产品级IPMSM高频注入低速无传感器控制方法

转子磁场定向

前言：姗姗来迟，终于推出了自己的第一篇文章。

大家好，允许再次自我介绍一下：论坛ID“转子磁场定向”，毕业以来一直在深圳从事电机控制相关工作已十余年。涉及产品包括变频器、伺服、家电控制器、电动工具。做过永磁同步电机PMSM和感应电机ACIM。来到西莫，希望分享自己的优质内容，和志同道合的朋友共同探讨。

简介：高频注入在国外已研究了很多年，国内的论文也不少，但是国内能够应用到产品的公司寥寥无几。本文采用全新的视角，推出一种已经量产，并且可以在IPM零速输出转矩的控制方法。SPM可以低速使用，无法零速使用。

因为论坛不方便编辑文章，不支持公式，只能截图上传。

因为是团队的成果，涉及到项目保密，细节不方便透露太多，相信这篇文章对大家有所帮助。如想了解进一步细节请私信或者咨询，谢谢理解。

下一期文章各位朋友想看哪方面的设计，比如反电势模型、弱磁、初始位置辨识、异步电机、伺服或者其他热点问题，欢迎留言。

山岭巨人

写的复杂，没看懂。

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diankongweilai

干货满满，请教下负载加大时怎么处理报数饱和问题？

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转子磁场定向

diankongweilai 发表于 2020-9-29 20:28
干货满满，请教下负载加大时怎么处理报数饱和问题？

你好，开发细节不方面透露，如有需要建议私信。

fgdzypf

感觉比较难懂，能再具体一点吗？

转子磁场定向

看来这个帖子发错地方了。。。没什么人响应，看到人也觉得太难。

fgdzypf

转子磁场定向 发表于 2020-10-9 16:33
看来这个帖子发错地方了。。。没什么人响应，看到人也觉得太难。

能麻烦重点介绍下方波电压激励的方法吗？

转子磁场定向

fgdzypf 发表于 2020-10-9 16:35
能麻烦重点介绍下方波电压激励的方法吗？

就是在d轴上注入方波电压，不是正弦波激励，文章中说得很清楚。

Oliver_Zwh

谢谢分享 争取能看懂楼主的文章

fgdzypf

转子磁场定向 发表于 2020-10-9 22:42
就是在d轴上注入方波电压，不是正弦波激励，文章中说得很清楚。

非常感谢你的解答，但有些地方还需要请教，想加你私聊，不知如何加！

meff111

请教一下，为何不能直接用电流的变化量直接通过锁相环得到角度，还需要再乘以Ld*Lq/(TS*U*[Ld-Lq
])

Pisces_Hades

1、SPM不能满载，主要是带载后的凸极率下降，IPM可以零速满载。
2、电机参数的偏差对角度收敛速度影响很大。
3、下桥采样完全没问题，PWM配置也无需特殊处理
4、幅值无所谓，主要影响信噪比。至于频率嘛，下限和电机有关，上限和电压有关，实际上有一个合适的值而且这个值可以适用于大部分电机。
5、不明白什么意思
6、注入频率定了PLL就定了，唯一解。

另外，你的推导结论是错的，开始是对的，可是最后的结论忽略了太多的因素，有些量是不能忽略的。

转子磁场定向

Pisces_Hades 发表于 2020-12-30 22:19
1、SPM不能满载，主要是带载后的凸极率下降，IPM可以零速满载。
2、电机参数的偏差对角度收敛速度影响很大 ...

你跟我说说，怎么注入频率定了PLL就定了？怎么定的？

数字锁相环还有唯一解？数字锁相环带宽你懂吗？你算过带宽吗？

转子磁场定向

Pisces_Hades 发表于 2020-12-30 22:19
1、SPM不能满载，主要是带载后的凸极率下降，IPM可以零速满载。
2、电机参数的偏差对角度收敛速度影响很大 ...

我这是量产的项目，有空多动动手。


这是方波注入，你当这是脉振呢？下桥臂不作特殊处理你能采到最高点？脉振和方波的区别你懂吗？


最起码的常识，下桥臂采样肯定要对PWM作特殊处理，采样点要偏移，更不要说高频注入下，尤其是方波的下桥臂采样。


数字锁相环设计在什么状态？欠阻尼？过阻尼？带宽怎么定的？会推导吗？


幅值无所谓？你注入个0.1V试试？


有空多动手，实际转起来，试试零速带载和两倍过载，试试阶跃负载和挖土机特性，不要论文看多了以为什么都不能忽略。

转子磁场定向

Pisces_Hades 发表于 2020-12-30 22:19
1、SPM不能满载，主要是带载后的凸极率下降，IPM可以零速满载。
2、电机参数的偏差对角度收敛速度影响很大 ...

