脉振高频信号注入法误差分析
hfi脉振方波高频注入 -回复
hfi脉振方波高频注入-回复脉振方波高频注入是一种电子技术中常见的实验方法。
它通过使用高频信号进行注入，可以在电路中观察到响应和相应的波形变化。
本文将逐步介绍脉振方波高频注入的原理、实验过程和相关应用。
一、脉振方波高频注入的原理脉振方波高频注入是一种将高频信号注入到电路中的方法，它可以产生一些有趣和有用的电路响应。
它的基本原理可以通过以下步骤进行说明：1. 首先，我们需要一个高频信号发生器，它可以产生一定频率的方波信号。
这个信号发生器能够输出一个可调节的频率范围，通常在几kHz到几MHz 之间。
2. 接下来，我们需要将高频信号发生器的输出和目标电路连接起来。
这可以通过使用一根电缆或者一对探针实现。
重要的是要确保信号的输出和电路的输入相连。
3. 一旦信号源和目标电路连接好了，我们就可以打开高频信号源，并调节频率和幅度，使其适应目标电路的要求。
4. 当信号源开始工作时，它会不断地向目标电路注入高频方波信号。
目标电路会对这个信号作出响应，并在输出端产生一些特定的波形。
二、脉振方波高频注入的实验过程下面我们将详细介绍脉振方波高频注入的实验过程。
在实际操作中，我们可以按照以下步骤进行：1. 准备好所需的实验设备和器材。
除了高频信号源之外，还应准备好目标电路和一些必要的测量工具，例如示波器和多用表等。
2. 将高频信号源和目标电路连接在一起。
这可以通过将信号源的输出端与目标电路的输入端连接来实现。
可以使用电缆或探针等工具进行连接。
3. 打开高频信号源，并设置合适的频率和幅度。
这可以根据目标电路的要求进行调整。
通常，可以逐渐提高频率和幅度，以观察目标电路的响应。
4. 使用示波器等工具来观察和记录目标电路在注入高频信号后的响应。
可以通过连接示波器的探针到目标电路的输出端来实现。
5. 根据目标电路的特性和实验结果，可以对高频信号的频率和幅度进行进一步的调整。
这样可以更好地观察到目标电路的响应和相关的波形变化。
三、脉振方波高频注入的应用脉振方波高频注入在电子工程中有着广泛的应用。
电机车IPMSM高频脉振电压注入法转子位置检测
电机车IPMSM高频脉振电压注入法转子位置检测∗董晨露;陈涛【摘要】As the mine electric locomotive traction motor, it is vital to obtain the permanent magnet synchronous motor rotor position information accurately in the control process. Inject the high frequency voltage signal into motor, the rotor angle and speedestimation was estimated by using Luenberger observer, realized the sensorlessoperation of system, and verified by simulation. The high-frequency pulsating voltage injection method used in the actual mining electric locomotive controlsystem,through field test and subsequent operation proved its accuracy and feasibility.%永磁同步电机作为矿用电机车的牵引电机，在进行控制时，准确获得其转子位置信息至关重要。
将高频电压信号注入电机，利用龙贝格观测器估计转子角度和转速，实现了永磁同步电机的无传感器控制，并通过仿真进行验证。
将高频脉振电压注入法运用于实际的矿用电机车的控制系统，通过现场试验和后期运行证明了其准确性和可行性。
【期刊名称】《电机与控制应用》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】5页(P67-71)【关键词】矿用电机车;永磁同步电机;高频脉振电压注入法【作者】董晨露;陈涛【作者单位】安徽理工大学，安徽淮南 232001;淮南矿业集团，安徽淮南232001【正文语种】中文【中图分类】TM306Key words： mine electric locomotive; permanent magnet synchronous mo tor; high frequency pulsating voltage injection内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)由于其结构简单、调速范围广、过载能力强等特点，被广泛应用于煤矿电机车的牵引工作中。
基于虚拟脉振高频注入法的永磁电机初始位置检测
基于虚拟脉振高频注入法的永磁电机初始位置检测吕晓源;刘刚;毛琨;陈宝栋【摘要】对传统脉振高频注入法进行了分析,并在传统脉振高频注入法基础上,加入虚拟高频旋转坐标,对传统脉振高频注入法进行改进,提出基于虚拟脉振高频注入法的永磁同步电机位置检测方法.该方法和传统脉振高频注入法相比,不需要PI调节,工程实现简单,并且解决了传统脉振高频注入法的过零点问题.通过仿真和工程实验,验证了该方法的正确性和有效性.%Nowadays,the sensorless position detection method of permanent magnet synchronous are mainly divided into two types:one is based on the fundamental wave detection;the other is based on the saliency effects.This paper is mainly based on the saliency effects.It analyses the traditional high-frequency pulsating injection method and improves traditional method by adding a virtual high-frequency rotating coordinate.A position detection method of permanent magnet synchronous motor based on virtual pulse high frequency injection is pared with traditional pulsating high-frequency injection method,this method does not require PI regulator,which can be achieved by project easily.At the same time,this method solves part of zero-corssing problems of traditional pulsating injection method.The method is verified by simulation and experimental test.