永磁同步电机无位置传感器启动策略的改进

针对永磁同步电机,提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器启动控制方法。采用电流闭环-速度开环的(I-F)定位,启动加速和速度-电流双闭环切换的控制方法。启动加速达到设定转速时,进入速度-电流双闭环的切换过程,采用K/cos2曲线对电机电流进行减小,进而减小滑模观测器估测的转子位置与给定坐标系位置的角度差,并使其趋于零,实现状态的平滑切换。最后通过实验验证了所提启动控制方法的有效性。     

基于改进滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器矢量控制

本文针对正弦波反电动势的无刷直流电机(BLDCM),提出了一种基于改进滑模观测器的无位置传感器控制方法,实现了无刷直流电机在无位置传感器下的速度和电流双闭环矢量控制。改进的滑模观测器采用变滑模增益的符号函数构建电流观测器,反电势观测器提取反电动势估计值,并通过锁相环方式计算转速和位置。利用Matlab/Simulink搭建了BLDCM无位置传感器矢量控制系统仿真模型,仿真结果表明,该方案能够更好地实现BLDCM在中高速范围内的转子位置和转速估计。     

永磁同步电动机全转速范围无位置传感器复合控制

针对永磁同步电动机无位置传感器控制技术在低速阶段采用高频信号注入法存在的额外损耗和位置估计延迟问题,以及在高速阶段采用基于滑模观测器的反电动势观测法存在的抖振问题,研究了一种全转速范围无位置传感器复合控制方法。分析了I/f控制的相位关系以及滑模观测器的抖振现象的机理,构建了低速I/f控制结合高速扩展滑模观测器的全转速范围无位置传感器复合控制系统,通过将扩展反电动势估算值反馈至定子电流观测计算,采用带有消除旋转影响环节的锁相环,有效地改善了扩展滑模观测器的抖振问题。通过引入一种电流递减斜率切换控制方法,实现了无位置传感器复合控制系统的平稳切换。实验结果验证了该复合控制方法的有效性。     

基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统中转子位置与转速无法直接测量的问题,提出基于滑模观测器的转子位置间接检测方法。通过研究低速时滑模观测器的估算误差较大的特点,分析无位置传感器控制方式下电机存在无法零速起动的问题,利用变压变频控制策略进行他控起动。依据滑模观测器的电流跟随特性和滑模控制器的转速跟随特性,同时引入时变项,在提高滑模面收敛速度的基础上实现了调速系统由他控方式向自控方式的平滑过渡。仿真和实验证明,提出的算法不仅解决了滑模观测器在零速及附近的低速范围内所存在的预测死区问题,而且削弱了两种控制方式切换过程中产生的抖振。     

高速BLDCM无位置传感器滑模观测器控制

研究了基于滑模观测器来实现无刷直流电动机的无位置传感器控制的理论方法,由滑模观测器观测电机的反电动势信息,然后估算出电机的转速以及换相信号,由转速估算值和测得的母线电流控制Buck电路占空比构成双闭环调节。同时通过趋近律和低通滤波器削弱了滑模抖振对系统的影响。最后利用MATLAB/Simulink对该控制方法进行仿真研究,仿真结果表明该系统设计合理,并具有一定的鲁棒性。     

基于滑模观测器误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略

转子位置精度对于永磁同步电机无位置传感器控制至关重要。基于滑模观测器的转子位置估计方法因对参数敏感性低、鲁棒性强的优势得到了广泛的研究和应用。针对滑模观测器估计相位延迟导致的位置信号不准确问题,提出一种基于误差补偿的永磁同步电机无位置传感器控制策略。首先,详细分析了滑模观测器的位置误差产生机理,利用一阶滤波器设计了相位延迟补偿方法,以提高位置估计精度;然后,通过临界饱和切换函数改进滑模观测器收敛性能;最后,通过实验验证了所提方法的可行性。实验结果表明,所提方法的位置估计误差较传统方法减少了89.64%。     

表贴式永磁同步电机改进滑模观测器控制

针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法.以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子位置角度为输出量,重新建立滑模观测器并推出经改进后的滑模观测器算法.选取表贴式永磁同步电动机,采用速度和电流的双闭环磁场定向矢量控制方法进行仿真、实验.通过对比改进前后的滑模观测器实验数据及结果得出:单独采用在零点处连续的切换控制函数或单独采用趋近律控制方法,均可减小传统滑模观测器出现的抖振现象;将两种控制方法相结合还能进一步减小抖振,提高算法的估计精度,使电机的估计转速、估计转子位置角度更加接近实际值.     

