《電工技術(shù)學報》三篇論文成功入選中國科協(xié)第六屆優(yōu)秀科技論文遴選計劃?，F(xiàn)將獲獎?wù)撐牡奈恼潞唸蠓窒斫o各位讀者，以期促進本領(lǐng)域的技術(shù)交流。

2021年11月8日，中國科協(xié)公布第六屆優(yōu)秀科技論文遴選計劃入選論文。發(fā)表于《電工技術(shù)學報》2017年第13期的文章《基于無濾波器方波信號注入的永磁同步電機初始位置檢測方法》成功入選。論文第一作者為哈爾濱工業(yè)大學電氣工程及自動化學院的張國強副教授。

團隊介紹

哈爾濱工業(yè)大學電力電子與電力傳動研究所由IEEE Fellow、中國電工技術(shù)學會會士、副理事長徐殿國教授擔任負責人，包括18名教師和100余名研究生，是國際先進電驅(qū)動技術(shù)創(chuàng)新引智基地（111計劃）、電驅(qū)動與電推進技術(shù)教育部重點實驗室重點研究團隊、可持續(xù)能源變換與控制技術(shù)黑龍江省重點實驗室、黑龍江省電氣工程創(chuàng)新研究“頭雁”計劃重點建設(shè)團隊。

研究領(lǐng)域包括電機驅(qū)動控制系統(tǒng)、電力電子化電力系統(tǒng)等。近年來，承擔國家重大專項、國家自然科學基金重點項目和國際合作重點項目、國家重點研發(fā)計劃等多項國家級項目，并與多家知名企業(yè)建立了長期合作關(guān)系。承辦了ITEC Asia-Pacific、ECCE Asia、VPPC、ICEMS等國際學術(shù)會議。在新能源高效率電力電子變換器和電機驅(qū)動控制領(lǐng)域取得了諸多國際領(lǐng)先成果，交流電機及其驅(qū)動控制領(lǐng)域研究處于國際領(lǐng)先水平。

徐殿國

1960出生，教授，博士生導師。IEEE Fellow，中國電工技術(shù)學會會士、副理事長，電驅(qū)動與電推進技術(shù)教育部重點實驗室主任，國際先進電驅(qū)動技術(shù)創(chuàng)新引智基地（111計劃）負責人，黑龍江省電氣工程創(chuàng)新研究“頭雁”團隊負責人，擔任IEEE TPEL Co-EIC、中國電機工程學報、電工技術(shù)學報、IEEE TIE、IEEE JESTPE等刊物編委。曾獲得2018 IEEE IAS Outstanding Achievement Award，成為該獎項自1969年設(shè)立以來中國大陸第一位獲獎?wù)摺?/p>

主持完成包括國家重大專項、國家自然科學基金重點項目和國際合作重點項目、國家863計劃項目、國家科技支撐項目、國家重大產(chǎn)業(yè)開發(fā)項目、國家重點研發(fā)計劃項目、黑龍江省科技攻關(guān)重點項目、企業(yè)合作項目等100余項，獲得省部級以上科技獎勵12項，指導博士畢業(yè)生80余名。

王高林

1978出生，教授，博士生導師。國家自然科學基金杰出青年基金獲得者，英國皇家學會牛頓高級學者，中達青年學者，獲黑龍江省自然科學獎一等獎、教育部技術(shù)發(fā)明獎二等獎。主要從事電機驅(qū)動控制、電力電子技術(shù)等方向研究，承擔國家自然科學基金項目、國家科技重大項目、國家重點研發(fā)計劃等科研項目30余項，與多家知名企業(yè)建立了長期合作關(guān)系。

已發(fā)表SCI/EI論文100余篇，授權(quán)發(fā)明專利30余項。擔任IEEE TIE客座編輯(Guest Associate Editor)，IET EPA和JPE等期刊編委，中國電機工程學會電力電子器件專業(yè)委員會委員，中國電工技術(shù)學會電氣節(jié)能專業(yè)委員會第七屆理事等。

張國強

?1987出生，副教授，博士生導師。入選全國“博士后創(chuàng)新人才支持計劃”和黑龍江省“博士后青年英才計劃”。從事永磁同步電機/同步磁阻電機驅(qū)動技術(shù)、無位置傳感器控制、無電解電容驅(qū)動系統(tǒng)等科研工作，出版英文專著2部，發(fā)表SCI/EI論文50余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項。

