永磁同步电动机的速度指定位置跟踪控制

位置跟踪控制是永磁同步电动机的一个重要应用领域。利用速度指定方法可以在永磁同步电动机位置跟踪过程中增加一个速度控制的自由度。速度指定方法可以增强永磁同步电动机位置控制的灵活性和精度。采用自适应反推控制设计速度指定位置跟踪控制器可以实现跟踪速度的指定和负载转矩的估计。为了简化自适应反推控制器的设计,将一个可以独立于系统控制器设计的干扰观测器应用于负载转矩的估计。系统设计方法不但可以实现永磁同步电动机的位置跟踪,同时也可以获得更高的控制精度和鲁棒性能。仿真结果验证了该设计方案的正确性和有效性。     

永磁同步电动机起动过程的计算机仿真

利用计算机仿真方法模拟一台0.8kW钕铁硼永磁同步电动机在空载和负载起动过程中电流、电磁转矩以及转差率随时间变化的情况,此仿真结果与实测值基本相符。还分析了电动机电阻、电抗以及转动惯量等参数的变化对电机牵入同步的影响。     

永磁同步电动机起动过程的计算机仿真

利用计算机仿真方法模拟一台０．８ｋＷ钕铁硼永磁同步电动机在空载和负载起动过程中电流、电磁转矩以及转差率随时间变化的情况，此仿真结果与实测值基本相符。还分析了电动机电阻、电抗以及转动惯量等参数的变化对电机牵入同步的影响。     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电动机低速研究

为改善永磁同步电动机低速控制性能,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的新型估算方法对永磁同步电动机的瞬时速度和负载转矩进行估算.该方法即使在使用低精度编码器时,也能获得实时准确的转子位置、转速和负载转矩.通过使用观测的转子位置、转速,以及将观测的负载转矩对速度PI控制器进行前馈补偿,系统的控制性能得到了极大的改善.同时,考虑到转动惯量的改变对观测器的影响较大,使用最小二乘法辨识转动惯量,用以提高观测器的鲁棒性.仿真结果表明了该方法的有效性.     

永磁同步电动机的速度自适应反推控制

针对高精度的伺服系统，考虑永磁同步电动机实际运行过程中，电机的定子电阻、粘滞磨擦系数及负载转矩的变化，必然影响到系统的伺服精度。因此，提出了自适应与反推控制相结合的控制策略，通过推导，它不但能够实现永磁同步电动机系统的完全解耦，并且能够有效抑制系统参数变化对系统速度跟踪伺服性能的影响，使系统具有很强的鲁棒性。通过仿真，验证了自适应反推控制策略的有效性和可行性。     

永磁同步电动机伺服系统自校正零相位误差跟踪控制

针对基于零相位误差跟踪控制器(ZPETC)的永磁同步电动机伺服系统易受系统参数变化的影响,本文采用递推最小二乘法对永磁交流伺服系统的转动惯量和粘滞摩擦系数进行了在线估计,并利用根据辨识得到的转动惯量与粘滞摩擦系数对ZPETC进行在线调整,使系统在参数变化时仍然具有良好的跟踪性能.为了克服负载转矩突变对伺服系统的不良影响,还设计了一个参数可以根据辨识得到的转动惯量和粘滞摩擦系数自动更新的负载观测器,该观测器可以使系统在参数变化时仍然能够精确地观测系统的负载转矩,进行精确的前馈补偿,从而大大提高了伺服系统的抗干扰性能.仿真结果表明,此控制方案在保证伺服系统的快速精确跟踪性的同时,对系统参数变化和负载扰动具有很强的鲁棒性.     

