高速永磁同步电动机无速度传感器矢量控制

研究了一种以定子电流为状态变量的高速永磁同步电动机无速度传感器模型.该速度传感器将参考模型q轴电流与可调模型q轴电流之差作为误差信号送入PI调节器调节后得到估计转速.为了确保特殊结构的高速永磁同步电机参数计算的准确性,建立了其场路耦合模型,并利用该模型计算了电机的交、直轴电感、转子磁链等参数.在此基础上进行了无速度传感器矢量控制仿真,仿真结果结果表明所提出的控制方案能准确检测高速永磁同步电动机的转子位置和转子速度,电机高速运行时具有良好的动态和稳态运行性能.     

基于扰动观测器的永磁同步风力发电机无速度传感器控制

转子角度的准确估计是实现永磁同步风力发电机无速度传感器高性能矢量控制的重要前提。在基于扰动观测器的永磁同步风力发电机无速度传感器控制中,传统的角度补偿方法易受转速估计误差影响,进而降低转子角度的估计精度。针对这一问题,提出了一种新的转子角度补偿策略。该策略通过构建一个截止频率与观测器相同的低通滤波器,使其产生的角度误差和观测器的角度误差相等,来实现对估计转子角度更为精确的补偿。此外,估计转速和磁链影响反电动势准确度,进而影响传统无差拍控制效果。因此,对观测出的反电动势进行了幅值和角度补偿,消除了无差拍控制中电机估计转速和磁链对控制系统的影响。实验结果验证了该方法的有效性。     

永磁同步发电机无速度传感器控制

基于二阶滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制需要对估计的反电动势进行低通滤波和补偿,这增加了系统复杂性,并使估计的转子位置受转速估计误差影响严重。为此,提出了一种基于有效反电动势的全阶滑模观测器。该观测器具有二阶低通滤波的特性,可滤除估计的有效反电动势中含有的高频滑模噪声,无需再外加低通滤波器。然后可采用锁相环直接获得转子位置,实现无速度传感器控制。此外,该方法可以通过合理设计滑模增益,提高转子位置估计对转速估计误差的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

直驱式永磁同步风力发电机无传感器矢量控制方法研究

针对直驱式永磁同步风力发电机无传感器控制,采用基于扩展卡尔曼滤波算法（EKF）无传感器控制方法,建立了EKF模型,利用MATLAB/Simulink仿真,证明了EFK模型可以比较准确地估计出转子的转速和转子位置,说明了EFK方法的有效性。在直驱式风力发电机控制系统中,传感器的使用会引起成本和系统复杂度的增加,导致系统可靠性降低等,采用无传感器控制方法可以避免这些问题。永磁同步电动机的无传感器控制方法主要有基于电动机模型的算法、观测器基础上的算法以及其他一些非理想特性的算法。     

高速永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

针对普通无速度传感器矢量控制算法无法满足永磁同步电机(PMSM)高速运行问题,设计了一种基于模型参考自适应系统(MRAS)的矢量控制方案。该方案由I/F控制器和MRAS控制器组成。低转速采用I/F控制器控制电机转速,高转速采用MRAS控制电机转速,特殊处理后使切换过程中电流平滑过渡,以达到高低转速均可正常运行的目的。以磁悬浮PMSM作为驱动对象,电机转子联接风机实现带载。试验结果表明,与传统的无传感器矢量控制相比,所提出的控制方案更有效地驱动PMSM,满足高速运行工况。     

基于无速度传感器矢量控制的电机工程参数辨识

风力发电系统中发电机控制是比较重要的环节,各种风力发电机的控制算法在一定程度上依赖于准确的电机参数。首先分析了永磁同步发电机的数学模型及其控制策略,在分析一种基于锁相环模型和模型参考自适应原理的PMSG无速度传感器矢量控制方法的基础上,提出一种具有较强工程应用价值的永磁同步发电机的参数辨识方法。最后给出了各参数辨识的仿真模型和仿真结果。仿真研究结果验证了该控制方法的正确性和可行性。     

永磁直驱型风力发电机的无传感器控制研究

永磁直驱型风力发电机是一种低转速高扭矩的发电机,由于其极对数很多,采用传统的传感器很难实现电角度的精确测量,而且风力机的工作环境很恶劣,传统的传感器很容易出故障.研究了基于锁相环的永磁同步发电机(PMSG)转速和转子位置估锋方法,并在无传感器算法的基础上实现了PMSG的矢量控制.通过仿真验证了该矢量控制方法的有效性.在风电实验系统上的实验结果表明,该方法能够实现对PMSG的有效控制.     