獲黑龍江省自然科學獎一等獎、教育部技術(shù)發(fā)明獎二等獎。擔任Journal of Power Electronics（SCI期刊）編委 (Associate Editor)、PCIM Asia Conference技術(shù)委員會委員、中國電源學會青年工作委員會副主任委員、中國電工技術(shù)學會青年工作委員會委員等。

?項目背景

在所有終端用電設(shè)備中，電機系統(tǒng)是耗電大戶，統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國電機總用電量占全國總用電量的70%左右。目前，交流電機系統(tǒng)大多采用安裝編碼器的驅(qū)動方式，然而位置或速度傳感器的使用導致電驅(qū)動系統(tǒng)成本和故障率增加，并且很多應(yīng)用場合無法在電機上安裝傳感器。因此，交流電機無傳感器控制方式具有獨特的優(yōu)勢，可以實現(xiàn)高性價比、高可靠驅(qū)動，在裝備制造、工業(yè)傳動以及家用電器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

隨著現(xiàn)代電力傳動水平日益提高，為了滿足現(xiàn)代電機驅(qū)動系統(tǒng)應(yīng)用需求，研究穩(wěn)定性好、控制精度高及魯棒性強的高性能交流電機無傳感器控制系統(tǒng)具有重要意義。

項目組在國家自然科學基金、教育部博士點基金、臺達環(huán)境與教育基金會重點項目、企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)項目等的支持下，持續(xù)開展了交流電機無傳感器驅(qū)動控制系統(tǒng)課題研究工作，取得了系列研究成果，獲黑龍江省自然科學一等獎（交流電機無傳感器驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計理論與方法，完成人為徐殿國、王高林、張國強、于泳、趙楠楠）。

?論文所解決的問題及意義

針對永磁電機（PMSM）無傳感器驅(qū)動系統(tǒng)，論文提出一種無濾波器方波信號注入的初始位置檢測方法，揭示了通過高頻電流響應(yīng)準確辨識轉(zhuǎn)子位置信息的規(guī)律，解決了復雜工況下永磁電機系統(tǒng)初始磁極檢測精度低、魯棒性差的難題，實現(xiàn)了靜止或者自由運行條件下的系統(tǒng)快速穩(wěn)定起動。相關(guān)理論成果能夠突破制約無傳感器控制全速域運行的瓶頸問題，并拓展了其應(yīng)用場合。

?論文重點內(nèi)容

如圖1所示為基于無濾波器方波電壓信號注入的PMSM磁極位置辨識原理框圖。首先通過向觀測的轉(zhuǎn)子d軸注入方波電壓信號，采用無濾波器載波信號分離方法解耦位置誤差信號，通過位置跟蹤器獲取磁極位置初定值；然后改變d軸電流偏置給定方向，通過比較d軸高頻電流響應(yīng)幅值大小實現(xiàn)磁極極性辨識。采用無濾波器載波信號分離方法解耦位置誤差信息，有效提高了算法收斂速度；通過累計d軸高頻電流響應(yīng)幅值實現(xiàn)磁極極性辨識，提升了永磁電機初始位置檢測的可靠性。

圖1 PMSM磁極位置辨識原理框圖

為驗證基于無濾波器方波信號注入的初始位置辨識策略有效性，如圖2所示，在2.2-kW無傳感器PMSM矢量控制平臺進行研究。如圖3實驗結(jié)果所示，所提出的基于無濾波器方波信號注入的永磁電機初始位置檢測方法收斂速度較快，能夠在PMSM轉(zhuǎn)子靜止或自由運行狀態(tài)實現(xiàn)初始位置辨識，位置觀測誤差最大值為6.9deg.。

圖2 2.2-kW永磁電機對拖加載實驗平臺

圖3 永磁電機初始位置檢測實驗結(jié)果

?引用本文

張國強, 王高林, 徐殿國. 基于無濾波器方波信號注入的永磁同步電機初始位置檢測方法[J]. 電工技術(shù)學報, 2017, 32(13): 162-168. Zhang Guoqiang, Wang Gaolin, Xu Dianguo. Filterless Square-Wave Injection Based Initial Position Detection for Permanent Magnet Synchronous Machines. Transactions of China Electrotechnical Society, 2017, 32(13): 162-168.