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。     

一种高性能感应电机无速度传感器矢量控制策略

针对传统感应电机电压模型磁链估计算法存在积分初值问题与直流漂移问题,提出了一种改进型磁链估计算法,采用带通滤波器代替纯积分环节,并加入带有自适应磁链幅值估计器的补偿环节来补偿带通滤波器所引入的磁链幅值和相位误差。对该算法所需的各个参数的影响进行了深入研究,给出了参数的选择方法。结合一种简单实用的转速估计方法,提出了一种新型高性能感应电机无速度传感器矢量控制策略。仿真和实验结果表明,该控制策略动态和稳态性能良好,在宽调速范围内有效地解决了定子反电动势积分时存在的积分初值问题与直流漂移问题。     

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。     

基于同步旋转坐标系下矢量旋转的新型磁链算法

传统电压型磁链算法在对电机内普遍存在的椭圆形磁场磁链进行辨识时存在稳态幅值相位误差。为此文中提出两种新型磁链算法,新算法基于反电动势矢量与磁链矢量的关系得到。通过在同步旋转坐标系下低通滤波消除积分漂移;通过旋转矢量,实现积分作用。新算法结构简单,易于工程实现。仿真结果表明:新算法有效消除了积分漂移,算法1可以对圆形磁场磁链进行准确辨识;算法2可以对椭圆形磁场磁链进行准确的辨识;对于椭圆形磁场磁链,算法1辨识出其与电机转向相同的圆形分量。将新算法应用于一台表贴式永磁同步电机无位置传感器调速系统的转子位置估算,利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。系统在稳态与电机转速突变时具有良好的静态、动态特性,证明了新算法的有效性和实际可应用性。     

感应电机的带通滤波器补偿电压模型及其应用研究

对于高性能的感应电机矢量控制系统,磁链估计是首先要解决的问题。该文阐述了感应电机带通滤波器补偿电压模型的基本原理,提出了基于该模型的新型定子磁链估计算法。深入分析了带通滤波器极点位置对算法的影响,获得了极点位置与电机运行频率的限制条件。在此基础上引入了定子磁链的自适应相位控制器,增大了滤波器极点的取值范围,提高了算法的动态性能。该文提出的定子磁链估计算法在理论上可彻底解决对反电动势积分时的积分初值与直流漂移问题,在较宽的速度范围内均可获得幅值和相位较为准确的定子磁链,可用于高性能的无速度传感器感应电机矢量控制系统,具有较好的实用性。通过仿真及实验对提出的磁链估计算法进行了验证。     

感应电机DTC自适应磁链闭环辨识

感应电机DTC采用电压模型对电机反电动势进行积分获取定子磁链辨识值,但纯积分器积分项的直流偏置会造成积分器饱和。为了克服这一问题,研究了一种自适应定子磁链闭环辨识器,在该辨识器中设计一种均值补偿算法消去积分累积误差。在Matlab/Simulink仿真环境下对这种辨识器进行仿真研究,并在由dsPIC30F6010A数字信号处理器构成的DTC控制平台上进行实验研究。仿真与实验结果表明,这种基于自适应定子磁链闭环辨识器DTC系统不仅有效地消除了积分器直流偏置累积误差,获得了高精度定子磁链辨识,而且DTC系统具有较好的定子磁链参数自适应能力。     

基于新型纯积分法的定子磁链在线辨识算法

针对气隙转矩法计算异步电机转矩时对定子磁链辨识精度的要求,提出了一种基于新型纯积分法的定子磁链在线辨识算法,采用了精度较高的复化辛普森积分模型。相比传统的梯形积分法,基于新型纯积方法的定子磁链在线辨识算法的磁链辨识精度显著提高;相比新型的基于低通滤波器的定子磁链观测器,该算法模型更简单,操作更便捷。通过MATLAB/Simulink搭建系统仿真平台进行验证,结果表明基于新型纯积分算法消除了传统积分法的主要缺陷,解决了积分饱和问题以及初值问题。基于新型纯积分算法的估计磁链与理论参考磁链基本吻合,表明其可靠性较高。     

一种改进的基于MRAS的速度辨识方法

在基于MRAS（模型参考自适应系统）的速度辨识方法中，由于参考模型采用纯积分型转子磁链电压方程，直流偏置和积分初值累积以及定子电阻变化都导致磁链观测误差较大，进而影响速度辨识精度。提出了一种改进的MRAS方法，首先引入高通滤波器消除纯积分的影响，并采用模糊控制器在线调整其截止频率改善其动态性能；其次利用模糊控制器在线辨识并调整定子电阻，克服了定子电阻变化影响速度辨识精度的问题。仿真结果表明该方法具有较好的动静态性能以及较高的辨识精度。     

基于Anti-Windup控制器的自适应正交反馈补偿磁链观测器

在感应电机的无速度传感器矢量控制系统中,磁链观测器广泛采用电压模型,因为该模型实现方法简单,所需电机参数少。为了解决计算转子磁链电压模型中纯积分环节初始值和累积误差的问题,提出了一种基于变结构Anti-windup控制器的自适应正交反馈补偿磁链观测器。变结构Anti-windup控制器有效地解决了普通PID控制器存在的Windup现象,并通过检测反电动势与定子磁链间的正交程度来自动调整定子磁链的补偿量,能快速地消除电压模型中纯积分环节的影响。仿真与实验结果表明,此观测器能在电机全速范围内准确地估计转子磁链,并且动态性能优良。     