兆瓦级永磁同步风力发电机永磁材料

针对永磁材料特别是钕铁硼永磁材料的特性,论述了在选择兆瓦级永磁同步风力发电机永磁材料时应遵循的原则和方法,以具体案例给出选择永磁材料时应注意的事项.     

永磁直驱风力发电机无速度传感器驱动控制

基于永磁同步发电机(PMSG)的直驱型风力发电机通常采用无速度传感器技术进行驱动控制.考虑到风力发电机中PMSG的运行特点,基于基波励磁法的转子磁链位置观测方案较适合这一应用场合.基于此,提出一种新颖的基波励磁法观测方案,该观测方案由扩展磁链观测器和用于对观测到的扩展磁链进行同步进而获得转子磁链位置信息的锁相环共同组成.该扩展磁链观测器具有最小阶,且无需对内嵌式PMSG的凸极特性进行忽略近似.在对该扩展磁链观测器的结构机理及其稳定性进行推导和讨论的基础上,对位置观测器的设计过程进行了探讨.11 kW PMSG的实验验证了该无速度传感器控制方案的性能.     

永磁同步电动机无位置传感器矢量控制系统仿真

研究了一种基于模型参考自适应系统的永磁同步电动机速度辨识方案,将永磁同步电动机的数学模型作为参考模型,电流模型作为可调模型,设计了自适应律辨识电机转速,建立了永磁同步电动机无速度传感器矢量控制系统模型.仿真和试验结果表明,该方案能准确检测转子速度,系统具有良好的静、动态调速性能.     

永磁同步发电机的无传感器滑模辨识及控制

针对坐标旋转法永磁同步发电机无速度传感器控制中忽略定子电流微分项带来的估计偏差大等问题,提出基于旋转坐标系的自适应锁相环和滑模辨识方法.采用近似滑模控制对模型电机定子电流进行控制,使发电机和模型电机电流相等,从而获得两电机转子相位差的正弦和余弦分量.建立直驱式永磁同步电机无速度传感器辨识模型和自适应锁相环模型,并利用基于反步法的自适应锁相环进行速度和相位观测,在此基础上利用Lyapunov函数设计法设计控制器.采用近似滑模辨识使模型电机电流快速逼近原电机电流且到近似正弦的控制量,自适应数字锁相环相位收敛快,采用Lyapunov函数设计的控制器能保证系统收敛.仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.     

宽转速范围永磁同步发电机电流矢量控制

为了实现永磁同步发电机(PMSG)在宽转速范围内和变负载条件下的高性能稳压控制,提出一种基于PWM整流器的PMSG电流矢量控制策略。PMSG输出的不稳定交流电经过PWM整流器变换成稳定的直流电,这样的直流发电系统具有高功率密度、高效率和能量、可双向流动等优点。所述的电流矢量控制策略,具体是在PMSG低速时采用最大转矩/电流比(MTPA)控制,中高速时通过一个电压外环实时补偿d轴弱磁电流,使得PMSG系统能够根据转速和负载变化及时地分配和控制d、q轴电流。仿真和实验结果验证了该控制策略的正确性和有效性,实现系统在宽转速范围的高性能稳压输出。     

一种新颖的永磁同步电动机无位置传感器技术

无位置传感器技术是永磁同步电动机调速系统的一个发展方向.本文剖析了已有的两种典型直接估算方法,提出了一种新颖的无位置传感器技术.通过分别计算出定子磁链矢量角位移与转矩角,将后者从前者中减去得到转子磁链矢量的角位移进而得到转子速度信号,并采用改进积分器取代传统的积分器.该技术能有效地改善磁链原点漂移,提高直接转矩控制系统的磁链角位移与转速的求解准确度.仿真及实验研究结果表明,采用这种无位置传感器技术的永磁同步电动机调速系统,具有良好的调速控制性能.     