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2017(032)023【总页数】8页(P34-41)【关键词】初始位置检测;永磁同步电机;高频注入法;虚拟高频旋转坐标【作者】吕晓源;刘刚;毛琨;陈宝栋【作者单位】北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京 100191;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京 100191;北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京 100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京 100191;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京 100191;北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京 100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京 100191;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京 100191;北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京 100191;北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京 100191;北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京 100191;北京市高速磁悬浮电机技术及应用工程技术研究中心北京 100191【正文语种】中文【中图分类】TM301永磁同步电机具有体积小、重量轻、能量密度高、运行可靠性高等优点，在众多领域得到了广泛应用，但其驱动系统需要实时检测转子位置。
基于高频注入的PMSM无传感器控制的误差分析
Ｌ Ｉ Ｈｕ ａ—ｙ ａ ｎ ｇ ， ⅣＧ Ｔ ａ ｏ ，， Ｊ ， Ⅳ Ｈｕ ａ ｎ— ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ 一 ，ＧＯＮＧ Ｌ ｉ — ｍｉ ｎ ｇ。 ＣＨ ＥⅣ ｎ— ｔ ａ ｏ ，ＺＨ Ｕ Ｚｉ —ｑ ｉ ａ ｎ ｇ
，
（ １ ． Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｈ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ ２ ７ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ； ２ ． Ｗｅ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ （ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ）Ｒ ＆ Ｄ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ，Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ ｈ ａ ｉ ２ ０ １ ２ ０ ３ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
中图分类号 ： Ｔ Ｍ３ ５ １ 文献标识码 ： Ａ 文章 编 号 ： １ ０ ０ ４ — ７ ０ １ ８ （ ２ ０ １ ３ ） １ １ — ０ ０ ６ ４ — ０ ７
Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ Ｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｒ ｒ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ Ｈ ｉ ｇ ｈ — — Ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ Ｃａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ Ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ Ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｍ ａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ａ ｌ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｙ ，ａ ｈ ｉ ｇ ｈ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｒ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｊ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｒ ｎ ａ —
基于高频电压信号注入与改进卡尔曼滤波的永磁同步电动机控制系统设计
脉振高频电压信号注入法原理在估计的同步旋转坐标系的轴上注入高当注入的电压信号频率远远大于电动机的转动角频率，PMSM就是一个的R-L电路模型，则电压方程为：在上式中，r di、r qi和L di、L qi表示定子电阻、方程为：其中、分别为直轴、定义转子位置估计误差角为：那么，在中，有定义平均阻抗，半差，得到：因此，在同步旋转坐标系中，若将高频电压信号只注入估计的轴，即，。
则此时的高频电流：对轴上的高频电流分量以得到转子位置估计器的输入信号[4]。
通常对轴上的高频电流分量进行相应处理，得到转子位置输入信号，处理过程为：————————————————————课题项目:2020年度河北省高等学校科学研究项目：基于高频电压信号注入的永磁同步电动机电梯控制系统设计，转子位置估计器可以由PI 调节控制实现，但是对调节器的参数非常敏感，整定调节器的参数是实现该方法的关键，应用卡尔曼滤波器对位置误差信号处理可以避免PI 调节方法的缺点。
