基于磁链和转速观测的无速度传感器DTC系统

介绍了一种改进的电压型磁链观测方法。设计了速度估计器．速度估计器与磁链观测器结合起来应用于无速度传感器的直接转矩控制。仿真结果显示具有较好的转矩、速度特性和鲁棒性。     

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。     

基于直接转矩控制的高性能磁链观测与速度观测

提出了一种高性能的定子磁链和转子磁链的观测方法，并在转子磁链的基础上估算出电机转速，最后将结合磁链观测的速度估计器应用到无速度传感器直接转矩控制系统中。仿真和实验结果表明，这种观测方法能够提高速度的观测精度，增强系统的鲁棒性，并使直接转矩控制系统的低速性能得到较大提高。     

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。     

感应电动机转子磁通观测的一种方法

转子磁场定向矢量控制系统中,转子磁链的准确估算至关重要,通常通过检测定子电压、电流并结合电机的数学模型来检测转子磁链矢量的大小和位置.文章介绍了一种电流模型和电压模型相结合的磁链观测方法,通过变系数加权,使得两种模型在低速和高速时分别起作用,且平滑过渡.仿真和实验论证该方法具有了较高的准确性.     

基于改进混合模型转子磁链观测器的异步电机无速度传感器控制

针对异步电机无速度传感器控制由于估计转子磁链不准确导致控制精度不佳的问题,提出了一种改进的混合模型转子磁链观测器设计方法。首先,介绍了常规的异步电机磁链观测方法,并借助异步电机的复矢量模型和特征函数详细分析了常规Gopinath型转子磁链观测器存在的主要问题。其次,为了解决常规磁链观测器存在的缺点,提出了一种改进的特征函数设计方法,进而得到了一种改进的混合模型转子磁链观测器。再次,基于特征函数和频率响应函数,进一步对比研究了常规Gopinath型转子磁链观测器和所提改进的混合模型转子磁链观测器的参数灵敏性。最后,利用所提混合模型转子磁链观测器的磁链观测结果和锁相环,实现了异步电机的无速度传感器控制。基于StarSim和YXSPACE-SP2000平台的对比实验结果,验证了所提混合模型转子磁链观测器的参数鲁棒性,同时也验证了所提无速度传感器控制策略的有效性。     

基于MRAS的改进型转速估计法

针对传统的MRAS转速估计在低速范围内误差较大,不能实现转速精确跟随问题,采用电流模型经过PI运算补偿电压模型,并改进电压型模块,对反电动势的直流部分产生的误差由励磁电流计算而来的转子磁链滤波信号补偿;交变部分,采用饱和反馈进行补偿,以观测到的转子磁链做输入,经过限幅后反馈,补偿转子磁链以降低相位和幅度失真。另外考虑电磁转矩误差,两者并行估计反馈。通过MATLAB/SIMULINK验证此方法能有效减小低速范围内的转速估计误差,实现转速精确跟随,并具有更强的鲁棒性。     

低速工况下感应电机转子磁链在线辨识方法

感应电机在按转子磁场定向的矢量闭环控制系统中,转子磁链及其空间角度需要在线辨识.针对电机参数在低速工况下电动机温度升高而发生变化,不能保证磁链辨识精度以及M轴与转子磁链始终重合的问题,提出了基于减法聚类转子磁链在线辨识的方法.在确定转子磁链、空间角度和各输出量之间的映射关系的基础上,把电机参数变化当作干扰项来处理,利用局部模型网络构建磁链和空间角度的全局模型,在工况发生变化时,对模型结构参数和局部模型参数进行在线调整,保证模型输出与实际输出动态拟合,解决了低速时电机参数变动影响磁链准确观测的问题,仿真结果验证了该方法的准确性和有效性.     

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。     

改进的感应电机静态补偿电压模型及低速性能分析

针对静态补偿电压模型磁链观测器存在的低速运行时磁链估计不准确、低速性能不佳等问题,提出了一种改进的感应电机静态补偿磁链估计电压模型。该模型在高速运行时采用静态补偿电压模型进行磁链估计,低速时采用d-q电流模型进行补偿。该模型能在全速范围内实现平滑切换,有效提高了电机低速运行磁链估计性能。结合感应电机数学模型,通过理论推导建立了基于改进静态补偿电压模型的矢量控制非线性磁链动态模型,并利用李雅普诺夫线性化理论分析了该非线性动态模型在低速运行时的稳定性。同时,对电机参数不准确情况下的改进静态补偿电压模型磁链估计参数敏感性进行了分析。仿真研究和实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于改进型q-PLL的牵引电机无速度传感器控制

基于锁相环的速度估计方案由于其易于实现和优良性能的优点而受到欢迎。然而,这种方法在输入信号为频率斜坡时不能实现速度准确追踪。在应用到并网变流器的q型锁相环的启发下,文中研究一种基于改进的q型锁相环的速度估计方案,用于感应电机的无速度传感器控制系统中。在该方案中,首先采用闭环转子磁链观测器,在实现转子磁链准确观测的同时,可以有效避免直流偏置的不利影响。在此基础上,利用改进型q型锁相环从转子磁链中提取速度和相位。最后,对所研究的速度估计方案进行实验测试,并与传统的基于q型锁相环的方案进行对比。     

