基于MRAS的异步电机无速度传感器应用研究

针对异步电机基于转子磁链模型参考自适应(MRAS)速度观测器中的积分直流偏置和PI自适应率参数不能在线修正的问题,将转子磁链的电压模型进行改进,并提出一种自适应线性神经元(ADALINE)速度观测器。通过一阶惯性环节代替了电压模型中的纯积分环节,消除了积分直流偏置和误差积累,利用ADALINE算法对MRAS观测器中的自适应率进行改进,实现了在中高速情况下对电机转速的准确观测。仿真结果表明,改进后的MRAS速度观测器对速度的辨识度较高,动态性能良好,验证了该控制策略的正确性与可行性。     

基于静态补偿电压模型的改进转子磁链观测器

为解决纯电压模型磁链观测器存在的积分漂移和饱和问题,常采用低通滤波器代替纯积分器。针对传统低通滤波器磁链观测方案的不足,本文提出一种改进的转子磁链观测方案,采用串联低通滤波器提取直流偏置得到理想的转子反电势,然后用可编程低通滤波器代替纯积分器,并在反电势低通滤波前补偿磁链误差。所提出的观测器可以有效消除直流偏置的影响,提高磁链观测的动态精度并改善系统的动态性能。在一台2.2kW感应电机无速度传感器矢量控制系统上对本文提出的改进转子磁链观测器方案进行了仿真和实验研究,结果验证了其正确性和有效性。     

基于ESO的感应电机磁链观测与转子时间常数辨识

为进一步提高感应电机矢量控制系统磁场定向和速度跟踪的精度,需要准确的转子时间常数在线辨识。本文在传统模型参考自适应的基础上进行优化,用扩展状态观测器(ESO)作为参考模型替代电压型磁链观测器,解决了电压型磁链观测器的积分饱和及直流偏置问题,并将带有转子时间常数变量的电流模型作为可调模型,用Popov超稳定理论选取合适的自适应律对转子时间常数进行估算。仿真和实验结果表明,基于ESO的感应电机磁链观测与转子时间常数辨识方法可行,转子时间常数辨识准确,且对电机负载扰动鲁棒性强,电机转速跟踪精度高。     

感应电机DTC自适应磁链闭环辨识

感应电机DTC采用电压模型对电机反电动势进行积分获取定子磁链辨识值,但纯积分器积分项的直流偏置会造成积分器饱和。为了克服这一问题,研究了一种自适应定子磁链闭环辨识器,在该辨识器中设计一种均值补偿算法消去积分累积误差。在Matlab/Simulink仿真环境下对这种辨识器进行仿真研究,并在由dsPIC30F6010A数字信号处理器构成的DTC控制平台上进行实验研究。仿真与实验结果表明,这种基于自适应定子磁链闭环辨识器DTC系统不仅有效地消除了积分器直流偏置累积误差,获得了高精度定子磁链辨识,而且DTC系统具有较好的定子磁链参数自适应能力。     

基于模型参考自适应的无速度传感器双馈风力发电机组控制技术研究

考虑到变速恒频风力发电机组在运行工况下安装速度传感器具有诸多缺陷,提出了一种基于模型参考自适应(MRAS)转速辨识理论的无速度传感器变速恒频风力发电机组控制策略.应用Popov超稳定理论,经过严格的推导得出了转速和转子时间常数的自适应律,使系统在准确辨识转速的同时,对电机参数变化具有较强的鲁棒性.通过引入自适应补偿改进积分器消除了电压模型中纯积分环节存在的直流偏移和初始值问题.最后,通过Matlab/Simulink功能进行了系统的仿真,并详细分析了电机参数变化对辨识精度的影响,仿真结果验证了所提策略的有效性.     

转子磁链误差对感应电机观测器稳定性影响

利用转子磁链电压模型研究转子磁链误差对感应电动机全阶转速自适应转子磁链观测器稳定性影响.通过研究观测器等效误差系统前向通道传递函数正实性,得到观测器在ω1-ωs平面中稳定区域边界方程.提出不舍纯积分器的新型转子磁链误差模型,通过分析该模型对线性化等效转速控制系统开环零点分布影响,研究不同工况下观测器稳定区域分布.研究结果表明增大转子磁链误差能够扩大稳定区域,所提出的模型解决了低速再生发电工况时观测器稳定问题,但在低速电动工况时观测器不稳定.仿真结果表明组合应用不同转速自适应律观测器在所有工况下均能稳定.     