转子时间常数在线校正的感应电机转速观测

基于磁链的模型参考自适应算法中,转子时间常数失准会影响电流模型精度。建立了消除耦合关系的可同时辨识转速和转子时间常数的模型。针对纯积分环节造成的电压模型磁链失准问题,采用了包含两个神经元自适应滤波器的积分器代替传统积分器,消除了直流漂移和积分初始条件的影响。仿真结果表明:设计的模型参考自适应转速观测系统不受转子时间常数变化和直流漂移的影响,系统动态性能良好。最后在DSP电机控制试验平台上进行试验,验证了该方法的有效性和高性能。     

磁通观测改进的无速度传感器DTC系统

针对定子电阻摄动与积分漂移对直接转矩控制(DTC)性能的影响,在分析直接转矩控制特点的基础上,推导了以电机有功功率为基础的定子电阻辨识算法与以反电动势为基础的定子磁链辨识算法,并将坐标系定向于定子电流矢量上推导出转速估计算法.以此建立的直接转矩控制系统,定子电阻辨识算法不依赖电机其他易变参数,转速估计中未使用转子电阻或转子时间常数;通过4kW感应电机无速度传感器DTC系统仿真试验表明,积分漂移得到有效抑制,估计速度与实际速度良好吻合,系统具有较好调速性能.     

五相感应电机直接转矩控制研究

在对五相感应电机直接转矩控制中空间电压矢量进行详细分析的基础上,给出了一套系统调速整体控制方案。在该控制系统中,磁链和转矩均是闭环控制,其值在一个微小的滞环内波动,稳态情况下,其指令值与实际值可认为相等。此时,定子电流空间矢量幅值是一定值,该值变化可认为是由定子电阻变化引起的,由此给出了一套简单、易于实施的定子电阻在线辨识算法。仿真结果表明,提出的控制方案在理论上和实际上是可行的。     

一种基于定子磁场定向矢量控制的异步电机磁链观测模型

对比了常用的几种异步电机定子磁链的观测方法,针对纯积分环节及一阶惯性环节模型的直流偏置和相移问题,以及低速下磁链电压模型观测结果受定子电阻变化影响较严重的问题,引入了电流模型对电压模型进行补偿,提出了一种基于截止频率及增益可变的串联低通滤波器的新型电压-电流磁通观测模型.仿真及实验结果表明,该模型在较宽的调速范围内具有较好的磁链估计效果及对定子电阻变化的鲁棒性.     

无速度传感器感应电机控制的新方法

目前针对无转速传感器感应电机的控制已经提出了多种控制算法,这些方法主要是用来估计磁链和转速来进行电机的控制.提出了一种新的控制方法,这种方法是估计电流的,而非估计磁链和转速,其中通过控制定子电压使电机的数学模型中的定子电流和实际电机的定子电流相等,通过仿真证实了所提出方法的可行性.     

高性能异步电机DTC定子磁链观测技术的研究

分析研究了常见的几种用于直接转矩控制(DTC)的定子磁链估计方法,对他们的性能做了比较,最终,优化设计了一种基于电压电流(u-i)模型自适应补偿的定子磁链估计方法。通过仿真分析,验证了模型的可行性并优化配置了参数。在此基础上,实际应用于基于TMS320F2812DSP的异步电机直接转矩控制系统实验平台,取得了良好的控制效果。     

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。     

基于遗传算法优化的定子磁链扩展卡尔曼估计方法

定子磁链估计的精度直接关系到异步电机直接转矩控制(DTC)的控制效果,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的定子磁链观测方法,该方法选取DTC反馈通道中多个主要参数作为状态变量进行联合滤波估计,为保证EKF算法滤波参数的准确性,采用遗传算法(GA)对EKF中的系统噪声矩阵和测量噪声矩阵进行了优化处理.通过使用该方法设计的磁链观测器与DTC构成闭环系统进行仿真实验表明,滤波参数优化后的EKF算法更加有效地提高了磁链估计精度,从而提高DTC系统的低速控制性能.     

基于人工神经网络的电压电流互补模型转子磁链估计

为了准确对感应电机磁链进行实时估计,提出了一种基于人工神经网络(ANN)电压电流互补模型的估计方案。该方案利用基于ANN的电压与电流模型之间的磁链估计差值在线对电机参数进行更新,以减小因电机参数变化所引起的模型偏差,并最终通过电机频率范围决策转子磁链。实验结果表明,该方案对磁链估计有效,实时控制效果好。     

新型锁相环定子磁链观测器

在交流电机转矩控制系统当中，需要对电机输出电磁转矩进行观测。准确观测定子磁链是实现转矩精确观测、控制的必备条件。传统磁链观测大都采用对电压积分求得磁链的方法，这种方法会因为直流量偏差的引入而导致积分器饱和。近来提出一种基于锁相环原理的电机定子磁链观测器，可以消除积分飘移以及滞后现象。但是这种磁链观测器只能在静止两相坐标系下对交流电压输入进行观测，而且电机低速运行时的磁链位置观测性能很差。该文提出了一种新型的基于锁相原理的磁链观测器，极大地改善了低速时观测器的稳定性，可以在旋转坐标系下对直流旋转电压进行磁链观测。仿真和试验都验证了这种磁链观测模型的稳定性以及对输入电压的快速跟踪能力。