基于扩张状态观测器的无速度传感器容错逆变器驱动永磁同步电机系统自抗扰模型预测转矩控制

针对三相四开关逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,基于扩张状态观测器(ESO)技术,提出了无速度传感器的自抗扰模型预测转矩控制(ADRMPTC)策略.建立了三相四开关逆变器驱动PMSM系统的数学模型;采用ESO技术构造了PMSM系统转速观测器,以实现对转速快速准确地实时估计;用自抗扰控制器(ADRC)作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用模型预测转矩控制(MPTC)方法,以达到减小转矩和磁链脉动的目的.所设计基于ESO的无速度传感器ADRMPTC策略能够使三相四开关逆变器驱动的PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于PI的MPTC策略相比,本文控制策略使PMSM系统不仅具有良好的动态性能,而且具有较强的抗负载干扰能力.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

ESO 在直接转矩控制矩阵变换器中的应用及稳定性分析

设计一种由非线性控制方法实现的直接转矩控制矩阵变换器(DTC-MC)交流调速系统.首先构造基于扩张状态观测器(ESO)的自抗扰控制器(ADRC),取代传统DTC中的PI调节器,用来估计系统的扰动项并进行前馈补偿;然后运用多Lyapunov函数法对二阶ESO的稳定性进行分析.仿真结果表明,该方法提高了系统在输入电压非正常工况下的抗干扰能力和鲁棒性.     

基于GFTSM的永磁同步电机驱动系统单相电流传感器模型预测转矩控制

针对仅有单相电流传感器的永磁同步电机（PMSM）驱动系统,提出了基于全局快速终端滑模（GFTSM）的模型预测转矩控制（MPTC）策略.通常情况下MPTC系统必需两个相电流传感器,考虑PMSM系统仅有一相电流传感器以及定子电阻变化情况,本文设计了一种既能观测剩余两相定子电流又能观测定子电阻变化的新型自适应观测器.此外,考虑系统参数变化及外部扰动,设计了一种新型的基于GFTSM的转速调节器以此来增强系统鲁棒性.本文基于滑模控制理论的GFTSM,在到达阶段和滑动模态阶段同时采用了快速终端滑模.所设计的基于GFTSM的PMSM单相电流传感器MPTC系统具有同基于GFTSM的PMSM两相电流传感器MPTC系统几乎一致的优良动态性能.此外,同基于PI和基于SM转速调节器的PMSM MPTC系统相比,当出现负载变化时,本文所设计的系统具有更好的动态响应、更强的鲁棒性以及更小的三相定子电流THD值.仿真结果验证了所设计系统的正确性和有效性.     

基于滑模模型参考自适应观测器的无速度传感器三相永磁同步电机模型预测转矩控制

针对三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于滑模变结构模型参考自适应(MRAS)技术,提出了一种新颖的无速度传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略.采用滑模变结构模型参考自适应方法构造电机转速观测器,以改善速度估计精度并提高系统鲁棒性;利用模型预测转矩控制策略,以达到减小转矩和磁链纹波并提高系统控制性能的目的.仿真结果表明:就滑模MRAS观测器与MRAS观测器比较而言,基于前者的PMSM无速度传感器MPTC系统比基于后者的PMSM无速度传感器MPTC系统具有较强的鲁棒性和更好的动态性能;就MPTC与直接转矩控制(DTC)和磁场定向控制(FOC)比较而言,采用前者策略的无速度传感器电机驱动系统能够降低逆变器开关频率、减少相电流总谐波失真(THD),从而提高系统可靠性.     

基于ESO的无速度传感器PMSM系统自适应滑模FCS-MPC

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的性能,基于反双曲正弦函数的扩张状态观测器(ESO)技术,提出一种新颖的无速度传感器自适应滑模有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略,采用ESO技术构造PMSM系统转速和反电动势的观测器,实现对电机转速和反电动势快速准确估计.用带有负载ESO的自适应滑模控制作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用基于快速矢量选择的FCS-MPC策略,达到减少转矩脉动、降低系统算法计算量的目的.仿真结果表明,基于ESO的无速度传感器自适应滑模FCS-MPC策略能够使PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于积分型滑模面的自适应滑模FCS-MPC策略相比,所提出的控制策略能使系统具有良好的动态性能和抗负载干扰能力.     