1.2卡尔曼滤波法提取转子位置、速度信息原理将卡尔曼滤波器作为一个观测器，离散模型如下式所示：信号经过滤波器分析处理，得到位置误差信号：在系统中选取：其中T 为采样周期。
2系统实验结果及分析基于对原理的分析，Matlab 建立仿真模型如图1所示。
电机仿真实验控制方案采用i d =0的速度、电流双闭环矢量控制。
电机参数为：定子电阻R S =0.618Ω，直轴电感L d =0.007418H ，交轴电感L q =0.012285H ，转子磁链ψf =0.1128Wb ，转动惯量J=5.59×10-4kg ·m 2，极对数P n =2。
仿真实验如下所示：实验给定初始速度为n =200r/min ，0.05s 400r/min 。
（图2）电动机启动阶段，转子位置估算误差较大，一个周期后，转子估算位置几乎与转子实际位置一致，可见，这种算法可以较好的估算转子位置，电动机起始估算速度和速度突变时的估算速度有误差，单随着系统自动调节，估算速度曲线几乎与真实速度曲线重合，说明速度这种算法可以很好的实现速度估算。
脉振高频信号注入永磁同步电机控制算法研究
Abstract：By adopting the high frequency pulse injection method, a research has been conducted on the sensorless control of permanent magnet synchronous motors. The method of quadratic harmonics is used to identify the rotor polarity in order to improve the convergence of the algorithm. Based on Matlab/Simulink, a simulation test has been carried out of the high frequency injection method of PMSM, double loop speed and current closed loop control. The results show that the rotor position of PMSM with small saliency ratio is difficult to demodulate, with a great jitter in the torque. Therefore, when the pulse frequency injection method is used, the PMSM with higher saliency ratio will be able to achieve a better control result.
优化脉振高频信号注入的PMSM无位置传感器控制方法
,
us
tmen
tme
chan
i
sm wh
i
chc
anou
t
tspe
c
i
f
i
cf
r
equenc
i
l
swi
t
hou
tpha
s
ede
l
ayi
s
sue
s.F
i
j
pu
ys
gna
na
l
l
s
imu
l
a
t
i
onve
r
i
f
i
c
a
t
i
onwa
sc
onduc
t
edus
i
ng MATLAB/S
imu
l
i
nk.Ther
hes
t
em
'
san
t
i
i
n
t
e
r
f
e
r
enc
epe
r
f
o
rmyadap
ys
anc
ei
simpr
oved.
Ke
r
d
s f
l
uc
t
ua
t
i
ngh
i
f
r
equenc
i
li
n
e
c
t
i
on;s
e
condo
r
de
r
s
e
c
ondo
r
de
rgene
基于高频脉振信号注入的永磁同步电机转子初始位置辨识
基于高频脉振信号注入的永磁同步电机转子初始位置辨识何忠祥;李明勇;朱磊【摘要】基于高频脉振信号注入的转子初始位置辨识会存在收敛不成功的现象,这直接影响了电机的启动转矩.针对这一现象,本文首先建立了表贴式永磁同步电机在高频信号注入时的数学模型,并对初始位置辨识策略的收敛特性进行了分析,得出位置辨识收敛成功的限制条件,进而提出改进的初始位置辨识算法.仿真分析验证了该文理论分析的正确性和所提方法的有效性.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2016(036)003【总页数】4页(P20-23)【关键词】表贴式永磁同步电机;无位置传感器;转子初始位置辨识;高频脉振电压;收敛域【作者】何忠祥;李明勇;朱磊【作者单位】武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064;武汉船用电力推进装置研究所,武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TM351永磁同步电机矢量控制调速系统由于其具有结构简单、尺寸小、功率密度高、动态性能好等优点，广泛应用于风力发电、船舶电力推进等领域。
在永磁同步电机矢量控制启动过程中，转子初始位置信号通常由编码器等传感器提供，这些机械装置会使系统的可靠性降低。
转子初始位置的准确程度直接决定电机启动转矩的大小，甚至不能正常启动，因此，基于无位置传感器的永磁同步电机转子初始位置的辨识备受重视。
目前大多利用电机的凸极效应得到电机的初始位置信息，具体是指通过注入电压/电流信号，根据dq轴电感的差异，从电流/电压的响应中提取位置信息。
文献[1]和[2]利用磁路的饱和凸极效应，分析电感随注入电压脉冲信号、转子位置之间的变化，通过比较响应电流的峰值获得转子初始位置，缺点是对检测硬件电路精度要求较高，并且没有分析磁滞效应等因素对电流峰值的影响。
有的文献比较分析了旋转高频电压注入和脉振高频电压注入两种方法的位置辨识原理，并给出具体应用时需要考虑的因素。
采用高频脉振电压信号注入时，有的文献引入动态电感的概念，将高频信号注入应用在凸极率很小的表贴式永磁同步电机（SPMSM）。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
& cos V dh & V qh sin & cos I dh & I qh sin
& sin V dh & cos Vqh & sin I dh & cos I qh
2015 年 3 月 第 30 卷第 6 期
电 工 技 术 学 报
TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY
Vol.30 Mar.