各家有各家的方法，做产品没有绝对的标准答案。

我的我的方法，你有你的方法，我不管你用什么方法，如果你能实现零速带载，2倍过载，阶跃加载，阶跃卸载，挖土机特性，并且通过了多轮测试，就算基本开发成功了，什么速度精度，转矩精度都先不管。

实践是检验真理的唯一标准，没有什么是不能忽略的，关键能不能转，能不能用？

从你的理论和对产品的理解，我觉得上述要求你实现不了。

Pisces_Hades

转子磁场定向 发表于 2021-1-4 09:14
各家有各家的方法，做产品没有绝对的标准答案。

我的我的方法，你有你的方法，我不管你用什么方法，如 ...

HFI的PLL有一个最大带宽，里面怎么算的不方便透露。调出能用的PI参数有无数解，但最优解永远只有一个。
原理和电流环带宽最大不能超过1/20开关频率，最小不能低于速度环带宽的10倍是一样的。同样可以用的电流环参数有无穷多个，但是最大值只有一个。

满载切观测器的图

Pisces_Hades

转子磁场定向 发表于 2021-1-4 09:02
我这是量产的项目，有空多动动手。

1、我觉得所有HFI的方案里方波注入是最简单的。
2、注入电压并不会影响dq轴的电流相应形态，但是过低的电压会导致ADC采样的噪声过大，合适的注入电压是一个容易确定的值，并不需要非常精细的调整。
3、我做的也是产品级的，两相下桥采样，而且是标准的零矢量采样，并没有做移相。

转子磁场定向

Pisces_Hades 发表于 2021-1-4 14:02
HFI的PLL有一个最大带宽，里面怎么算的不方便透露。调出能用的PI参数有无数解，但最优解永远只有一个。 ...

你来说说，电流环不超过开关频率的1/20，那我问你，松下的伺服电流环带宽3k，是怎么实现的？

按照你的理论，别人的开关频率最低是60k？

你去伺服行业里打听打听，电流环不超过开关频率的1/20,看看别人怎么回复你？

电流环最大值只有一个，那你为什么不说电流环的最优解只有一个？为什么要说PLL的最优解只有一个呢？

就不说你取多少带宽了，我也不管你什么所谓的不方便的透露，这个所谓的最优解只是你定义的，不说客观存在的。

PLL设计在欠阻尼，响应快，超调大，设计在临界阻尼，响应慢，超调小，你能说哪个是最优的？响应快，超调大就一定好？计算追求响应，带宽就一定是固定的？

就算带宽一定固定的，电机模型本来就是非线性的，考虑那么多非线性因素，你算出来的最大值就一定是最优的？

做产品，没你想的那么简单，如果什么东西都有标准答案，那么为什么市场上各家做出来的性能区别不同呢？

更不要说，你的高频注入，只怕是一台电机来调一套参数，只怕是没有经过严格测试量产吧？

你考虑过一套默认设置，在离线辨识以后适应任何电机吗？变频器了解吗？

多动手实践，少说些理论。

Pisces_Hades

转子磁场定向 发表于 2021-1-4 15:09
你来说说，电流环不超过开关频率的1/20，那我问你，松下的伺服电流环带宽3k，是怎么实现的？

按照你的 ...

你拿FPGA解码的角度来和观测器的性能对比？电流环的上限取决于观测器的性能难道不懂？

我当然是基于无感算法来说的，有感要什么HFI！？

最优解我个人的定义是PM=70°

我现在做的就是变频器，换一个电机的话，原则上只需要变 RS LD LQ 极对数和注入电压，开环另说。

要是换一个电机要调一堆参数服务不要累死了。

转子磁场定向

Pisces_Hades 发表于 2021-1-4 15:23
你拿FPGA解码的角度来和观测器的性能对比？电流环的上限取决于观测器的性能难道不懂？

我当然是基于无 ...

我问你，你的注入电压怎么变？？

客户拿到你的产品，对着说明书，你打电话教客户调注入电压？

等你经过测试量产了，能2倍过载，零速带载，加阶跃负载，阶跃卸载，挖土机特性测试，1~16k开关频率范围兼容，再谈好吗？

你的定义，只是你自己的经验，经过了市场验证再拿出来。