感应电机模型参考模糊自适应矢量控制系统研究

针对基于转子磁链模型参考自适应法的感应电机矢量控制系统性能受转子参数影响较大的问题,分析磁链观测器对转子参数的敏感性,提出了一种基于转子参数辨识和模糊控制的感应电机无速度传感器控制方法。该方法通过基于定子电流模型的模型参考模糊自适应系统来估计电机转速和转子参数,其中转速自适应率采用参数自调整模糊控制方法进行设计,并在线辨识转子参数,以提高转速和磁链的观测精度、减小参数摄动影响。仿真结果表明该系统具有较强的鲁棒性和自适应性。     

基于二阶广义积分器的永磁同步电机新型磁链观测方法

为改善永磁同步电机磁场定向控制和直接转矩控制系统的控制性能,准确观测定子磁链,解决传统电压模型观测中存在的问题,提出一种基于广义二阶积分器的新型定子磁链观测法。该方法在传统二阶广义积分器的基础上,引入直流偏置积分校正环节,能够消除电压模型定子磁链观测器的积分初值、积分漂移和直流偏置的影响。仿真和实验验证该方法的有效性。实验结果表明,与传统的广义二阶积分器相比,改进的方法能够更准确的估算定子的磁链。     

一种交互式模型参数自适应感应电动机参数在线辨识方法研究

在基于转子磁链模型参考自适应理论的基础上,给出了一种参考模型和可调模型交互式的模型参数自适应(MRAS)方法,使系统能在电机转速和定子电阻辨识之间相互切换.该方法消除了纯积分和电机漏感对算法的影响,电机的低速性能得到了改善;同时,对定子电阻进行在线辨识,从而得到准确的转速观测结果,也能近似地辨识转子电阻.计算机仿真结果证明了该方法的有效性.     

一种改进的基于MRAS的速度辨识方法

在基于MRAS（模型参考自适应系统）的速度辨识方法中，由于参考模型采用纯积分型转子磁链电压方程，直流偏置和积分初值累积以及定子电阻变化都导致磁链观测误差较大，进而影响速度辨识精度。提出了一种改进的MRAS方法，首先引入高通滤波器消除纯积分的影响，并采用模糊控制器在线调整其截止频率改善其动态性能；其次利用模糊控制器在线辨识并调整定子电阻，克服了定子电阻变化影响速度辨识精度的问题。仿真结果表明该方法具有较好的动静态性能以及较高的辨识精度。     

基于定子电流模型的MRAS系统仿真研究

传统的模型参考自适应系统（MRAS）以电压模型作为参考模型,由于电压模型中纯积分环节存在初值和漂逸问题并受电机参数的影响,导致系统的低速性能变差。为了改善系统的低速性能和鲁棒性,介绍了一种基于定子电流模型的模型参考自适应法来辨识感应电机转速和转子磁链,并以此构成矢量控制系统。基于Matlab/Simulink仿真平台对该系统进行了大量的仿真实验。仿真结果表明,该方法具有良好的低速性能,并且对定转子电阻参数变化具有较好的鲁棒性。     

Design and implementation of a closed-loop observer and adaptivecontroller for induction motor drives

This paper discusses the implementation and experimental results of a closed-loop rotor flux observer and model reference adaptive system (MRAS) of a direct field-oriented control (FOC) of an induction motor drive. The motor was supplied from a high-frequency (20 kHz) AC resonant link via a MOS-controlled-thyristor (MCT)-based bidirectional converter. Hardware and software implementations of the various motor control functions are presented. The closed-loop observer combines the current and voltage models via a speed-dependent gain (SDG). The current model was formulated to operate in the rotor reference frame and requires only an encoder angle and not the actual rotor speed for implementation. The closed-loop observer permits the use of a pure analog integrator to calculate an adequate stator flux. The use of an AC resonant link further complicated an all-digital calculation of the stator flux. The observer and adaptive controller were tested on a 400-Hz 2-hp induction motor for low and high speeds. The closed-loop observer showed sensitivity at low speeds to the rotor circuit time constant which attributed to the current model rotor flux estimation. At high speed, the closed-loop observer followed the voltage model rotor flux estimation attributes. The MRAS was able to improve the complete speed response by correcting the current model rotor flux observer for errors in estimation of its parameters     