No. 6 2015
脉振高频信号注入法误差分析
刘海东 1,周波 1,郭鸿浩 1,刘兵 1,李洁 1,徐学海 2,时仁帅
1. 江苏省新能源发电与电能变换重点实验室（南京航空航天大学） 术股份有限公司 摘要 深圳 518055 南京
Error Analysis of High Frequency Pulsating Signal Injection Method
Liu Haidong1 ,Zhou Bo1 , Guo Honghao 1,Liu Bing 1 ,Li Jie 1,Xu Xuehai 2,Shi Renshuai 2 1. Jiangsu Key Laboratory of New Energy Generation and Power Conversion Nanjing University of Aeronautics and Astronautics Nanjing 210016 China;2. Shenzhen V&T technologies Co., Ltd China Shenzhen 518055
y12 y21 y22 Lq Ld
Lq Ld j2h Ld Lq
sin 2 cos 2
（ 7）
Lq Ld j2h Ld Lq
j2h Ld Lq
（ 8）
为了简化后续运算与推导，将式（ 1 ）写成如 下相量形式
& 1 jh Ld 0 I dh & I 0 1 jh Lq qh
y11
（ 5）
型可等效为式（ 1 ）所示的纯电感模型
0 idh vdh Ld p v 0 L q p iqh qh
Lq Ld j2h Ld Lq
（ 1）
Lq Ld j2h Ld Lq
cos 2
（ 6）
式中
v dh， v qh ——dq 轴高频电压； i dh ， i qh——dq 轴高频电流； L d， L q——dq 轴电感； p —— 微分算子。
& V dh & V qh
脉振高频信号注入法原理是在估计转子位置 ˆ vh Vh cos h t （对应 d 轴注入脉振高频电压 vdh
& ˆ 轴脉振高频 Vh Vh e j0 ）后检测 q 相量形式为 V dh
（ 2）
各角度与坐标轴对应关系如图 1 所示。
40
电 工 技 术 学 报
2015 年 3 月
& 在 r e jπ 2 方向投影即可得到与位置估计 将I qh
误差 有关的信号
& f Re I qh r LVh sin 2 2h Ld Lq
可 vqh
表示为 （ 10 ）
ˆ p1 vdh η E ˆ p2 vqh
式中， *表示共轭； Re[ ]表示取实部。 在实际操作中获得 f 的方式为：通过电流 传感器检测电机相电流，之后通过坐标变换得到 ˆ ˆ 轴电流，将 q ˆ 轴电流 iq 通过选通频率为 f h 的带 dq
[1-4] 。该方法简单易行、快
速性好、具有较高的精度且无需精确电机参数，已 经引起了相关领域研究人员的广泛关注
[5] 。
进行控制或补偿；另一种思路是将脉振高频信号注 入法与自适应控制方法或滑模观测器等现代控制理 论相结合 [13-16] 。这些研究工作在一定程度上解释了
基金：高等学校博士学科点专项科研基金（优先发展领域 收稿日期 :2014-10-20
图1 Fig.1 估计位置与实际位置 Real and estimated positions
高频电压、电流在转子实际位置 dq 坐标系下 分 ˆˆ 坐 & 、V & 和I & 、I & ，在转子估计位置 dq 别为 V dh dh qh qh
& & & & 、V 和I 、I 。由于 dq 坐标 标系下分别为 V dh dh qh qh
ˆ 4π ˆ 2 sin ˆ sin ˆ 2π p2 sin （ 13 ） 3 3 3
， iqh 与 通滤波器（ BPF ）后得到高频电流 iqh 2sin h t 相乘后通过低通滤波器（ LPF ）即得到 f 。
（ 11 ）
式中
E —— 直流母线电压；
—— 逆变器开关向量， η (a b c )T ；
ˆ 、p ˆ 为坐标变换向量，表达式为 p1 2
[6-12] ，在此基础上
取转子的位置和速度信号。机械位置传感器的存在 增加了系统的复杂性和成本，降低了系统的可靠性， 同时也限制了永磁同步电机在一些特殊场合的应用。 基于脉振高频电压信号注入法的无位置传感器控制 技术通过在估计转子位置注入脉振高频电压信号， 检测其交轴电流响应，利用电机的结构凸极或饱和 凸极特性估计转子位置
ˆ 4π ˆ 2 cos ˆ cos ˆ 2π p1 cos （ 12 ） 3 3 3