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。     

基于改进反电势积分的永磁同步电机位置检测

针对传统反电势积分法在永磁同步电机无位置传感器位置检测中存在的积分初值问题和易引入直流偏量问题,提出了一种基于自适应补偿算法的改进积分器的转子位置检测方法,其利用理想的定子磁链与反电动势正交这一事实,对定子磁链进行估测和修正,若估测的定子磁链发生畸变,该正交性随即被破坏,所以可将正交偏差量经过调节器后作为补偿信号反馈回磁链估计通道,经这种自适应补偿后,很好地解决磁链估计中出现的积分初值问题和直流偏移问题,从而可准确估算出电机转子位置。仿真和实验不仅验证了该方法的有效性,也对其与传统反电势积分法进行了比较研究。实验结果表明,经自适应补偿的反电势积分法能在宽转速范围内准确估算出电机转子位置。     

Observer-Based Speed Estimation Method for Sensorless Vector Control Using Artificial Neural Network

This paper presents a novel approach to sensorless vector control of induction motor drives. The method is based on an adaptive flux observer in the rotorspeed reference frame in which an artificial neural network (ANN) is employed to modify the estimated rotor flux to improve the performance of speed estimation. The adopted ANN is a feed-forward neural network identified off-line. It uses the backpropagation learning process to update their weights. The data for training are obtained from a computer simulation and experimental data file of a vector control system. Then, the estimated rotor flux is used in the speed estimation that will feedback to the vector control system. The proposed method has the advantages of better accuracy at low speed range and speed following under heavy loads. Experimental results show the effectiveness of the proposed method.     

应用于变频空调系统的无速度传感器矢量控制研究

针对变频空调恒压频比控制时存在压缩电机低速范围转速波动大的问题,采用无速度传感器矢量控制方法,通过转速估计获得实时速度信号进行闭环控制,以减小压缩机的转速波动。为提高磁链舰测的准确性,对转子磁链观测电压模型进行了改进,并构建了系统仿真模型。仿真结果表明该控制系统具有良好的静、动态性能,满足压缩机低速运行要求。     

带有转子电阻补偿的异步电机电流型磁链观测器

提出了一种改进的异步电机转子磁链电流型观测器。造成电流型观测器估计误差的转子电阻不确定项,在定子电流方程中同样存在。把它扩张成新的状态变量后,根据扩张状态观测器(ESO)的原理,在电流、转速可测的条件下可以对其进行观测。把所得的对不确定项的估计值引入电流型观测器,则可以消除转子电阻的影响。与传统观测器的仿真对比结果表明,该方法对转子电阻的变化具有很强的鲁棒性。     

基于改进电压模型的感应电机无速度传感器矢量控制

磁链和转速信息直接影响矢量控制的动态特性。基于传统电压模型,设计了一种改进的磁链观测器和转速估算方案。利用低通滤波器替代积分器,消除了积分环节对磁链观测的不利影响;利用磁链参考值补偿观测误差,保证磁链观测的准确性。为消除测量噪声和随机扰动的影响,引入同步角频率的误差校正项和滤波环节,通过滑差迭代更新的方式保证参数估算的准确性。仿真和DSP电机对拖试验平台验证了改进方案的有效性。     

Simple and robust speed sensorless vector control of induction motor using stator current based MRAC

A novel rotor speed estimation method using model reference adaptive control (MRAC) is proposed to improve the performance of a sensorless vector controller. In MRAC methods, state variables, such as rotor flux and back EMF are estimated in a reference model and then compared with state variables estimated by using an adjustable model. The difference of these state variables is then used in an estimation of rotor speed. We propose a new MRAC method that uses the stator current as the state variable for estimating the speed. In conventional MRAC methods, the difference between state variables has the unclear relationship with the speed estimation error. But, in the proposed method, the stator current error is represented as a function of the first degree for the error value in the speed estimation. Therefore, the proposed method can produce a fast speed estimation and is robust to variations in the parameter error. In addition, the proposed method offers a considerable improvement in the performance of a sensorless vector controller at a low speed. The superiority of the proposed method is verified by simulation and experiments in a low speed region and at zero-speed.     

A robust sliding mode flux and speed observer for speed sensorless control of an indirect field oriented induction motor drives

In this paper a new sliding mode flux and speed observer is proposed for indirect field oriented induction motor drive system. The error between the actual and observed currents converges to zero, which guarantees the accuracy of the flux observer. The rotor speed and the rotor time constant are estimated based on the estimated stator currents and rotor flux. The estimated rotor time constant is used in slip calculation and observer structures and the estimated speed is used as feedback to the speed regulation. Computer simulation and experimental results of the speed control verify the validity of the proposed speed estimation algorithm. The experimental results show the robustness and performance of the proposed observer structure. Experimental results have been realized without load, with load and with external disturbances.     

无速度传感器直接转矩控制系统的MATLAB仿真

采用定子磁链u-n模型计算定子磁链,并在此基础上将模型参考自适应应用于直接转矩控制系统中,实现了系统的无速度传感器运行。针对3kW异步电动机,采用MATLAB/SIMULINK软件进行了仿真。仿真结果表明,该系统对电机定子磁链的观测精度高,速度运算较准确,在全速范围内能保持较高的性能。