内置式永磁同步电动机转子结构的优化设计

为减小永磁同步电动机齿槽转矩和转动惯量,通过对永磁电机的齿槽转矩数学模型和空载轭部磁场进行分析,得出了通过采取辅助槽有效降低齿槽转矩,并在不影响其性能的前提下凿空转子铁心以减小转动惯量,然后以一台7.5 kW的内置式永磁同步电动机为例,采用上述方法对其转子结构进行了优化设计,最后通过Ansoft软件有限元分析验证了该方法是有效的。     

机械弹性储能系统中永磁同步电机反推SVM-DTC控制

机械弹性储能系统在储能过程中驱动电机负载的转矩和转动惯量连续变化,情况复杂,需要一种能够快速跟踪其变化且抗干扰能力较强的控制系统。直接转矩控制响应快,能快速跟踪储能箱转矩,结合反推自适应控制算法,可以使其有较好的稳态和暂态性能。首先采用遗忘因子递推最小二乘算法辨识储能箱转矩和转动惯量,实时更新控制对象参数,结合辨识结果设计转角、转速、转矩和磁链反推控制器,并最终得到定子电压在两相静止坐标系下的分量,同时设计转矩和转动惯量自适应控制器消除辨识误差对控制性能的影响,进一步应用电压空间矢量调制方法产生频率恒定的开关信号,控制逆变器运行。实验结果表明永磁同步电机输出转矩能够快速跟踪负载转矩,且转矩转速脉动较小,储能过程平稳。     

舰用泵高功率密度永磁同步电机设计与分析

根据舰艇水泵对其配套电机要求的特殊性,设计了具有自起动能力的舰艇水泵高功率密度永磁同步电动机。采用"场-路-运动"耦合时步有限元方法,对所设计电机的起动电流、起动时间、稳态转矩脉动进行了计算,分析了负载类型、转子系统转动惯量、V型永磁体槽间距、键槽方案对高功率密度自起动永磁同步电机起动性能和稳态转矩脉动的影响。结果表明,自起动永磁同步电机带水泵型负载时比带恒转矩负载时起动性能更优,起动性能随转子系统转动惯量增大而变差,减小空载气隙磁密5、7次谐波有利于降低自起动永磁同步电机稳态转矩脉动。     

永磁同步电动机驱动泵控缸系统抗扰研究

针对永磁同步电动机驱动泵控缸系统中存在的随机性负载扰动,提出采用模型跟踪控制和负载转矩前馈补偿复合的算法,通过对电机转矩和转速的实时估计,补偿控制电流,抑制负载扰动引起的性能变化,同时采用共振比控制,在负载转矩反馈环节引入共振比参数,消除电机和液压系统耦合振动,提高系统抗扰动性能。通过对采用上述方法后永磁同步电动机泵控缸系统的仿真和试验研究,证实该方法对随机扰动和参数变化均具有很强的鲁棒性,同时可提高系统的控制精度。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。     

一种载人电动飞机永磁同步电机的在线辨识滑模控制方法

为了降低载人电动飞机在巡航过程中永磁同步电机（PMSM）转速响应系统易受参数摄动和外界扰流影响,提出了一种电动飞机PMSM的转动惯量在线辨识与转矩扰动补偿滑模控制（SMC）方法。通过一种自适应遗忘因子最小二乘算法对转动惯量进行在线辨识,对控制器的参数进行实时匹配,并将辨识后的转动惯量引入龙贝格扰动观测器对负载转矩变化进行观测,同时针对扰动进行估算与补偿。以一种新型趋近率的滑模转速控制策略代替PI转速控制策略,该方法在保留SMC鲁棒性强的优点削减了滑模变结构带来的抖振干扰,提升了系统的响应速度,最终通过仿真及半实物试验方式验证了该方法的有效性。     

永磁同步电机转动惯量辨识研究

永磁同步电机伺服系统的控制性能不仅受到电机参数的准确性影响,还受到负载转矩变化等因素影响。为了使伺服系统具有良好的动态响应特性,需要对电机机械参数进行辨识,对负载转矩进行前馈补偿。将负载转矩和扰动转矩进行合并,应用状态观测器对合并后的扰动负载转矩进行辨识。采用积分辨识法对扰动负载转矩进行计算,得到转动惯量辨识结果。仿真和试验验证了该方法的可行性和有效性。     