基于分数阶滑模观测器的三相八开关容错逆变器驱动 永磁同步电机系统无传感器FCS–MPC

针对三相八开关容错逆变器的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动系统,基于分数阶滑模变结构技术,提出了一种新颖的无速度传感器有限控制集模型预测控制(finite-control-set model predictive control,FCS–MPC)策略.通过驱动系统的运行模式建立三相八开关逆变器和永磁同步电机的数学模型;采用分数阶滑模变结构方法构造PMSM系统转速和反电动势的观测器,以实现对系统转速和反电动势快速准确地实时估计;利用改进型的FCS–MPC策略,以达到减少控制系统计算量和电磁转矩脉动的目的,与此同时,本文中的电流反馈特性的容错控制可有效抑制直流侧母线电容分压不均衡对系统运行产生的不利影响.仿真结果表明,该方法能够保证八开关容错逆变器驱动PMSM系统可靠稳定运行、具有良好的动态性能,并能降低定子电流总谐波失真值.     

DRNN-ADRC异步电机直接转矩控制系统研究

由于经典PID控制器自身所固有的缺陷,在异步电机直接转矩控制(DTC)调速中不能满足大范围高精度的调速要求.采用自抗扰控制器(ADRC)作为速度调节器,并借助对角递归神经网络(DRNN)进行参数整定,构成了新的异步电机直接转矩控制调速系统.仿真结果表明:对于异步电机直接转矩控制系统,基于对角递归神经网络整定的自抗扰控制...     

高性能直接转矩控制的感应电机驱动调速应用

在感应电机驱动控制器中,直接转矩控制(DTC)是独立于转子参数,且无需速度或位置传感器,直接转矩控制的方案没有PI调节器,坐标变换,电流调节器和PWM信号发生器。尽管它简单,但必须在良好的转矩控制稳态和瞬态工况时获得。本文旨在分析DTC的原则、策略和与其应用改进空间矢量脉宽调制(SVPWM)的问题。在每个采样周期的开关瞬间,应用空间矢量脉宽调制技术减少转矩脉动。     

基于PR调节器的双馈感应风力发电机控制研究

针对传统的双dq、PI调节器控制策略在不对称跌落下所带来的延时问题,提出了一种基于PR调节器的控制策略:采用功率闭环得到转子侧变换器所需的正序电流给定量,通过抑制电磁转矩二倍频来计算负序电流给定量。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于PR调节器的控制策略很好地解决了延时问题,且与双dq、PI调节器控制策略相比,控制性能更优。     

基于非线性自抗扰控制器的PMSM直接转矩控制

针对传统的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中转矩脉动和磁链脉动较大及转速超调等问题,研究一种基于非线性自抗扰控制的PMSM直接转矩控制策略.将传统的PI控制器替换成非线性的自抗扰控制器,设计转速环自抗扰控制器.自抗扰控制器中的扩张状态观测器将外部扰动和未知系统的参数的变化进行估计,并通过补偿手段加以控制,提高系统的抗干扰性能.微分跟踪器将给定转速平滑化,使得系统快速跟踪给定的转速信号,提高系统的响应能力.仿真实验验证了该策略的可靠性和有效性.     

空间矢量调制矩阵变换器驱动的异步电机直接转矩控制系统

矩阵变换器较传统的变换器具有一系列优点而成为研究热点, 随着其理论研究的接近成熟, 逐渐转向应用研究.提出了一种新颖控制策略. 通过磁链和转矩的PI调节, 把矩阵变换器的空间矢量调制与异步电机的直接转矩控制有机地结合起来, 改进了系统的控制性能, 尤其是电磁转矩的低速性能. 这种PI调节器相对简单和具有较强的鲁棒性, 比较无差拍空间矢量调制而言. 本文首先阐述了传统的直接转矩控制原理和矩阵变换器的空间矢量调制,接着利用磁链和转矩的PI调节, 详细论述了两者的结合和实现过程, 并且在此基础上, 建立这种新型交流调速系统的仿真模型, 最后按照3种负载情况进行了仿真研究. 仿真结果验证了这种新颖控制策略的可行性和较强的鲁棒性.     

