基于场路耦合的开关磁阻电动机无位置传感器算法研究

研究了一种基于有限元分析的开关磁阻电机的位置估算方法。该方法首先利用有限元分析得到SRM无位置算法所需参数,建立SRM的非线性电感模型,通过滑模观测器得到SRM的转子位置和速度,最后在ANSOFT场路耦合仿真平台上对该方法进行验证,仿真结果验证了该无位置算法具有较好的精确度。     

基于自适应神经终端滑模观测器的SRM转子位置跟踪

针对位置传感器的引入使得开关磁阻电机(SRM)结构变得复杂,可靠性降低这一问题,将RBF神经网络和终端滑模控制(TSMC)相结合建立了自适应神经终端滑模观测器,用RBF神经网络逼近观测器的控制输入,无需知道扰动项的上界,通过终端滑模控制使电流偏差为零,实现对组合变量iw■L/■θ的观测。依据电感特性将电机的工作区间分为电感近似线性区和电感非线性区,建立全周期电感数学模型,并将电感和电流代入观测变量达到对开关磁阻电机转子位置准确跟踪的目的。仿真结果表明,在电机稳态运行和负载转矩突变时都能实现对转子位置的精确估计,为开关磁阻电机无位置传感器控制提供了基础。     

12/8极开关磁阻电机非线性建模与动态仿真

针对开关磁阻电动机(SRM)显著非线性造成其精确数学模型难以建立的问题,深入研究了12／8极开关磁阻电动机电感特性,提出了一种新型电感非线性数学模型,依据此电感模型,利用Matlab建立了开关磁阻电动机的仿真模型。通过仿真结果与实验结果的比较,证明所提出的电感非线性模型是合理的,可以准确地反映SRM的实际运行状况,该模型有助于对12／8极开关磁阻电动机调速系统进行深入研究。     

采用FM技术的SRM转子位置检测

叙述开关磁阻电动机(SRM)位置检测技术的研究现状,根据SRM的电感特性,采用线性频率调制原则,利用FM变换器的输出给出转子位置信号,试验结果验证所提出方法的可行性。     

开关磁阻电机SMO无位置传感器系统研究

以开关磁阻电机调速系统为研究对象,针对传统传感器检测位置所存在的可靠性和复杂性问题,提出一种开关磁阻电机无位置传感器控制策略。该控制策略以转子位置和转速作为状态变量,以实测电流和估计电流的偏差作为滑模面,构建滑模观测器进行转子位置辨识和转速预估。由于开关磁阻电机本身的非线性特征,滑模观测器的不连续控制相比其他状态观测器能够很好的适应这种非线性,增强了系统的鲁棒性。最后基于Matlab/Simulink的仿真分析与实验结果验证了所提方案的有效性与可行性。     

开关磁阻电机模糊滑模观测器间接位置检测

研究开关磁阻电机滑模观测器间接位置检测方法,针对传统滑模观测器存在抖振影响系统动态性能的问题,引入模糊控制,用模糊控制器调节开关函数的输出幅值,以抑制抖振并快速到达滑模面。详细分析了基于电磁转矩的误差函数构造方法及其选取过程,该误差函数能反映电机转子位置误差与转速误差,讨论了滑模观测器稳定运行条件及参数选取,在此基础上推导了模糊控制规则,设计了模糊滑模观测器。通过仿真和实验分析,验证了模糊滑模观测器能柔化控制器的输出信号,使响应速度更快,且鲁棒性强,可以实现转子位置的精确估算。     

开关磁阻电动机滑模位置观测器优化设计研究

针对开关磁阻电动机的无位置传感器控制问题,设计了滑模观测器实现转子位置的观测。通过设计使用高精度磁链模型、绕组电阻在线估算算法和抖振抑制算法,使观测器的性能得到优化。仿真和实验结果表明,所设计的滑模观测器具有较高的精度和鲁棒性,转子位置观测效果好。     

两相开关磁阻电动机转矩特性的研究

研究了两相开关磁阻电动机的转矩特性以减小转矩波动。首先通过推导近似转矩数学模型，进而通过磁场有限元计算得到了两相开关磁阻电动机的较为平滑的固有矩角特性。在磁场计算的基础上，对两相开关磁阻电动机的转矩特性进行了仿真计算。样机实验验证了计算及仿真结果。结果表明，两相开关磁阻电动机可以在较宽的转速范围内保持连续的转矩特性。     

