EKF直接转矩控制的感应电机状态观测器

针对电机安装速度传感器不便的问题提出了新的转速辩识方法,它从扩展卡尔曼滤波算法原理入手,利用定子侧可测量的电流、电压,推导出一种新的无转速传感器的异步电动机转速、磁链状态观测模型,估算出电机的转速和定子磁链。该算法可以有效地消除纯积分环节存在的问题,同时不会在辨识的磁链中引入幅值和相位误差,保证电机在稳态运行和转速突变情况下磁链辩识的准确性。通过建立Matlab的S函数仿真电机转速和磁链的结果表明,这种方法能有效地解决磁链和转矩的脉动问题,从而实现电机高性能的控制。     

永磁同步电机磁链修正无位置传感器控制

表贴式永磁同步电机转速可以由电机反电势和磁链的比值进行估算,而永磁同步电机在运行时,永磁体磁链会因为交叉耦合和饱和效应而非线性实时变化,直接影响无位置传感器控制中电机转速和位置的估算.本文提出了一种磁链误差滑模观测器,通过重写定子磁链方程构建磁链误差观测器,由观测的磁链误差对永磁体磁链初值进行在线修正,利用修正得到的磁链值和反电势估算电机转速.该方法可以有效消除由于磁链扰动以及磁链初值精度不足而导致的转速及位置估算误差,提高永磁同步电机无位置传感器控制的转速和位置估算精度及抗干扰能力.仿真和实验验证了方法的正确性和有效性.     

直接转矩控制中定子磁链观测方案对比研究

定子磁链的有效观测直接决定转矩控制的稳定性。针对纯积分观测定子磁链存在的问题,对一阶惯性环节、幅值限定的改进积分器、一阶惯性环节串联HPF三种定子磁链观测方案进行了深入比较分析。定量分析了一阶惯性环节中截止频率对相位和幅值偏差的影响,给出了截止频率的选择依据;结合原理结构图分析了幅值限定改进积分器的效果;对比幅频特性图并得到带补偿的一阶惯性环节串联HPF环节。对幅值限定的改进积分器较一阶惯性环节带来幅值和相位的误差进行了补偿;而一阶惯性环节串联HPF则可以完全消除直流偏置和积分初值问题,进一步提高定子磁链的估算精度。通过仿真和试验进行了对比验证。     

基于改进定子磁链观测器的MRAS转速估算方法

提出一种在定子坐标系下以定子侧变量为状态变量的转速估算方法,减少系统的复杂性,完全不受转子侧参数影响。在此基础上将改进低通滤波器作为定子磁链观测器,大大减小系统的直流偏置误差和初始值误差。通过仿真验证了该方法具有较强的鲁棒性并能很好地估算转速,提高磁链观测精度。     

基于改进算法MRAS观测器的异步电动机模型预测控制

模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)是近年来在交流调速领域逐渐受到关注的一种优化控制算法。针对预测控制所需的转速和磁链参数,提出了将基于改进算法的转子磁链观测器作为参考模型的模型参考自适应(MRAS)观测器,该观测器消除了积分环节普遍存在的初始相位和直流偏置的影响,提高了转子磁链观测的准确性和转速辨识的可靠性。最后在Matlab/Simulink环境下搭建了基于无速度传感器的MPC仿真模型,仿真结果验证了MPC的优越性和MRAS观测器的准确性。     

一种弱磁扩速下的异步电机磁链观测和速度辨识

针对异步电机在高速弱磁下的运行特点,提出了一种基于弱磁下的高性能的磁链观测方法。该方法在基于转子磁链定向电流模型下,设计了一个可以补偿磁链观测误差的补偿器,解决了弱磁条件下励磁磁场变化而导致磁链观测不准的问题。在改进磁链观测的基础上,运用了易于在定点芯片上实现的转速辨识算法,估算出电机转速。最后将结合改进磁链观测的速度估计器应用到无速度传感器矢量控制系统中,仿真结果表明,这种方法实现方便,能够在弱磁高速下准确的辨识磁链和转速估计,提高控制系统的动态性能。     

异步电机定转子参数的辨识方法研究

基于异步电机在两相坐标系里的状态方程,通过检测电机的定子电压、电流和转速信号,而不需要转子磁链信号,利用最小二乘法递推算法对电机参数进行了辨识,由于不需要转子磁链,这样通过观测得到的磁链就不会影响辨识的准确性,消除了参数计算和磁链观测之间的耦合,仿真结果和实验验证了辨识的准确性.     