永磁同步电机自适应滑模负载观测器研究

为提高同步电机驱动系统抗外部负载突变干扰的能力,基于Popov超稳定理论和滑模变结构控制理论提出一种负载转矩观测器,应用于永磁同步电机转速电流双闭环调速系统中,为转速控制器提供实时的转矩信息.其中选取永磁同步电机自身作为参考模型,选取永磁同步电机转速模型作为可调模型,利用负载转矩的估计误差构造基于积分分离理论的滑模面.系统仿真实验表明:减弱了转矩观测值的抖振;能快速准确检测出负载转矩的初始值和工作过程中常见的突变、冲击、波动这三种类型的转矩变化;通过引入转矩观测器,增强了系统的抗干扰能力.     

六相永磁同步电机SVM-DTC系统研究

基于多相电机和永磁同步电机的优点,多相永磁同步电机(PMSM)的研究受到越来越多学者的关注。为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制中存在的转矩和磁链脉冲大的问题,该文以双Y移30°永磁同步电机为例,提出了基于空间电压调制(SVM)策略的直接转矩(DTC)控制。给出了系统的数学模型以及工作原理,分析了SVM-DTC的具体实现方法。在Matlab/simulink环境下,对电机的变载、变速运行进行了仿真分析,结果表明该方法能够可靠、有效的控制电机运行,且具有良好的静态和动态性能。     

带负载转矩补偿的 PMSM 交流伺服系统自适应控制

设计了一个基于ＤＳＰ和ＰＭＳＭ自适应速度控制器，使用了模型参考自适应方法，具有计算量小的特点，能实时辨识系统参数，采用自适应负载转矩观测器补偿负载转矩扰动，实验表明本控制器在系统参数变化和负载转矩扰动的情况下具有良好的自适应能力。     

基于类噪声信号的等值负荷惯量两阶段辨识方法

负荷惯量的准确、在线估计是电力系统电压和频率稳定分析的重要基础。为此,提出了一种基于类噪声的负荷惯量辨识方法,基于系统中时刻存在的类噪声信号跟踪等值负荷惯量的时变特性。考虑到类噪声条件下惯量参数可辨识性较差,采用两阶段辨识的思路,首先对负荷的电磁参数进行辨识,然后基于第一阶段辨识得到的状态变量估计出惯量、转矩系数等机电参数。仿真算例和实测数据分析表明,所提负荷惯量辨识方法能够适应不同变转矩情形下负荷惯量的类噪声辨识需求;相较于恒转矩辨识方法,该方法能够更加准确地反映实际负荷的机电暂态特性,得到稳定、可靠的惯量辨识结果。     

基于端口受控哈密顿方法的PMSM最大转矩/电流控制

永磁同步电动机(PMSM)可看作是二端口的能量变换装置。基于能量成形方法和端口受控哈密顿(PCH)系统原理,研究了永磁同步电机(PMSM)的建模与速度控制问题。从能量平衡的观点,建立了PMSM的PCH系统数学模型。利用互联和阻尼配置的能量成形方法,给出了PMSM系统的反馈镇定原理。根据最大转矩/电流(MTPA)控制原理确定了系统期望的平衡点,分析了PMSM系统平衡点的稳定性,并设计了负载转矩恒定已知情况下的控制器。针对负载转矩恒定未知的情形,研究了负载转矩的实时估计与控制器设计方法。仿真结果表明所设计的控制器具有很好的性能和应用前景。     

永磁同步电机负载转矩观测器

负载转矩的扰动会影响永磁同步电机控制系统的性能,测量或者观测负载转矩并用作前馈补偿,形成二自由度控制器可以减小负载转矩扰动的影响。本文研究分析了几种实用的永磁同步电机负载转矩观测器,可以根据测量的电流、机械位置和转速等准确观测负载转矩,不增加额外的硬件设备。全阶负载转矩观测器还可以根据机械传感器的输出量观测准确的转子位置和转速,代替了传统的转速计算方法,避免了微分计算,减小了测量噪声和离散误差的影响。以基于Kalman滤波器的负载转矩观测器为例,对观测器和前馈补偿的性能进行了仿真和实验验证。