开关磁阻电动机宽范围调速系统仿真

基于12／8极开关磁阻电动机的准线性模型，对开关磁阻电动机调速系统进行了建模和仿真，分析了在电流斩波控制和角度位置控制两种方式下开关磁阻电动机驱动系统的调速范围，提出了一种宽范围调速运行的控制策略，仿真结果验证了该控制策略的正确性和可行性。     

基于改进滑模观测器的SynRM无位置传感器控制

针对存在强耦合强非线性的同步磁阻电机无位置传感器控制问题,提出一种考虑磁路饱和的改进滑模观测方法。首先通过有限元仿真获得电流与电感的数据组合和考虑电感变化的最大转矩电流比曲线,以实现电流的最优控制;其次对传统滑模观测器进行改进,用分段指数型饱和函数替代符号函数,减少滑模的固有抖振,并采用正交锁相环技术对电机转子位置与转速进行估算。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,仿真结果表明,本文所提出的无位置传感器控制方法在同步磁阻电机转子位置与速度估算上具有良好效果。     

永磁辅助同步磁阻电机改进型滑模观测器无位置传感器控制

受磁路饱和与交叉耦合效应的影响,永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)的dq轴电感具有不稳定性。为适应电感不稳定性并提高系统鲁棒性,采取一种基于扩展反电动势的改进型滑模观测器(SMO)无位置传感器控制算法,以估算电机的位置信息。使用超螺旋滑模观测器(ST-SMO)代替传统滑模观测器,使用Sigmoid函数代替传统sgn符号函数,提高滑模观测器系统的抗抖振能力。引入静止坐标系锁相环(PLL)提取转子位置信息。基于MATLAB/Simulink搭建改进型滑模观测器无位置传感器矢量控制模型,通过仿真验证了该算法可以快速准确地估计转子位置,具有较好的抗抖振性和动稳态性能。     

在线建模的开关磁阻电机四象限运行无位置传感器控制

基于在线建模提出了一种开关磁阻电机无位置传感器控制方法。建立了以相电流和磁链为输入、转子位置角度为输出的径向基神经网络模型,以轴编码器实时获得的转子位置角度为学习样本,对开关磁阻电机进行了在线建模。提出了静止状态下激励脉冲法与运行状态下滑模观测器相结合的四象限运行无位置传感器控制策略,实现了电机无传感器运行。实验结果表明,电机转子位置估计误差小于2,象限间切换可靠,具有良好的动态和静态性能,为大功率开关磁阻电机无传感器控制提供了一种易于实现的方案。     

滑模观测器在开关磁阻电机无位置传感器控制中的应用研究

提出了一个基于开关磁阻电机电感模型的滑动模型观测器来估计电机的位置和速度。仿真结果显示当电机的转速高于 2 0r/min时 ,此观测器能得到高分辨率的转子位置估计结果。为了在整个调速范围实现无传感器控制 ,还分别研究了另两种在接近零转速和起动阶段使用的控制方法来判断开关时刻。在全部调速范围内对整个系统进行了仿真和实验 ,结果令人满意。     

An adaptive sliding-mode observer with a tangent function-based PLL structure for position sensorless PMSM drives

This paper proposes a position estimation strategy for the sensorless control of permanent-magnet synchronous motors (PMSMs) based on an improved sliding-mode observer (SMO) and a tangent function-based phase-locked loop (PLL) structure. The improved SMO adopts a rotor speed-related adaptive feedback gain, and is able to derive a flux model-based estimator that contains rotor position and speed direction information. To extract accurate rotor position from the proposed SMO and reduce position estimation errors in both forward and reverse rotation of the PMSM, a tangent function-based PLL structure is established. The proposed SMO together with the PLL structure realises a solution to position and speed estimation for sensorless PMSM drives. Compared with the conventional back electromotive force (EMF)-based position estimator, the proposed position estimation strategy has advantages of simple design and robust estimation performance at a wider speed range. Effectiveness of the proposed method has been validated with simulations on virtual platform.     

