内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识

在无速度传感器工作条件下,为了实现永磁同步电机转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。本文研究了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的辨识。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁磁链辨识方法。本文基于上述研究,实现了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识,采用上述方法能够很好地避免由于电机的低阶状态方程而引起的辨识问题。仿真和实验结果证明了该辨识方法的可行性与有效性,而且在模型参考自适应中采用辨识得到的磁链参数,能够大幅度降低转子位置的估算误差。     

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。     

改进型自适应滑模观测器的PMSM无速度传感器

为了实现永磁同步电机的无速度传感器控制,提出了一种改进型自适应滑模观测器算法。该自适应滑模观测器通过引入电角速度的参与得到了扩展反电动势的估计值,然后进一步得到转子磁链的估计值,最后通过基于锁相环结构得到转子位置和速度。与传统滑模观测器相比,改进型自适应滑模观测器算法提高了转速的估计精度和稳定性,同时减小了系统抖振,提高了系统鲁棒性。最后以TMS320F28335DSP为核心芯片搭建了永磁同步电机硬件平台,仿真与实验结果验证了该方法的有效性和实用性。     

扩展状态二阶非奇异终端转子磁链滑模观测器

针对传统线性滑模观测器存在的固有抖振和收敛速度缓慢问题,提出一种永磁同步电机扩展状态二阶非奇异终端转子磁链滑模观测器。首先,通过引入非奇异终端滑模面提高滑模观测器的收敛速度,利用高阶滑模抑制系统抖振。其次,定量分析电机转子电角速度误差和定子电阻滑模观测器参数摄动对预估磁链幅值和相位的影响。最后,通过实验验证滑模观测器参数摄动对预估磁链幅值和相位影响分析的正确性,实验结果表明电机定子电阻摄动对预估磁链的影响甚小。     

一种IPMSM无位置传感器系统设计的新方法

针对内置式永磁同步电机IPMSM(interior permanent-magnet synchronous motor),本文给出一种新的无位置传感器系统设计方案.由转子永磁磁链角的估计值和同步坐标系下定子磁链的代数模型得到定子磁链的估计值,经旋转变换后与静止坐标系下由定子电压、电流积分模型得到的定子磁链进行比较形成反馈闭环来抑制积分漂移,并利用两者的叉积经锁相环得到IPMSM转子转速和位置的估计值.与已有的EEMF状态观测器方法相比较,本文所提方法简单且有更好的动态和静态估计性能.最后通过仿真和实验验证了所提算法的可行性和有效性,试验中为提高系统在低速下的性能,对逆变器的非线性进行了补偿.     

基于滑模控制的永磁同步电机控制系统仿真研究

在分析永磁同步电机的数学模型及其矢量控制原理的基础上,对永磁同步电机转子磁链定向的控制策略作了研究,针对转子磁链定向的矢量控制技术的关键问题转子磁链观测,设计了滑模转子磁链观测器,给出了基于滑模观测的控制系统,并用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真分析结果表明该系统调速范围宽,具有良好的动态及静态性能。     

基于磁链观测的IPMSM MTPA控制系统研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的凸极特性,提出一种基于磁链观测的无位置传感器IPMSM最优转矩电流比(MTPA)控制策略,以提高负载转矩时变系统的能效比。根据IPMSM电压方程,分析转子磁链观测器检测转子位置的方法,在传统转子磁链观测器中加入前馈补偿,利用反正切法计算转子位置;分析定子电流与转矩角以及电磁转矩与转矩角的数学关系,并提出一种新的查表法,实现MTPA控制,该查表法将查表数据与电机参数分离,同时利用线性插值法减少查表数据。利用MATLAB/Simulink对该方法在负载转矩时变系统中进行仿真。结果显示,在相同输出转矩下,该控制方式比i_d=0控制方式所需的输出电流更小,表明了该方法的有效性。     

基于位置三角信号注入的永磁同步电机磁链在线辨识

针对永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM)数学模型欠秩性质引起转子磁链和定子电阻之间的耦合,导致基于模型法的磁链在线辨识困难的问题,该文提出一种基于位置三角信号注入的磁链在线辨识方法,该方法在转子位置(电角度)上注入正负对称三角波信号,利用注入信号分别为正、负时的直轴电压响应相减,实现磁链与电阻之间的解耦,建立磁链辨识的全秩方程,然后结合扩展卡尔曼滤波器算法,构建磁链观测器,实现磁链在线辨识。注入信号后电机的交、直轴电流和转矩的扰动很小,适用于内置式永磁同步电机(interior PMSM,IPMSM)和表贴式永磁同步电机(surface-mounted PMSM,SPMSM)。此外,该方法消除逆变器非线性因素对辨识精度的影响。最后,在1.5kWIPMSM系统和2.2kWSPMSM系统上进行实验验证,结果表明该文提出的磁链在线辨识方法准确有效。     

基于有效磁链滑模观测器的IPMSM直接转矩控制

提出了一种有效磁链滑模定子磁链观测器。与一般滑模磁链观测器不同的是该观测器并不包含转速自适应环节,从而避免了由于转速估计误差所导致的磁链观测性能下降。采用Lyapunov稳定性理论证明了观测器渐近收敛。通过实时估计有效磁链信息,间接计算出电机转速,从而实现内置式永磁同步电机(IPMSM)的无速度传感器直接转矩控制。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于ASMO的PMSM无传感器控制系统