基于宽频带同步基频提取滤波器的永磁同步电机转子位置与转速估计

由于滑模观测器的固有抖振及控制算法延迟、死区效应等非理想因素的影响,估计反电动势信号包含的谐波难以完全消除,已成为影响系统控制精度的主要因素。为了提升表贴式永磁同步电机的转子位置与转速观测精度,该文提出一种宽频带同步基频提取滤波器,提取估计反电动势基波。在此基础上,提出宽频带同步基频提取滤波器（WSFEF）与锁频环结合的信号处理方法,锁频环（FLL）的应用实现了WSFEF跟踪频率的自适应。构造基于WSFEF-FLL-锁相环（PLL）的位置与转速估计方法,将其应用到滑模控制中,增强了对谐波的抑制能力,提高了转子位置和转速估计的动态性能。仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

同步磁阻电动机无位置传感器控制的自起动方法

为了解决在基于滑模观测器的无位置传感器控制下,同步磁阻电动机无法实现自起动及低速运行的问题,本文对I-f流频法自起动控制进行了研究。通过利用电动机的"转矩-功角自平衡"特性,实现了电动机的单电流环闭环起动以及由流频法控制向基于滑模观测器的无位置传感器控制的平稳切换。同时分析了电流下降率对切换过程的影响,通过采用变斜率的方法,保证了切换过程的平稳性和快速性。仿真结果表明了该方法对于解决上述存在的问题是有效可行的。     

基于改进滑模方法的永磁同步电机宽速范围无位置传感器控制

为了实现永磁同步电机（PMSM）宽速度范围无传感器控制,提出了一种基于改进滑模方法的宽速度无位置传感器控制策略。在电机中高速阶段,为抑制传统滑模观测器的固有抖振问题设计了一种新型滑模趋近律,来提高电机转速估计精度;在电机零低速阶段采用脉振高频注入法估计电机转速。此外,设计了一种平滑切换控制策略,实现不同算法间的平滑切换。对比仿真结果验证了所设计控制器具有良好的转速估计和跟踪性能,且能实现不同控制算法的平滑切换。     

电动助力自行车无位置传感器矢量控制

为满足无位置传感器电动助力自行车实际应用中的控制要求,提出一种结合反电动势过零检测和滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器矢量控制方法。在低速阶段,采用反电动势过零检测估计电机转子位置;当电机转速达到额定转速的10%时,切换到基于滑模观测器的PMSM无位置传感器矢量控制。该滑模观测器引入Sigmoid函数及锁相环,提高了电机转子位置估计精度和动态性能。实验验证了其有效性和实用性。     

内置式永磁同步电机无位置传感器控制

针对无位置传感器内置式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)矢量控制系统,通过将滑模观测器和高频电压信号注入法相结合,提出一种可实现在宽调速范围获取准确转子位置信息的混合观测方案。设计基于扩展反电动势模型的滑模观测器,对高频信号注入的滤波器和软件锁相环进行研究,并给出混合观测器的切换控制方法,以保证切换过程锁相环跟踪的同步性。针对无传感器IPMSM系统起动困难的问题,研究了一种初始位置估计方法,先注入高频信号检测磁极位置,再注入脉冲电压矢量来判断极性。最后通过IPMSM无位置传感器矢量控制系统验证了该控制策略的有效性。     

基于新型指数趋近率和转子位置观测器的PMSM积分滑模控制

基于传统指数趋近率的滑模控制系统因复杂性较低,在永磁同步电机(PMSM)中被广泛应用.但当滑模控制系统在做趋近运动时,存在明显抖振,其精度无法应对复杂情况.为了抑制抖振和提高永磁同步电机控制系统的抗外部干扰能力,提出了一种新型指数趋近率,并在该趋近率中使用连续切换函数来平滑控制信号.为进一步降低处理信号时产生的高频扰动,滑模控制器采用了积分型控制器.针对转子位置的估计精度问题,依据龙伯格线性观测器设计了转子位置观测器.仿真结果可以看出,基于新型指数趋近率的积分型滑模控制器和转子位置观测器不仅改善了滑模抖振问题,使系统抗外部扰动能力得到增强,而且对转矩和电流的超调和脉动问题进行了优化.     