无传感器永磁同步电机控制系统设计

针对永磁同步电机无传感器控制问题,设计了一种滑模观测器用于估算电机转子位置和速度.该滑模观测器采用参数可调的曲线函数作为开关函数进行连续控制,有效削弱系统"抖动",改善了系统结构,对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性.     

基于改进ASMO的永磁同步电机无传感器控制策略

针对永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统中存在滑模高频抖动,转子位置估算误差较大等问题,在传统滑模观测器(SMO)的基础上,提出了一种改进自适应滑模观测器(ASMO),并使用Lyapunov定理证明了该观测器的稳定性。通过采用分段指数函数代替传统开关函数,结合锁相环(PLL)技术从反电动势中提取转子位置和转速信号,可以有效抑制抖振,减小观测误差。MATLAB仿真结果表明:与传统SMO相比,改进后的ASMO受转速变化影响较小,具有更高的精度和良好的动态性能。     

基于混合终端滑模观测器的永磁同步电机位置和速度估计方法

传统滑模观测器受固有抖振特性影响,且有低通滤波器带来的反电动势观测幅值削弱和观测相位偏移,从而导致永磁同步电机(PMSM)控制精度降低。为解决该问题,提出了一种基于二阶混合终端滑模观测器的PMSM位置和速度估计方法。基于线性滑模与混合终端滑模的二阶滑模切换面,设计合理的滑模控制律,有效抑制传统滑模方法的固有抖振特性,并且能够避免使用低通滤波器所带来的反电动势观测幅值削弱和相位偏移问题,有效提高转子位置和转速的估计精度。在此基础上,进一步分析了该滑模观测器对于电机定子电阻和电感参数摄动的鲁棒性。试验结果证明了所提混合终端滑模观测器的有效性、实用性和优越性。     

Application of a sliding-mode observer for position and speedestimation in switched reluctance motor drives

A sliding-mode observer is applied toward the operation of a switched reluctance motor (SRM) drive. The sliding-mode observer estimates rotor position and velocity to control the conduction angles of the machine. Conventional on-off control with hysteresis current control is included with the position estimation scheme. The particular case of an automotive brake system motor is considered in detail where the conduction angles are modified with velocity feedback to provide optimum time response to brake system commands. Nonlinear modeling of a SRM is described and a computer simulation is developed based on data from an experimental SRM system. The sliding-mode observer is implemented with fixed-point and floating-point digital signal processors (DSPs) and the discrete-time implementations first examined under locked-rotor conditions. A comparison is also made between the implementation in two different types of DSPs. After confirming the accuracy of the computer simulation with experimental data, the design considerations in selecting observer coefficients with regard to sampling time, convergence rate, and transient stability are discussed. In conclusion, the effects of flux estimation errors on the system time response during a startup transient are examined     

考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器控制技术

针对开关磁阻电机采用电流斩波控制(CCC)方式时相间互感对无位置传感器角度估算的影响,提出一种转子位置估算方法,该方法可以消除相间互感对位置估计的影响,并且无需测量相间互感大小。当电机在单相励磁区时,此时采用变系数电感模型方法进行角度估计;当电机在两相同时处于励磁区时,相间互感不为零,此时对导通相的磁链做差值运算以消除相间互感,最终通过实验对提出的转子位置估算方案进行验证。实验结果表明,与传统的忽略相间互感影响的转子位置估计方案相比,该方案能够消除互感对转子位置估计的影响,并且具有更高的估计精度,能够实现较大转速范围的无位置传感器稳定可靠运行。     

无刷直流电机转矩观测与电感自适应辨识

为提高无刷直流电机（brushless DC motor,BLDCM）转矩观测结果的准确性,定量分析了传统的反电势滑模观测器（sliding．mode observer,SMO）及相应的转矩观测结果受定子电感参数偏差的影响程度。分析表明,电感参数偏差会在定子电流变化时引起反电势和转矩观测误差。为消除这一影响,利用李雅普诺夫（Lyapunov）稳定性理论,设计了定子电感自适应辨识率,在线辨识得到电感参数,实时调整SMO的系数矩阵和输入矩阵,构成了新型的自适应滑模观测器,提高了观测精度。最后利用RT-LAB实时控制器进行实验,验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提方法能有效辨识出BLDCM的定子电感值,并正确观测出电机转矩。