采用转子位置跟踪PI控制器的非凸极式永磁同步电动机的无传感器速度控制

本文介绍了一种新型无高频信号注入或特殊脉宽调制模式的非凸极式永磁同步电动机驱动的转速估算方法。这种方法基于驱动系统中载有转子位置误差信息的d轴电流调节器的输出电压。转子转速可以通过转子位置跟踪比例积分控制器控制位置误差趋于零的来估算。零速或低速运行时,转子位置跟踪控制器中的PI控制器增益,依据所估算的转速具有多变的结构。为了提高PI控制器在零速附近的带宽,控制系统应用了一种环形恢复技术。这种方法只需要确定永磁磁链。且对参数估算的误差及变化不敏感。设计人员能够轻松决定可行的运行范围,使其拥有期望的带宽及低速时完成矢量控制的能力。试验结果表明,所述的无传感器算法在额定负载条件下取得了令人满意的效果。     

基于霍尔传感器的永磁同步电机高精度转子位置观测

为了获得较高精度的永磁同步电机转子位置,提出一种基于开关型霍尔位置传感器的新型转子位置观测算法。当电机低速运行时,采用改进的一阶加速度算法,引入转速与交轴电流估算转子位置;当电机中高速运行时,利用霍尔位置传感器输出的转子位置信号对滑模观测器算法估算的转子位置数值进行分段线性校正,结合改进的一阶加速度算法进行加权平均处理,得到估算的转速和转子位置。实验结果表明,新型观测算法可减小一阶加速度算法滞后性与霍尔传感器安装误差带来的影响,能在宽速度范围内精确地估算电机转子位置,实现永磁同步电机矢量控制系统的高性能控制。     

永磁直驱风电变流器无传感器控制研究

永磁直驱风力发电系统是一种新型的风力发电系统,具有广泛的应用前景。背靠背的全功率变流器是直驱型风力发电系统中的关键设备,既要实现对电网转换优质电能的功能,又要对永磁同步发电机(PMSG)进行控制。永磁同步发电机的无传感器控制技术具有重要的研究意义。根据永磁同步发电机的数学模型,利用其电磁、电气关系,提出了一种基于转子磁链闭环锁相环的永磁同步发电机位置的估算算法。通过仿真和实验结果表明,利用该估算方法能够准确计算出永磁同步发电机的位置,并可以利用其对永磁同步发电机实现有效的控制。     

永磁同步发电机无位置传感器直接转矩控制

在介绍永磁同步发电机(PMSG)转矩模型和直接转矩控制(DTC)理论的基础上,将DTC用于直驱式风力发电变流系统PMSG的控制中.详细分析了发电机转子初始位置检测和永磁电机发电状态下DTC的矢量表构造,提出了无位置传感器的DTC方案,并搭建了实验平台加以验证.平台以DSP320LF2812构成核心控制电路,PMSG和功率变流器构成主电路.实验结果证明了所提方案的可行性和有效性.     

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点,提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性,该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性,有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

永磁同步发电机转子磁极初始位置辨识研究

直接转矩控制(DTC)永磁同步发电机(PMSG)直流发电系统需在发电机转子旋转情况下准确获取转子磁极初始位置,实现定子磁链准确观测。为减小发电初期定子电流冲击,需要初始建压。针对PMSG转子旋转情况下转子发电需要,提出一种转子旋转情况下辨识转子磁极初始位置新方法。实验结果表明,转子磁极初始位置电角度辨识误差在±12°范围内,满足发电建压需要;发电系统建压迅速,负载情况下运行平稳。     

减小变频空调单转子压缩机低频转速波动的方法

针对变频空调系统中单转子压缩机永磁同步电机不易安装位置传感器这一问题,采用旋转坐标系下的电压误差对压缩机电机转子位置和转速进行估算,实现了永磁同步电机的矢量控制。同时,对单转子压缩机系统低速范围内的转速波动原因进行了分析,在估算电机转子位置的基础上,提出了一种自动估算当前负载状况的有效方法,根据当前估算的负载自动进行转矩电流前馈补偿,显著降低了压缩机低速时的转速波动,降低了压缩机的噪声及振动。仿真和实验结果验证了方法的有效性。     