基于永磁同步电机的新型直接转矩控制策略研究

传统直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)策略在永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)中应用时出现转矩和磁链脉动较大的现象。对此,提出了一种新型DTC策略,将改进后的滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)器引入到PMSM的DTC中,该滑模控制器利用边界层思想和超螺旋算法相结合而设计,取代传统DTC中原有的Bang-Bang控制器(也称滞环控制器)。仿真和实验一致表明,转矩和磁链的脉动现象在新型DTC策略下得到了有效抑制,同时系统的响应速度更快且鲁棒性强。     

基于SVM-DTC的测试分拣机下压机构电机力矩控制

针对国内传统旋转式集成电路分拣机下压机构在运行测试时,集成电路与测试簧片不能保持稳定接触力的问题,采用直接转矩控制对下压机构进行控制.设计了基于电压空间矢量调制策略的永磁同步电动机直接转矩控制方案,用PI调节器以及电压空间矢量策略代替传统直接转矩控制系统中的滞环控制器和开关表.通过仿真验证表明,相比于传统的直接转矩控制,采用空间矢量调制策略的直接转矩控制,磁链波形得到改善,同时减小了脉动,使系统具有良好的动、静态性能,且集成电路芯片与测试簧片接触力满足测试要求.     

模糊滑模控制和负载转矩补偿的异步电动机直接转矩控制

针对异步电动机(IM)转矩脉动以及抗干扰能力差的问题,设计了基于模糊滑模控制(FSMC)与负载转矩补偿的新型直接转矩控制(DTC),取代传统PID速度调节器的是一种滑模控制器.为解决滑模控制器中负载转矩脉动的问题,用模糊逻辑控制器取代了传统滑模控制律中的不连续部分,可以明显降低异步电动机在低速运转时的转矩脉动.提出了一种负载转矩观测器来估计未知的负载转矩.负载转矩观测器用来估计负载转矩扰动,估计作为速度环的前馈补偿.仿真结果表明:在低速负载转矩扰动时,该设计具有更好的动态响应和速度性能、更高鲁棒性和更强的抗干扰能力.     

矩阵变换器励磁控制的无刷双馈风力发电系统

应用在双馈风力发电系统中的功率变换器必须具有功率双向流动的能力, 交直交循环变流器和交交矩阵变换器都可满足功率的双向流动要求. 而矩阵变换器能同时提供正弦的输入电流和输出电压, 输入电流可调节为超前、滞后或同相于输入电压, 输出电压可实现幅值、频率和网侧功率因数的独立控制. 利用矩阵变换器, 通过控制无刷双馈电机控制绕组的电压幅值、频率, 为风力发电系统提供励磁. 压频比控制器采用模型参考模糊自适应控制策略, 对电机的转速和功率因数进行控制. 采用DSP,CPLD构建了基于四步换流方案的矩阵变换器实验励磁系统, 仿真和实验结果验证了系统设计的正确性、可行性和稳定性, 为矩阵式变换器的实际应用提供了实验基础.     

基于统一PCHD 建模的永磁同步电机无源控制

针对表面式永磁同步电机( SPMSM) 驱动系统的非线性特点,着眼于调速系统的 高性能要求,基于互联和阻尼配置的能量成形方法和端口受控耗散哈密顿( PCHD) 系统原理, 研究了SPMSM 系统的统一PCHD 建模和速度控制问题。首先,从能量平衡的观点,建立了逆 变器、考虑铁损的SPMSM、机械负载一体的不确定系统统一PCHD 数学模型,然后在此基础 上,设计了SPMSM 驱动系统的无源控制器,逆变器非线性扰动由扩张状态观测器进行补偿, 最后利用自抗扰控制设计了速度调节器得到q 轴期望的电流,所得控制器更加简单和容易实 现。仿真结果表明,所提方法实现了全局稳定性控制、鲁棒性强; 调速系统具有优良的动、静 态性能。     

Nonlinear adaptive speed control of a permanent magnet synchronous motor: A perturbation estimation approach

This paper presents a nonlinear adaptive control (NAC) scheme for the speed regulation of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) based on perturbation estimation and feedback linearizing control. All PMSM system’s unknown nonlinearities, parameter uncertainties, and external disturbances including unknown time-varying load torque disturbance, are defined as lumped perturbation terms, which are estimated by designing perturbation observers. The estimates are used to adaptively compensate the real perturbations and achieve adaptive feedback linearizing control of the original nonlinear system. The proposed control scheme does not require accurate system model and full state feedback. Stability of the close-loop system with proposed NAC is investigated via Lyapunov theory, and the effectiveness of proposed NAC scheme is verified through both simulation and experimental studies. Both simulation and experimental results show that the proposed NAC scheme can provide less regulation error in speed tracking, better dynamic performance and robustness against parameter uncertainties and load torque disturbance, compared with conventional vector control and load torque estimated based control.