foc高频注入法和磁链观测法
基于扰动补偿磁链观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制
电气传动2023年第53卷第12期ELECTRIC DRIVE 2023Vol.53No.12摘要：为了提升永磁同步直线电机无位置传感器控制性能，研究了一种基于扰动补偿磁链观测器的无位置传感器控制方法。
该方法将陷波滤波器看作扰动观测器并且结合反馈控制器，计算简单，容易实现。
观测器中的参数调试也不复杂，对直流偏置和谐波扰动有着比较好的抑制作用，相当于克服了传统磁链观测器最主要的局限性。
此外，研究的观测器不会带来磁链幅值和相位的误差。
利用锁相环估计位置和速度，进一步提高观测器观测精度。
实验证明扰动补偿磁链观测器能够有效减小直线电机运行过程中的动子磁链的估计误差，从而提高动子的位置和速度的估计精度。
关键词：永磁同步直线电机；无位置传感器控制；磁链观测器；锁相环中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd25169Permanent Magnet Synchronous Linear Motor Based on Disturbance Compensated Flux ObserverSensorless ControlLIU Tong ，YIN Zhonggang ，BAI Cong ，YUAN Dongsheng（School of Electrical Engineering ，Xi ’an University of Technology ，Xi ’an 710048，Shaanxi ，China ）Abstract:In order to improve the position sensorless control performance of permanent magnet synchronous linear motor （PMSLM ），a position sensorless control method based on disturbance compensated flux observer （DCFO ）was studied.This method treats the notch filter as a disturbance observer and combines it with a feedback controller ，making it easy to calculate and implement.The parameter debugging in the observer is not complicated ，which has a good suppression effect on DC bias and harmonic disturbance ，equivalent to overcoming the main limitations of conventional flux observer.In addition ，the observer studied will not introduce errors in the amplitude and phase of the magnetic flux.A phase-locked loop was used to estimate the position and speed ，further improving the observation accuracy of the observer.The experiment proves that the disturbance compensated flux observer can effectively reduce the estimation error of the mover flux during the operation of the linear motor ，thereby improve the estimation accuracy of the mover position and speed.Key words:permanent magnet synchronous linear motor （PMSLM ）；sensorless control ；flux observer ；phase-locked loop基金项目：国家自然科学基金（52177194；52107206）作者简介：刘通（1998—），男，硕士研究生，主要研究方向为交流电机无传感器控制算法，Email ：********************通讯作者：尹忠刚（1982—），男，博士，教授，主要研究方向为高性能交流调速系统、电机智能控制与电力电子变换器数字化控制，Email ：***************.cn基于扰动补偿磁链观测器的永磁同步直线电机无位置传感器控制刘通，尹忠刚，白聪，原东昇（西安理工大学电气工程学院，陕西西安710048）永磁同步直线电机（permanent magnet synchro⁃nous linear motor ，PMSLM ）因其运行速度快、定位精度高、输出推力大的优点在数控机床、工业机器人和垂直提升系统等高端领域得到了广泛应用[1-2]。
foc 高频注入算法
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。
意法半导体对外公开的最新版PMSM电机控制培训资料
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PMSM FOC – 框图
Gate drivers
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Power Bridge IPM/Discrete
Motor
va,b,c
BKIN
Current sensors: 3shunt/1shunt/ICS
DC V – TEMP
Speed sensors: Sensorless, Hall, Encoder
• Encoder
• 成本较高，一般适用于伺服控制
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• Hall
• 成本较低，一般适用于马达静止或低速下也要求额定扭矩的应用
• Sensorless
• 高频注入算法 – HFI
• 适用于凸极马达（IPMSM，Ld<Lq） • 能实现马达转子位置的精确检测，即使在 静止或低速下 • 仅STM32F3和STM32F4系列支持
Φr
Te maximized if…
t
STM32 PMSM FOC SDK v3.2 29/10/2014
PMSM FOC 简介:坐标系转换
• clarke 变换: ia,ib,ic (120º) 转换为 iα,iβ(90º); (假设ia+ib+ic=0)，交流->交流：
iα = ias iβ = − ias + 2ibs 3
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• ST马达控制论坛： https:///public/STe2ecommunities/ motordriver_ics/default.aspx
STM32 PMSM FOC SDK V4.0 新特性
新特性
• 新的架构 • Workspaces and projects(IAR EWARM/KEIL) • 若干个软件库使用例程 • MC Applications(State machine, Tasks) • Light/Full LCD 界面 • 快速单向/双向串口通讯 • Workbench 新特性(无传感器起动,例子,帮助文档关联,PFC) • 高频注入无传感器算法
foc 高频注入算法
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。
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
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)【关键词】高频电压注入法;初始位置检测;不同注入频率;位置观测器【作者】冯坚栋;王爽;汪琦【作者单位】上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072;上海大学机电工程与自动化学院,上海200072【正文语种】中文【中图分类】TM301.2传统的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM)内部安装的位置传感器，体积大、成本高，会降低系统的稳定性与可靠性。
foc高频注入法和磁链观测法
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。
foc 高频注入算法
FOC高频注入算法是一种用于估计电机转子位置的方法。
该方法的基本原理是将一个高频电压信号注入到电机的两相静止坐标系(alfa,beta)，或估计的两相旋转坐标系中(d,q)，然后将这个高频电压信号叠加到FOC控制的基频分量上。
当这个叠加后的高频信号被施加到电机的三相绕组时，感应出的高频电流会携带有关转子位置的信息。
通过对这些感应的高频电流进行信号处理，特别是使用带通滤波器来提取所需的信息，就可以准确地估计出转子的位置。
高频注入法有两种主要的实现方法：旋转高频电压注入法和脉振高频电压注入法。
其中，脉振高频电压注入法因其能够同时适应表贴式和内嵌式电机，且具有较好的通用性，因此在实际应用中更为常见。
此外，FOC高频注入算法在实际应用中还需要进行一系列的测试和开发，例如初始位置检测、NS极性识别、带载运行测试等。
foc算法里磁链
foc算法里磁链
FOC算法是指转子磁场定向控制算法，磁链是FOC算法中的重要参数。
在FOC算法中，磁链的观测模型分为电流模型和电压模型，在低转速时采用电流模型来观测磁链，高转速采用电压模型观测。
磁链观测模型的控制参数为p1752和p1756，当转速大于p1572设定值时，采用电压模型观测磁链；当转速小于p1752*p1756时，采用电流模型观测磁链；当转速介于p1752*p1756与p1752之间时，电流模型和电压模型共同作用。
在FOC算法中，磁链的准确观测对于电机控制的准确性和稳定性至关重要。
在实际应用中，需要根据具体的电机参数和控制需求，选择合适的磁链观测模型和算法参数，以获得最佳的控制效果。
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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。