低速时永磁同步电机新型位置观测器设计

表贴式永磁同步电机(PMSM)零速和低速运行时,传统高频注入法由于电机交直轴对称性,难以估算表贴式电机转子位置.为此这里在虚拟脉振高频注入法的基础上,对转子位置估计算法进行改进,设计的新型转子位置观测器包含高频信号筛选与虚实轴坐标变换、转子信息外差法提取和控制器选择与机械运动方程设计,可有效提取虚拟坐标系和同步坐标系的相角误差和估计转子位置,与此同时,采用二阶广义积分器(SOGI)代替传统数字高阶滤波器,降低系统延时.仿真和实验证实了该方案的有效性.     

永磁直驱风力发电机无速度传感器驱动控制

基于永磁同步发电机(PMSG)的直驱型风力发电机通常采用无速度传感器技术进行驱动控制.考虑到风力发电机中PMSG的运行特点,基于基波励磁法的转子磁链位置观测方案较适合这一应用场合.基于此,提出一种新颖的基波励磁法观测方案,该观测方案由扩展磁链观测器和用于对观测到的扩展磁链进行同步进而获得转子磁链位置信息的锁相环共同组成.该扩展磁链观测器具有最小阶,且无需对内嵌式PMSG的凸极特性进行忽略近似.在对该扩展磁链观测器的结构机理及其稳定性进行推导和讨论的基础上,对位置观测器的设计过程进行了探讨.11 kW PMSG的实验验证了该无速度传感器控制方案的性能.     

基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制(下)

永磁同步电机的无传感器矢量控制,其本质在于不使用位置检测传感器,只通过检测电机的定子电压、定子电流来估算转子的位置,进而实现转子磁场定向控制,也就是矢量控制。目前估算方法,工程上普遍采用的是滑模观测器法,但是滑模观测器法在电机低速运行时的转子位置估算精度很低,即便电机运行在中高速段,由于系统的惯性、状态变量的估算误差等因素,导致电机带载运行时存在高频抖动现象。为了弥补滑模观测器法的上述缺陷,提出了一种基于改进型滑模观测器与旋转高频电压注入法的永磁同步电机无传感器矢量控制算法,电机低速运转时使用旋转高频电压注入法以提高转子位置估算精度,中高速运转时使用改进型滑模观测器法以克服高频抖动。上述算法在一台额定功率为45 kW的三相凸极永磁同步电机上得以成功运用,试验结果验证了所提出的控制算法的有效性。     

一种高精度增量式编码器在直驱风力发电系统中的应用

在使用永磁同步发电机的直驱型风力发电系统中,转子位置和速度的精确检测对实现高性能电机控制非常重要。在转速较低时,常规增量式编码器难以满足测量精度的要求。鉴于此,采用一种高精度的增量式编码器(RF53),其每转输出8192个脉冲,且与数字信号处理器(DSP)的接口电路简单,同时具有较强的抗干扰能力。试验结果表明:采用RF53作为永磁直驱试验系统的编码器,可以获得良好的永磁电机控制性能,能够较好地满足试验中,在转速相对较低时(约200r/min的中速运行范围)对码盘测量精度的要求。     

基于增量式旋转编码器的永磁风力发电机控制研究

永磁直驱型风力发电机是一种低转速大转矩的发电机,风力机运行过程中要实现最大风能的捕获,需要对发电机进行转矩控制.使用一种高精度增量式旋转编码器,测量永磁同步发电机的转速和转子位置,并在此基础上实现了发电机的矢量控制.实验表明,经过初始安装角度的校正,这种高精度的增量式码盘能够准确测量发电机的转速和转子位置,没有累积误差,基于这种编码器的矢量控制方法在永磁风电实验系统上取得了很好的效果.     