针对永磁同步电机滑模控制策略中出现的抖振以及转子位置预估精度等问题,引入了基于静止坐标系的自适应滑模观测器代替传统的滑模观测器,用sigmoid函数代替传统sign函数,并且利用锁相环代替传统的反正切函数实现转速及转子位置估算。在理论研究和仿真验证的基础上,搭建了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的实验平台,结果证明了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的正确性和有效性。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

基于多重凸极跟踪的永磁同步电动机转子位置估计

提出了基于高频信号注入的内埋式永磁同步电动机多重凸极跟踪转子位置估算方法，对电机的多重凸极进行了建模、测量与分析，并设计了多重凸极的解耦观测器，补偿多重凸极对电机转子位置估计的影响；进行了基于多重凸极跟踪算法的控制系统实验。实验结果表明，所提方法能在低速和零速下可靠地估算出转子的磁极位置，且对电机的参数变化不敏感，在补偿了多重凸极的影响后，减小了转子位置估计的误差，提高了估计精度。     

Speed sensorless torque control of an IPMSM drive with online stator resistance estimation using reduced order EKF

Speed sensorless control of an interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) based on direct torque control (DTC) is proposed in this paper. The rotor speed and position of the IPMSM are estimated based on an active flux concept, where, the active flux vector position is identical to the rotor position. The proposed algorithm does not require neither high frequency injection signal nor complicated schemes even at vary low speed operation. Torque/ flux sliding mode controller (SMC) combined with space vector modulation is proposed to improve the performance of the classical DTC. Stator resistance value is required for a stator flux and electromagnetic torque estimation. Its variation due to temperature or frequency degrades the scheme performance, especially, at low speed operation. To overcome this problem, a reduced order extended Kalman filter (EKF) is proposed to update online the stator resistance. The advantages of the direct torque control, sliding mode controller, and speed sensorless control are incorporated in the proposed scheme. Simulation works are carried out to show the ability of the proposed scheme at different operating conditions. The results demonstrate the activity of the scheme at wide range speed operation with load disturbance and parameters variation.     

基于高频信号注入法的IPMSM转子位置估算

为了准确可靠地估算永磁同步电动机在低速及零速下的转子位置,提出了一种包含饱和凸极解耦的高频电压注入法.阐述了高频旋转电压注入法检测内嵌式永磁同步电动机转子位置的基本原理,建立了包含饱和凸极等多重凸极的内嵌式永磁同步电动机数学模型,分析了饱和凸极对转子位置估算精度和系统动态特性的影响,研究了饱和凸极的离线测量方法,在此基础上采用查表法解耦饱和凸极,实现了基于高频注入法的内嵌式永磁同步电动机转子位置估算.实验结果表明,所提出的方法在动态和稳态条件下均能有效抑制饱和凸极的影响,准确可靠地估算出转子位置,且对电机参数不敏感,鲁棒性较高.     

改进型永磁同步电机全速度范围无传感器控制策略

针对全速度范围内的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略难点进行研究.在中高速阶段,依据凸极永磁同步电机的数学模型,提出了一种改进型的Luenberger磁链观测器,通过直接观测转子磁链来获得转子位置信息,并可解决相位延迟问题;而在低速起动阶段,采用开环强制起动控制策略,保证了观测模型在全速度范围可靠工作.同时,依据内置式永磁同步电机的误差观测矩阵稳定性条件,提出了一种有效的数值选择方法,解决了内置式结构观测器设计的难题.仿真和实验结果均证明,在保证观测精确度前提下,应用该策略的驱动系统可获得良好的动、静态性能.     

城轨牵引内置式永磁同步电机转速及转子位置检测

针对城轨牵引无传感器内置式永磁同步电机的运行要求,设计了一种基于新型滑模观测器的内置式永磁同步电机转速及转子位置观测器,通过电机电流的滑模观测模块对扩展反电动势进行观测,使用S型函数取代传统的离散控制律,以削弱系统“抖振”;采用转速参数辨识和转子位置角度的锁相环将转速与位置分开观测,以提高转速和转子位置的观测精度;采用变参数PI控制器替代传统的内置式永磁同步电机速度控制环中恒参数PI控制器,以改善系统动态性能.证明了该新型滑模观测器的控制系统的稳定性,开发了基于STM32F103嵌入式微控制器的滑模观测矢量控制系统,实验结果验证了该控制策略的有效性与可行性.     

具有参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

转子磁极位置估计的准确性决定永磁同步电机无位置传感器控制系统的性能,为了实现转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。根据实际冰箱制冷系统需求,采用模型参考自适应系统构建无位置传感器矢量控制方案,在仿真研究电机参数变化对位置估算影响的基础上,提出了一种具有参数辨识的内埋式永磁同步电机无位置传感器控制方案。利用电机的电流模型,运用扩展卡尔曼滤波器对转子磁链和交轴电感同时进行在线辨识,并将辨识出的参数用于更新无位置传感器矢量控制算法中的电机模型。仿真和实验结果表明,参数辨识算法可以有效地辨识出实际的转子磁链和交轴电感,具有参数辨识的无位置传感器矢量控制方案可行有效,在压缩机厂商提供的电机参数存在一定误差的情况下可以保证冰箱制冷系统的性能。     

凸极式永磁同步电机无速度传感器控制

近年来,凸极式永磁同步电机( IPMSM)的无传感器控制已成为一个热门的研究领域.大量的无传感器控制方法被提出,但绝大多数方法在低速情况下效果不好.此处介绍了有效磁链的概念,并基于此设计了转子位置和速度观测器.该观测器无需速度自适应,因此在低速时的转速估计误差不会影响观测器的表现.通过实验结果证明该无速度传感器控制方法...