将 环，系统稳定 时 f 0 ，故 =0 。 如此便可实现永磁同步电机的无位置传感器控制。 系统原理图如 2 所示。
） （ 201232181 30002 ）和江苏省高校优秀科技创新团队资助项目。 周波 男， 1961 年生，教授，博士生导师，
作者简介 : 刘海东 男， 1988 年生，硕士，主要从事永磁同步电机无位置传感器技术研究工作。 研究方向为新能源发电技术、航空电源系统、电机及其控制与功率变换技术。
第 30 卷第 6 期
（ 3）
（ 4）
将式（ 3）、式（ 4 ）代入式（ 2 ）可得
& y11 I dh & I qh y21 & y12 V dh & y22 Vqh
2
脉振高频信号注入法基本理论
根据文献 [1]，永磁同步电机在高频信号下的模 式中
（ 9）
记 L d L q= L ，对于内嵌式和内埋式永磁同步电 机， L 大小由电机本身凸极结构决定。对于表贴式 永磁同步电机，未注入脉振高频电压时 L d= L q = L ； 注入脉振高频电压后，脉振高频电流会使 d 轴主磁 路饱和，使得 Ld＜ Lq，该现象称为 “饱和凸极效应 ” 。
电流
& I qh Lq Ld 2h Ld Lq sin 2 Vh e jπ 2
式中
h—— 脉振高频电压信号角频率。
假设电机转子实际位置（ d 轴与 a 相绕组轴线 ˆ 轴与 a 相绕组 夹角）为 ，电机转子估计位置（ d
ˆ ，转子估计位置误差 ˆ。 轴线夹角）为
1
引言
永磁同步电机驱动通常需要通过位置传感器获
永磁同步电机无位置传感器控制的位置估计误 差大小是评价其性能的重要指标。虽然理论上讲基 于脉振高频电压信号注入法的永磁同步电机无位置 传感器控制系统在稳态时系统误差为零，然而，在 大量的研究实验中发现，在该方法的应用过程中误 差总是难以避免。当前人们对于位置估计误差的来 源多归因于电机的高频信号模型不够精确。为了补 偿由于理论推导时的工程近似或者电机运行时参数 的变化所导致的误差，一种思路是建立更为复杂精 确的永磁同步电机高频信号模型
2
210016;2. 深圳市蓝海华腾技
为了分析永磁同步电机系统各参数对脉振高频信号注入法位置估计误差的影响，以便
有针对性地减小位置估计误差，提高无位置传感器控制技术的性能，首先对脉振高频电压信号注 入情况下永磁同步电机直交轴电压进行了分析，并根据交轴基波电压得到位置估计误差公式；之 后通过对位置误差公式进行数值分析，总结出控制器频率、逆变器直流母线电压及脉振高频信号 电压幅值对位置估计误差大小的影响规律；最后对位置误差分析结果进行了实验验证。 关键词： 永磁同步电机 ; 无位置传感器 ; 脉振高频信号注入 ; 位置估计误差 中图分类号： TM301
Abstract In order to analyze the influences of system parameters on position estimation error of high frequency pulsating signal injection method, to minimize position estimation error and eventually to improve the PMSM sensorless control performance, an expression of position estimation error is introduced based on the analysis of a PMSM’s dq axe voltages under the high frequency pulse voltage injection condition. Afterwards, the influences of controller frequency, inverter DC bus voltage and the injected high frequency pulse voltage on position estimation error are concluded by numerical analysis. In the end, experiments are conducted to prove the validity of the error analysis theory. Keywords ： PMSM, sensorless, high frequency pulse injection, position estimation error