一种改进型EMF谐波自适应补偿的PMSG无位置传感器控制方法

提出一种改进型反电动势谐波自适应补偿的PMSG无位置传感器控制方法,该方法在滑模观测器SMO(sliding model observer)的基础上引入自适应广义二阶积分器SOGI(second order generalized integrator),减小了反电动势观测中谐波对转子位置的影响,提高了转子位置估计的准确性。由于电机参数的变化和变换器的非线性,在无位置传感器控制算法中含有大量的5、7、11次等低次谐波。使用自适应SOGI取代低通滤波器,对基频信号进行提取,一方面减小了低频谐波含量,从而减小了由低频谐波引起的转子位置估计偏差,同时消除了由滤波延时引起的相位偏差;另一方面提高了系统的跟踪性能,使得相位误差收敛于0。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

PMSG风力发电系统转速估计算法的研究

提出了一种无传感器直驱式永磁同步风力发电机控制系统的转子速度估算法。该算法可由简单的定子磁通方程推导,且只需检测定子电压和电流。定子磁通估算通过基于定子电压模型的可编程低通滤波器而设计,建立了基于递归最小二乘法的电机转速辨识模型,并将实时辨识的电机转速用于转子位置观测和转子磁场定向矢量控制。仿真结果表明,实现了最大功率跟踪控制,验证了控制算法的有效性和可行性。     

兆瓦级永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法研究

针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统应用,提出一种基于锁相环模型和模型参考自适应原理的永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法.该方法采用软件锁相环模型锁相定子电压,并以此为基础,根据模型参考自适应原理,建立转子位置定向调节器,实现矢量控制坐标系的准确定向.应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的矢量控制系统,实验结果表明,在电机可能运行的速度范围内,该算法工程实现较简单、系统鲁棒性强,动态响应快,从而验证了所提控制算法的正确性和可行性.     

基于增量式旋转编码器的永磁风力发电机控制研究

永磁直驱型风力发电机是一种低转速大转矩的发电机,风力机运行过程中要实现最大风能的捕获,需要对发电机进行转矩控制。使用一种高精度增量式旋转编码器,测量永磁同步发电机的转速和转子位置,并在此基础上实现了发电机的矢量控制。实验表明,经过初始安装角度的校正,这种高精度的增量式码盘能够准确测量发电机的转速和转子位置,没有累积误差,基于这种编码器的矢量控制方法在永磁风电实验系统上取得了很好的效果。     

电动汽车用永磁同步电机模型预测MRAS无速度传感器控制

针对电动汽车机械式传感器在复杂工作环境下易失效的问题,将基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器技术应用于电动汽车中。针对传统MRAS无速度传感器控制存在的转子位置估计相位延迟较大、转速估计误差较大等问题,将模型预测控制算法应用到MRAS中。参考模型选用永磁同步电机(PMSM)电流磁链方程,可调模型选取电压磁链方程,代价函数是磁链的差值,待估计参数选择转子位置。与传统MRAS无速度传感器控制算法相比,转速、转子位置估计结果更加精确,估计误差较小,动态性能和稳态性能优良。通过仿真和试验验证了算法的可行性和有效性。     

基于参数在线辨识的永磁风力发电机无位置传感器控制技术

提出一种基于无位置传感器及电机参数在线辨识的永磁同步风力发电机控制策略。通过建立永磁同步发电机的扩展反电势数学模型,推导出基于锁相环技术的转子位置自检测控制模型。为消除发电机参数时变性对转子位置观测精度的影响,建立了基于递归最小二乘法的电机参数辨识模型,对永磁风力发电机的d、q轴电感进行实时在线辨识,并将实时辨识得到的电机参数应用于发电机转子位置观测和转子磁场定向矢量控制中。建立了一套2kW的永磁风力发电机实验机组,对所提控制策略的有效性和可行性进行了实验验证。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度 传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

直驱六相风力发电系统无速度传感器研究

采用六相永磁同步发电机(PMSG)结合双变频器并联方案以提高直驱式风电系统(WECS)的机组容量和可靠性.为消除系统因测速码盘带来的故障,采用无速度传感器矢量控制方案.给出基于模型参考自适应系统的永磁电机转速和转子位置估计方法,提出一种将最优叶尖速法与爬山法相结合的风力发电最佳风能捕获方法.采用六相电机矢量控制策略,对风速突变时六相电机的最佳风能追踪过程进行仿真并在此基础上,设计了一套风电变流器控制系统,实验结果表明,该变流器控制系统具有良好的动、静态控制特性,为整个风电控制系统提供了基础.