基于MRAS的转子时间常数辨识方法的参数敏感性分析

在对感应电机转子时间常数辨识的众多方法中,基于模型参考自适应(MRAS)的辨识方法以其运算简便而吸引了学者们的注意。然而这种方法依赖于电机稳态模型,如果模型中的电机参数与实际值间出现偏差,将会对辨识效果产生影响,使得整个系统的控制性能下降。选取d轴电压和无功功率两种最常见的参考模型来构建自适应控制器,分别就电机模型参数失调对转子时间常数辨识的影响进行了详细的理论分析,指出了基于这两种模型的辨识偏差对不同参数的敏感性,并在Matlab/Simulink下进行了大量仿真,验证了分析的正确性,具有实用参考价值。     

基于磁链观测的高速永磁同步电机控制方法研究

高速永磁同步电机无速度传感器控制已经成为趋势。在采用传统模型参考自适应系统(MRAS)时,由于使用积分计算,磁链观测结果存在零漂和相移等问题。提出一种改进方法,将电压模型和电流模型磁链观测结果相减,把误差值经过PI调节后补偿电压模型中的电压,很好地解决了上述问题,控制性能优良。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型验证所提方法,结果表明:改进后的MRAS在全速范围内都能准确跟踪转子速度和位置,并且在负载突变情况下依然能够稳定运行。     

感应电机SSFOC自适应速度辨识

基于电压模型转子磁通估计,提出了一种模型参考自适应系统,实现了无速度传感器磁场定向控制(Speed Sensorless Field-Oriented Control,简称SSFOC)逆变器感应电机的速度控制。通过自适应电流观测器估计转子速度,并以其估计值代替磁场定向控制和速度控制中的真实速度。为了准确估计转子速度,同时辨识了电机转子电阻。该自适应系统是超稳定系统。驱动系统可工作在一个较宽的速度范围内。实验验证了该方案的有效性。     

一种感应电机转子时间常数MRAS的在线辨识方法

针对转子时间常数变化可能会导致感应电机磁场定向控制发生失调的问题,研究一种基于无功功率的模型参考自适应(MRAS)转子时间常数在线辨识方法。通过Popov超稳定性理论对辨识系统的稳定性进行分析,为了提高模型计算的准确性,采用一种在同步旋转坐标系中检测电流矢量角的死区效应补偿策略,以克服三相逆变器死区效应导致的相电压重构误差以及电流波形畸变的负面影响,并分析所研究的MRAS转子时间常数辨识方法对所涉及电机参数的敏感性。通过11 kW感应电机矢量控制系统进行实验,结果验证了辨识方法的有效性。     

基于MRAS的永磁同步电机无速度传感器控制

传统的永磁同步电机矢量控制需要实时获取转子的位置信息,常用的转子位置传感器存在增加系统体积、成本高、易受干扰等问题,且难以在恶劣的外部环境下正常运行.文中基于永磁同步电机的数学模型和转子磁场定向的矢量控制方法,对目前的无速度传感器技术进行了深入研究,提出了一种在同步旋转坐标系下的模型参考自适应系统(MRAS)来估计转子位置的方法.该方法以含有转子位置参数的永磁同步电机定子电压方程为可调模型,以永磁同步电机本身作为参考模型,以超稳定性与正性动态理论为基础设计了自适应率.同时利用稳态定子电压方程对dq轴电压进行前馈解耦,改善了由于dq轴电流两个分量间存在的交叉反馈关系导致的系统收敛性较差的问题.最后对所提出的新型MARS无速度传感器控制进行了仿真分析,并利用基于模型设计(MBD)的方法直接在Simulink中生成DSP的核心算法代码进行实验验证.结果 表明,该方法能够较好地估计转子位置,可以代替位置传感器.