基于转子磁链观测的PMSM滑模观测器控制方法

传统永磁同步电机滑模观测器无位置控制方法一般基于反电势观测，为消除反电势中的高频分量，需对反电势进行低通滤波后再进行转速和位置角估算。而低通滤波器的引入会对反电势的相位造成影响，进而需增加额外的相位补偿环节去补偿相角误差。同时，反电势会随转速变化，这给采用锁相环方法估算转速和位置角的PI参数整定也造成一定困难。针对以上情况，设计了一种改进型积分策略，通过对反电势进行积分得到转子磁链，通过对转子磁链进行锁相环得到转速和位置角。由于转子磁链在全转速范围内保持恒定，因此一套PI参数能在全转速范围内获得较好的控制效果，仿真结果表明，该控制方法具有良好的控制性能。     

一种改进的永磁无刷同步电动机磁链观测器算法

改进的永磁同步电动机磁链观察器算法是在传统的低通滤波磁链观测器基础上,交换了低通滤波环节与补偿环节的顺序,并对定子磁链α轴和β轴设定不同的限幅值,提高了电机在宽速度运行范围内定子磁链观测的准确性,有效地解决了传统磁链观测器存在的直流漂移、测量干扰及电机在低速运行时磁链观测不准等问题.改进后的磁链观测器结构简单,对电机参数鲁棒性好,易于工程实现.仿真结果表明,该磁链观测器能在宽调速范围内精确地估算电机定子磁链.     

基于高性能磁链算法的永磁同步电动机无位置传感器控制

准确的磁链辨识是基于磁链观测法永磁同步电动机无位置传感器控制的关键,传统电压型磁链辨识算法消除了纯积分存在漂移问题,对圆形磁场的磁链可以准确辨识,但对实际中电机内普遍存在的椭圆形磁场的磁链辨识时存在稳态幅值和相位误差。分析了椭圆形磁场时磁链矢量与反电动势矢量的空间关系。对传统算法辨识椭圆形磁链的误差进行了分析,提出一种改进的新型磁链算法。改进后的新算法运算量与传统算法相当,但对圆形与椭圆形磁场的磁链均能准确辨识。将新算法应用于一台表贴式永磁同步电动机无位置传感器控制系统的转子位置估算,仿真证明,在稳态及转速突变时新算法均具有良好的位置和转速跟踪效果。利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。实验结果表明,在中高速范围内,调速系统在稳态与电机转速突变时具有良好的动静态特性,但在低速区会出现系统不稳定。仿真与实验证明了新算法的有效性和实际可应用性。     

电动汽车空调无位置传感器的内置式永磁同步电机控制研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器的转子位置和速度估计的难点,提出了一种基于改进定子磁链观测器的转子位置、速度的估计方法。该方法结构简单,涉及电机参数少。通过引入有效磁链概念对IPMSM的电压方程进行等效变换,对两相静止坐标系下的反电动势进行积分。为了抑制反电动势的积分环节带来的积分饱和和直流漂移问题,设计了截止频率可以自动调节的低通滤波器来代替积分器。对于在低速时低通滤波器所带来的磁链幅值衰减和相位超前问题,利用饱和反馈对观测误差进行补偿。最后通过锁相环进行位置的估计。搭建了MATLAB/Simulink仿真平台。仿真表明:该方法能够实现对IPMSM全速度范围内的转子位置的高精度估计。     

基于线性磁链的IPMSM位置检测技术

针对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)很难在静止坐标系下利用磁链预估转子位置的问题,在基于线性磁链的IPMSM数学模型的基础上,用电流观测误差构建滑模平面,提出了一种用滑模观测器来预估转子位置和速度的方法。该方法解决了外加低通滤波器引起的预估磁链的相位滞后,提高了位置和速度估算的鲁棒性。建立场路耦合模式下的IPMSM全数字无位置传感矢量控制仿真系统,精确地反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性,并搭建和仿真系统一致的实验平台。实验结果与仿真结果表明该设计方法的正确性和可实现性。     

