《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》三篇論文成功入選中國(guó)科協(xié)第六屆優(yōu)秀科技論文遴選計(jì)劃。現(xiàn)將獲獎(jiǎng)?wù)撐牡奈恼潞?jiǎn)報(bào)分享給各位讀者，以期促進(jìn)本領(lǐng)域的技術(shù)交流。

2021年11月8日，中國(guó)科協(xié)公布第六屆優(yōu)秀科技論文遴選計(jì)劃入選論文。發(fā)表于《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》2017年第13期的文章《基于無(wú)濾波器方波信號(hào)注入的永磁同步電機(jī)初始位置檢測(cè)方法》成功入選。論文第一作者為哈爾濱工業(yè)大學(xué)電氣工程及自動(dòng)化學(xué)院的張國(guó)強(qiáng)副教授。

團(tuán)隊(duì)介紹

哈爾濱工業(yè)大學(xué)電力電子與電力傳動(dòng)研究所由IEEE Fellow、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)士、副理事長(zhǎng)徐殿國(guó)教授擔(dān)任負(fù)責(zé)人，包括18名教師和100余名研究生，是國(guó)際先進(jìn)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新引智基地（111計(jì)劃）、電驅(qū)動(dòng)與電推進(jìn)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室重點(diǎn)研究團(tuán)隊(duì)、可持續(xù)能源變換與控制技術(shù)黑龍江省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、黑龍江省電氣工程創(chuàng)新研究“頭雁”計(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)團(tuán)隊(duì)。

研究領(lǐng)域包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)、電力電子化電力系統(tǒng)等。近年來(lái)，承擔(dān)國(guó)家重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等多項(xiàng)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目，并與多家知名企業(yè)建立了長(zhǎng)期合作關(guān)系。承辦了ITEC Asia-Pacific、ECCE Asia、VPPC、ICEMS等國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議。在新能源高效率電力電子變換器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域取得了諸多國(guó)際領(lǐng)先成果，交流電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)控制領(lǐng)域研究處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

徐殿國(guó)

1960出生，教授，博士生導(dǎo)師。IEEE Fellow，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)會(huì)士、副理事長(zhǎng)，電驅(qū)動(dòng)與電推進(jìn)技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，國(guó)際先進(jìn)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新引智基地（111計(jì)劃）負(fù)責(zé)人，黑龍江省電氣工程創(chuàng)新研究“頭雁”團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人，擔(dān)任IEEE TPEL Co-EIC、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)、電工技術(shù)學(xué)報(bào)、IEEE TIE、IEEE JESTPE等刊物編委。曾獲得2018 IEEE IAS Outstanding Achievement Award，成為該獎(jiǎng)項(xiàng)自1969年設(shè)立以來(lái)中國(guó)大陸第一位獲獎(jiǎng)?wù)摺?/p>

主持完成包括國(guó)家重大專項(xiàng)、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)際合作重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目、國(guó)家科技支撐項(xiàng)目、國(guó)家重大產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、黑龍江省科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目、企業(yè)合作項(xiàng)目等100余項(xiàng)，獲得省部級(jí)以上科技獎(jiǎng)勵(lì)12項(xiàng)，指導(dǎo)博士畢業(yè)生80余名。

王高林

1978出生，教授，博士生導(dǎo)師。國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金獲得者，英國(guó)皇家學(xué)會(huì)牛頓高級(jí)學(xué)者，中達(dá)青年學(xué)者，獲黑龍江省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。主要從事電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、電力電子技術(shù)等方向研究，承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國(guó)家科技重大項(xiàng)目、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃等科研項(xiàng)目30余項(xiàng)，與多家知名企業(yè)建立了長(zhǎng)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(xiàng)。擔(dān)任IEEE TIE客座編輯(Guest Associate Editor)，IET EPA和JPE等期刊編委，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電力電子器件專業(yè)委員會(huì)委員，中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電氣節(jié)能專業(yè)委員會(huì)第七屆理事等。

張國(guó)強(qiáng)

?1987出生，副教授，博士生導(dǎo)師。入選全國(guó)“博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃”和黑龍江省“博士后青年英才計(jì)劃”。從事永磁同步電機(jī)/同步磁阻電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)、無(wú)位置傳感器控制、無(wú)電解電容驅(qū)動(dòng)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(xiàng)。