低频信号注入法的永磁同步电机无速度传感器控制

针对永磁同步电机（PMSM）无速度传感器矢量控制方法中低速时反电动势过小,无法获得准确的估计转速的问题,采用在d轴注入低频定子电流的方法来估计电机转速。仿真结果证明了该无速度传感器估算方法在永磁同步电机低速运行中的正确性和有效性,并且具有控制结构简单且对参数误差不敏感的特点。     

采用非线性观测器的PMLSM无位置传感器控制

为了满足永磁直线同步电机( PMLSM)运动控制系统必须确定电机磁极位置的需求,提出一种利用电机端电压和端电流信号,通过非线性观测器估计定子磁极位置和动子速度的方法.该非线性观测器首先估计出磁极位置角的正弦量和余弦量,再估计出位置角θ,然后利用PI跟踪控制器得到动子速度信号.该算法和Lunberger观测器以及Kalm...     

基于dSPACE的永磁同步电机低速无位置传感器控制系统

在高性能的电气传动系统中,永磁同步电机因其特有的优势而被广泛的应用,传统的机械式传感器已不能满足控制系统的要求,而无位置传感器控制技术能消除机械传感器带来的不足.本文首先对脉振高频信号注入法进行理论分析,设计出PMSM位置与速度估计系统;其次,采用高频信号注入无位置传感器方法,在MATLAB/Simulink中搭建无位置传感器控制系统模型并仿真;最后,在设计的基于dSPACE的永磁同步电机控制系统上验证了零低速无位置传感器方法.仿真及实验结果表明了脉振高频信号注入低速无位置传感器控制系统具有良好的运行效果.     

改进型永磁同步电机全速度范围无传感器控制策略

针对全速度范围内的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略难点进行研究.在中高速阶段,依据凸极永磁同步电机的数学模型,提出了一种改进型的Luenberger磁链观测器,通过直接观测转子磁链来获得转子位置信息,并可解决相位延迟问题;而在低速起动阶段,采用开环强制起动控制策略,保证了观测模型在全速度范围可靠工作.同时,依据内置式永磁同步电机的误差观测矩阵稳定性条件,提出了一种有效的数值选择方法,解决了内置式结构观测器设计的难题.仿真和实验结果均证明,在保证观测精确度前提下,应用该策略的驱动系统可获得良好的动、静态性能.     

永磁电机无位置传感器控制死区补偿策略

空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制中,逆变器存在死区效应和零电流钳位效应,导致电流电压波形畸变,造成转速转矩脉动,控制性能降低。迭代控制死区补偿策略无需检测电流极性,同步旋转坐标系下,构造反电动势观测器得到实际电压e^d、e^q,矢量控制输出期望电压ed、eq,通过迭代算法将死区效应造成的误差前馈到期望值,补偿死区效应的影响,提高系统控制性能。仿真和实验证明了理论分析的正确性和有效性。     

Position sensorless control of interior permanent magnet synchronous motor using extended electromotive force

Driving a permanent magnet synchronous motor (PMSM) requires the rotor position information to control the motor torque, and this is generally detected by mechanical position sensors such as an encoder or a resolver. However, these sensors increase the machine size and the cost of the drive, and reduce reliability of the system. Therefore, many papers about position sensorless drive method of PMSM have been published. This paper presents a position sensorless control of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). A mathematical model of IPMSM using the extended electromotive force (EMF) in the rotating reference frame is utilized to estimate the rotor speed and position. This model has a simple structure integrating position information into the extended EMF term. Therefore, the sensorless control based on the mathematical motor model can be implemented simply. The estimation method proposed is based on the principle that the error of the current is proportional to that of extended EMF. This method was carried out using a 6‐pole, 400‐W, 1750 r/min test motor system. It was found that sensorless speed control was achieved from 80 r/min to 1800 r/min under 0 to 100%loads. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(3): 41–48, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20406     

Power maximization control of variable‐speed wind generation system using permanent magnet synchronous generator

This paper proposes sensorless output power maximization control of a wind generation system. A permanent magnet synchronous generator (PMSG) is used as a variable speed generator in the proposed system. The generator torque is suitably controlled according to the generator speed and thus the power from a wind turbine settles down on the maximum power point by the proposed MPPT control method, where the information on wind velocity is not required. Moreover, the maximum available generated power is obtained by the optimum current vector control. The current vector of PMSG is optimally controlled according to the generator speed and the required torque in order to minimize the losses of PMSG considering the voltage and current constraints. The proposed wind power generation system can be achieved without mechanical sensors such as wind velocity detector and a position sensor. Several experimental results show the effectiveness of the proposed control method. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(2): 11–19, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20043