基于改进磁链观测器的感应电机转速辨识

感应电机电压模型转子磁链观测器由于其算法简单而得到广泛应用,但低速时由于定子电阻压降明显使得测量误差严重影响观测精度,纯积分的应用还存在直流偏置和初始值问题。本文提出了一种改进电压模型转子磁链观测器,引入定子磁链的电流模型和电压模型之间的误差对定子感应电动势进行补偿,理想积分环节采用新型改进低通滤波器代替,再由定子磁链的电压模型推导出转子磁链的电压模型。在此基础上,通过得到的转子磁链对感应电机的转速进行辨识。仿真和实验表明新算法改善了转速辨识的动静态性能,尤其改善了低速时的转速辨识性能。     

基于虚拟磁链的三相光伏并网逆变器控制策略研究

针对传统虚拟磁链观测器对电网电压积分后存在直流漂移与积分饱和现象,严重影响矢量精确定向的问题,设计了由低通滤波器和高通滤波器组成的虚拟磁链观测器代替电网电压传感器,可以有效减小谐波畸变,减少系统控制成本。对观测器进行仿真研究,表明观测器能消除积分饱和现象,消除直流分量对精确定向的影响,提高系统的动态性能;结合虚拟电阻法,改善LCL滤波器的性能,实现单位功率因数运行。     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链观测器

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器，获得直接转矩控制中需要的电机磁链信息，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链估算方法。选取定子固定坐标系下定子磁链、电机转速和转子位置为状态变量，电压和电流作为输入、输出量，建立估算定子磁链、电机转速和转子位置的EKF滤波器系统。采用空间矢量调制的直接转矩控制策略，有效减小了直接转矩控制方法的转矩脉动，并保持了功率器件恒定的开关频率。实验结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链，所构建的无速度传感器DTC控制系统具有良好的转速和转矩控制性能。     

基于磁通观察器的感应电动机无速度传感器矢量控制系统的参数在线辨识

提出了一个基于磁通观察器的感应电动机无速度传感器矢量控制系统的参数在线辨识方案 ,包括利用d轴磁通误差实现定子电阻在线辨识法和利用励磁电流指令上叠加交流信号实现转子电阻在线辨识法。该方案的优点是系统简单 ,解决了电机参数变化对调速精度和系统稳定性影响的问题。数字仿真和实验结果验证了方案的有效性。     

基于滑模控制的永磁同步电机控制系统仿真研究

在分析永磁同步电机的数学模型及其矢量控制原理的基础上,对永磁同步电机转子磁链定向的控制策略作了研究,针对转子磁链定向的矢量控制技术的关键问题转子磁链观测,设计了滑模转子磁链观测器,给出了基于滑模观测的控制系统,并用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真分析结果表明该系统调速范围宽,具有良好的动态及静态性能。     

一种用于感应电机控制的新型滑模速度观测器研究

提出一种新颖的用于感应电机控制的滑模速度观测器。与传统的滑模速度观测器相比,此观测器具有结构简单、新颖、易于实现的特点,且有效消除了在无速度传感器的电机控制系统中,运用滑模观测器所固有的高频速度抖动现象。该观测器利用电压和电流信号构成观测器估计电机转速、转子磁通值及转子磁通位置,其理论的正确性由李雅普诺夫理论证明。将其运用于采用磁场定向矢量控制方法的无速度传感器感应电机控制系统,实验证明在整个调速范围内都取得了良好的效果,系统具有良好的稳态精度及动态响应性能。     

新型异步电动机滑模变结构速度观测器的研究

提出了一种新型异步电动机滑模变结构速度观测器,利用定子电流计算值与实际值的偏差来计算电动机的转速.该观测器由转子磁链观测、定子电流计算和滑模控制器3部分组成,其中转子磁链观测部分采用改进的电压模型,有效解决了传统电压模型固有的直流偏置误差和初始值积分误差问题,实现磁链的准确观测.最后,结合异步电动机无速度传感器的矢量控...     

定子电阻对无速度传感器系统的影响及其在线调整

分析了定子电阻对无速度传感器系统的影响,指出定子电阻变化引起的定子磁链稳态误差与电阻误差值、电流幅值、同步角速度和初始误差值有关,最终影响磁场定向和转速估算的准确性.基于定子磁链处于稳态时,转子电流矢量应与转子磁链矢量垂直的原则,提出了一种闭环形式的定子电阻在线调整方法.该方法使用比例(P)调节器以控制目标量为零,调整定子电阻值.仿真结果表明在转速给定10 r/min,定子电阻线性增加和减小50%的情况下,转速波动不超过10%,定子磁链幅值偏差在0.02～0.05 Wb之间,定子磁链的相位偏差不超过0.2 rad.