其具有高效率、高功率 密度、低噪音等优点，在电动汽车、风力发电等领域有着广泛的应用。在控制表贴式永磁同步电机时，高频脉振电压注入法是一种有效的控 制策略，本文将对该方法进行全面评估，并探讨其在表贴式永磁同步 电机控制中的作用。 2. 高频脉振电压注入法概述 高频脉振电压注入法是一种用于表贴式永磁同步电机控制的方法，通 过在电机绕组中注入高频脉冲电压，可以激励出高频谐波电流，从而 实现电机电磁特性的改变，进而实现对电机转矩与速度的控制。在传 统的矢量控制策略中，由于电机的自感与电容的存在，难以实现高频 电流的注入，而高频脉振电压注入法则可以有效克服这一难题，从而 提高了电机的动态响应性能。 3. 高频脉振电压注入法的原理与特点 高频脉振电压注入法通过在电机绕组中注入高频脉冲电压，产生高频 谐波电流，从而改变电机的磁链特性，进而实现对电机的转矩和速度
的控制。其特点包括高精度、动态性能好、适用范围广等优点，在表贴式永磁同步电机的控制中具有重要的意义。 4. 高频脉振电压注入法的应用及效果 在表贴式永磁同步电机的控制中，高频脉振电压注入法可以有效地提高电机的动态性能、抑制谐波、提高效率等方面起到了重要作用。特别是在电动汽车、风力发电等领域，高频脉振电压注入法可以更好地实现电机的精准控制，提高系统的整体性能。 5. 个人观点和总结 高频脉振电压注入法作为一种先进的电机控制方法，在表贴式永磁同步电机的控制中具有重要意义。通过本文的讨论，深入了解了高频脉振电压注入法的原理、特点和应用，认识到了其对电机控制性能的重要作用。相信随着技术的不断发展，高频脉振电压注入法将在表贴式永磁同步电机控制中发挥越来越重要的作用。高频脉振电压注入法作为一种先进的电机控制方法，在表贴式永磁同步电机的控制中具有重要意义。通过在电机绕组中注入高频脉冲电压，可以激励出高频谐波电流，从而实现对电机的转矩和速度的精准控制。这种方法在电动汽车、风力发电等领域有着广泛的应用，能够提高电机的动态性能、抑制谐波、提高效率等方面起到了重要作用。