基于滑模观测器的无刷直流电动机无位置传感器控制

本文以无刷直流电动机作为研究对象,研究了一种基于滑模观测器的无刷直流电动机无位置传感器控制方法。采用基于线电压的滑模观测器,实现线反电动势、转子位置和转速的估算。该滑模观测器采用改进的指数趋近律,能够有效地减小观测器输出抖动。仿真实验结果表明该滑模观测器能准确估算出转子位置和转速,验证了此无位置传感器控制方法的有效性。     

基于全局快速终端滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制

无刷直流电机(BLDCM)位置传感器的存在影响控制系统的可靠性、体积和成本,所以控制系统常采取无位置传感器的控制方法。提出了基于全局快速终端滑模观测器(GFTSMO)的无位置传感器控制策略,所提出的滑模观测器结合了非奇异终端滑模观测器(NTSMO)和线性滑模观测器的优点。该观测器引入了混合滑模面,具有全局快速收敛性和较好的跟踪精度,减少了常规滑模观测器的相位滞后问题,提高了转子位置与速度的估算精度。设计了高阶滑模控制律,保证观测器的稳定性并抑制抖振现象,可以得到平滑的反电动势信号。实验结果表明,所提出的控制策略能够准确估计得到无刷直流电机的线反电动势,加快收敛速度,系统具有较好的静、动态特性。实验结果验证了所提出控制方法的有效性。     

基于扩张状态观测器负载转矩补偿的永磁同步电机全速范围无位置传感器控制

针对永磁同步电机全速范围无位置传感器高性能控制问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)负载转矩补偿的混合位置估计策略。低速阶段采用改进估计直轴对称电压脉冲注入法;中高速阶段提出积分滑模面的滑模状态观测器,并设计滞环平滑切换策略,保证在任何稳态转速下仅有一种方法提供估计位置、估计转速用于闭环控制。同时,为了提高系统抗扰动能力,设计ESO用于负载转矩估计及补偿。实验结果表明,所提控制策略在不同负载和转速工况下可稳定运行,两种方法之间切换平滑。并且在全速范围内突加、突减额定负载,ESO都能够实现快速负载转矩估计及补偿,减小转速波动,增强系统抗扰动能力。     

一种优化SMO的永磁同步电机转速抖振抑制方法

针对传统的滑模观测器在估计永磁同步电机转子位置和转速时存在的抖振问题,提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制改进方法。基于传统滑模观测器的PMSM无传感器控制系统,其针对抖振问题,在传统SMO基础上进行了改进,提出了一种基于滑模新型趋近律和改进新型饱和函数结合的抖振抑制方法,使滑模控制具有更好的收敛速度和控制性能,有效的削弱了滑模抖振这一现象;开关增益改进为与给定转速成正比的变量,有效的改善了不同转速切换下抖振加剧的现象。仿真结果表明了新型滑模观测器的有效性,转子位置、转速的抖振得到显著抑制,测量精度得到显著提高。     

基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法

针对普通滑模观测器对永磁同步电机转子位置检测低速抖振问题,提出了一种基于模糊滑模观测器的磁悬浮高速永磁同步电机转子位置检测方法,通过模糊控制调节滑模观测器的滑模增益,以实现低速抖振抑制。在理论上分析了该方法相比于基于饱和函数的滑模观测器的优越性。最后以4kW磁悬浮高速永磁同步电机为研究对象进行了仿真和实验,实现了电机转子位置和转速的估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明模糊滑模观测器可以有效的估计磁悬浮高速永磁同步电机的转子位置。     

基于霍尔位置传感器的PMSM转速观测器状态估算误差抑制方法

霍尔位置传感器成本低,同时能够提供相对精确的位置信息,但其存在位置信息分辨率低、转速测算连续性差及滞后严重等缺点。龙伯格全阶转速观测器是一种闭环调节器,有效地利用了电机系统模型,能够为矢量控制提供较好的转速和角度反馈信号。但在数字控制系统的应用中,受霍尔信号采样周期远大于控制周期的影响,常规观测器的参数和结构设计方法在实际应用中仍无法得到理想的观测结果。该文在分析转速观测器在实际应用中存在问题的基础上,通过结合降阶观测器和多采样理论,提出了一种可有效从低分辨率霍尔位置信号中估算转速、转角的方法。多采样降阶观测器在最大程度上利用了霍尔信号的真实信息,在每个数字控制周期内都能产生转速和转角的估计值,具有理想的估算效果。通过仿真和实验验证了所提方法的有效性,控制效果能够很好地满足中低端伺服应用需求。     

基于优化的滑模观测器永磁同步电机无位置传感器控制研究

本文针对一个7.5 k W,5对极的永磁同步主轴电机,在其闭环矢量控制系统的基础上,基于滑模变结构控制理论,根据该永磁同步主轴电机两相静止坐标系下的数学模型研究设计了电流型滑模观测器,取代位置传感器给电机提供转子位置信息。针对滑模变结构控制存在的"抖振"问题,在传统的滑模观测器的基础上,本文通过采用饱和函数代替传统的开关切换函数来削弱滑模观测器控制中的"抖振"现象,使观测器得出的转子位置信息更加准确。通过Matlab/Simulink仿真软件对该无位置传感器控制方案进行仿真分析,仿真结果说明该方案能够有效地估算电机转子的位置和转速,并且优化后的方案能够更加准确的提供转子的位置和转速信息。