獲黑龍江省自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、教育部技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。擔(dān)任Journal of Power Electronics（SCI期刊）編委 (Associate Editor)、PCIM Asia Conference技術(shù)委員會(huì)委員、中國(guó)電源學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)副主任委員、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)青年工作委員會(huì)委員等。

?項(xiàng)目背景

在所有終端用電設(shè)備中，電機(jī)系統(tǒng)是耗電大戶，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)電機(jī)總用電量占全國(guó)總用電量的70%左右。目前，交流電機(jī)系統(tǒng)大多采用安裝編碼器的驅(qū)動(dòng)方式，然而位置或速度傳感器的使用導(dǎo)致電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成本和故障率增加，并且很多應(yīng)用場(chǎng)合無(wú)法在電機(jī)上安裝傳感器。因此，交流電機(jī)無(wú)傳感器控制方式具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)高性價(jià)比、高可靠驅(qū)動(dòng)，在裝備制造、工業(yè)傳動(dòng)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(dòng)水平日益提高，為了滿足現(xiàn)代電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(qiáng)的高性能交流電機(jī)無(wú)傳感器控制系統(tǒng)具有重要意義。

項(xiàng)目組在國(guó)家自然科學(xué)基金、教育部博士點(diǎn)基金、臺(tái)達(dá)環(huán)境與教育基金會(huì)重點(diǎn)項(xiàng)目、企業(yè)聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目等的支持下，持續(xù)開(kāi)展了交流電機(jī)無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)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(xué)一等獎(jiǎng)（交流電機(jī)無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理論與方法，完成人為徐殿國(guó)、王高林、張國(guó)強(qiáng)、于泳、趙楠楠）。

?論文所解決的問(wèn)題及意義

針對(duì)永磁電機(jī)（PMSM）無(wú)傳感器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，論文提出一種無(wú)濾波器方波信號(hào)注入的初始位置檢測(cè)方法，揭示了通過(guò)高頻電流響應(yīng)準(zhǔn)確辨識(shí)轉(zhuǎn)子位置信息的規(guī)律，解決了復(fù)雜工況下永磁電機(jī)系統(tǒng)初始磁極檢測(cè)精度低、魯棒性差的難題，實(shí)現(xiàn)了靜止或者自由運(yùn)行條件下的系統(tǒng)快速穩(wěn)定起動(dòng)。相關(guān)理論成果能夠突破制約無(wú)傳感器控制全速域運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題，并拓展了其應(yīng)用場(chǎng)合。

?論文重點(diǎn)內(nèi)容

如圖1所示為基于無(wú)濾波器方波電壓信號(hào)注入的PMSM磁極位置辨識(shí)原理框圖。首先通過(guò)向觀測(cè)的轉(zhuǎn)子d軸注入方波電壓信號(hào)，采用無(wú)濾波器載波信號(hào)分離方法解耦位置誤差信號(hào)，通過(guò)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(guò)比較d軸高頻電流響應(yīng)幅值大小實(shí)現(xiàn)磁極極性辨識(shí)。采用無(wú)濾波器載波信號(hào)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(guò)累計(jì)d軸高頻電流響應(yīng)幅值實(shí)現(xiàn)磁極極性辨識(shí)，提升了永磁電機(jī)初始位置檢測(cè)的可靠性。

圖1 PMSM磁極位置辨識(shí)原理框圖

為驗(yàn)證基于無(wú)濾波器方波信號(hào)注入的初始位置辨識(shí)策略有效性，如圖2所示，在2.2-kW無(wú)傳感器PMSM矢量控制平臺(tái)進(jìn)行研究。如圖3實(shí)驗(yàn)結(jié)果所示，所提出的基于無(wú)濾波器方波信號(hào)注入的永磁電機(jī)初始位置檢測(cè)方法收斂速度較快，能夠在PMSM轉(zhuǎn)子靜止或自由運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)初始位置辨識(shí)，位置觀測(cè)誤差最大值為6.9deg.。

圖2 2.2-kW永磁電機(jī)對(duì)拖加載實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

圖3 永磁電機(jī)初始位置檢測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

?引用本文

張國(guó)強(qiáng), 王高林, 徐殿國(guó). 基于無(wú)濾波器方波信號(hào)注入的永磁同步電機(jī)初始位置檢測(cè)方法[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 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.