基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略

针对高精度伺服调速系统的永磁同步电机(PMSM)响应速度慢、转速跟踪性能差和转矩脉动大等问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略。首先,在永磁同步电机矢量控制基础上设计以滑模观测器转速估计误差实时分配转速PI控制和滑模控制(SMC)的复合控制策略; 其次,利用滑模观测器转速、转角估计误差设计转角速度补偿调节器对转速实时补偿,由此进行误差的转速补偿控制。最后,结果表明基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略相较于PI控制和滑模控制具有较小的超调量、良好的平稳性和较强的抗扰能力等优点     

基于龙伯格观测器的变频一体机谐波电流抑制控制

针对无速度传感器高品质矢量控制在变频一体机中的应用,在龙伯格观测器基础上,设计改进的反馈增益矩阵,保证转子磁链观测和转速估算收敛速度的同时,又兼具低频区电机转速观测的稳定性。针对大负载工况中间母线电压波动引起的电机端电流谐振问题,设计自适应谐振控制器,通过电机端电流中谐波幅值实时调整谐振调节器补偿量,实现了电机端电流中特定频率谐波的无静差控制及良好的动态性能。仿真和电机对拖实验验证了该控制策略的有效性。     

基于扰动观测器的广义风/光一体化控制策略研究

随着光伏、风电等分布式可再生能源高比例接入微电网,其发电出力不确定性给微电网的安全稳定运行带来显著的压力。提出了一种基于广义风/光同构模型的扰动观测器。首先通过建立风机接口整流器状态方程与光伏接口Boost电路状态方程的类比模型,提出了单输入单输出的风/光同构等效模型,使风机和光伏可以达到广义模型一致性。其次,针对光伏、风机等分布式能源出力不确定所造成的状态变量部分未知问题,通过引入连续时间模型的扰动观测器对等效的广义Boost模型进行控制,在光照或风速变化时,可以实现迅速跟随变化,同时随着时间的推移,扰动观测器可以实现无差调节,从而达到消除扰动而带来的部分状态未知的目的。更进一步,利用电压-电流双扰动观测器可以获得稳定的风/光混合系统的输出电压、电流及功率,并且输出量迅速达到给定值。最后通过仿真验证了所提出方法的有效性和可靠性。     

基于改进滤波器的无传感器永磁同步电机新型滑模观测器设计

为了改善传统滑模观测器(SMO)无传感器永磁同步电机(PMSM)高频抖振问题,提高无传感器PMSM观测性能,在传统SMO的基础上采用Sigmoid函数作为切换函数以减小抖振。同时,通过低通变截止滤波器和卡尔曼滤波器组合的级联滤波器进行滤波以去除高频信号,并降低测量噪声和测量误差,最后运用锁相环技术(PLL)提取电机转速信息和位置信息。采用MATLAB/Simulink仿真的手段来验证改进的SMO有效性和可行性。仿真结果表明,采用改进的SMO比传统SMO具有更高质量的观测信号,并且控制系统动态和静态性能较好。     

基于扰动观测器的电力系统鲁棒滑模控制器设计

针对多机电力系统中的励磁系统,设计一种基于扰动观测器的滑模控制(Perturbation Observer based Sliding-mode Control, POSMC)以提高系统稳定性。首先,将系统的非线性、参数不确定性、未建模动态和外部时变扰动聚合为一个扰动,同时由一个滑模状态扰动观测器(Sliding-mode State and Perturbation Observer, SMSPO)对该扰动进行实时快速估计。随后,通过滑模控制器对该扰动估计进行在线完全补偿以实现全局一致的控制能力。POSMC具备结构简单、可靠性高、不依赖系统精确模型以及仅需测量发电机功角一个状态量等优点。最后,基于机械功率阶跃变化、三相短路以及发电机参数不确定性三个算例验证了POSMC的有效性和鲁棒性,其能在各种工况下实现最佳的动态性能,有利于电力系统发生故障后恢复稳定运行。     

基于未知输入观测器的车载炮电液位置伺服系统故障检测

针对车载炮电液位置伺服系统在运行时存在大惯量、负载非线性、参数不确定性和干扰等特点,提出一种基于非线性未知输入观测器的故障检测方案。在对系统建模后进行观测器设计,借助李雅普诺夫稳定性理论证明观测器稳定性并给出了存在条件,观测器产生用于故障检测的残差信号。在故障检测台上在线检测观测器的观测能力以及对故障的检测能力,设计了基于统计的动态阈值故障决策机制,消除了固定阈值在过渡阶段系统出现的误报警现象。实验结果表明：所提出的故障检测方案有效,可用于电液位置伺服系统在线故障的检测。     

Mismatched disturbance attenuation control for static var compensator with uncertain parameters

The use of a static var compensator (SVC) as a component of flexible alternating current transmission system (FACTS) devices to control power systems has been investigated for decades. Its aim is to regulate the system voltage and improve the stability and loadability of power systems. A typical assumption in such a system is that the parameters of the controlled system are known accurately, which is rarely satisfied in practice. This paper explores the development of a simple but effective controller for a single-machine infinite-bus power system with SVC subjected to both matched and mismatched disturbances where the controller derivation is based on the assumption that all parameters used in the system modeling are unknown, but bounded in size. The research in this paper illustrates how an indirect robust control can be incorporated with a modified disturbance observer-based feedforward term to attenuate the influence of parameter variations and disturbances from the outputs of the system. Simulation results are presented to confirm the effectiveness of the proposed scheme.     

感应电机全阶状态观测器及其无源性转速控制

为了实现感应电机的高动态调速性能,针对电机的非线性本质,提出了一种基于全阶状态观测器及其转速自适应估算的感应电机无源性转速控制方案。在基于感应电机无源性与稳定性分析的基础上,设计了渐近稳定转矩跟踪无源性控制器。针对无源控制律所需转子电流难以观测的问题,提出了一种旋转坐标系下以转子电流和转子磁链为状态变量的全阶状态观测器,并应用该观测器对转速进行估算,实现了感应电机无速度传感器的无源性转速控制。仿真结果表明该控制方法易于实现,采用全阶观测器观测转子电流值和估算转速值更为准确,显著提高了感应电机的动静态性能。     

高频电压注入法的频率因素对转子位置观测器的影响分析

研究了在运用高频电压注入法进行初始位置判断时,高频电压信号的频率对估算器的影响。介绍了高频电压注入法估算转子初始位置的原理,推导了满足估算收敛的最小注入频率。通过理论和试验研究了注入频率对转子位置观测器估算精度及速度的影响,提出了注入频率合适的选取范围。试验证明,合理的截止频率与合适的注入频率能有效地平衡位置观测器的估算速度及精度。     

基于无差拍预测控制和扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统都要求具有良好的电流控制性能,因此对电流环的控制至关重要。为了提高电流的动态性能和鲁棒性,基于无差拍预测控制和扰动观测器提出了一种新的PMSM电流控制方法。利用预测控制动态性能好,易于数字实现等优点,基于无差拍原理设计了预测电流控制器,但该方法对电机模型及参数依赖较大。针对实际应用中由于建模误差及参数变化等产生的扰动,设计了一种简单的扰动观测器,并用于电流环的前馈补偿控制,有效地提高了系统的鲁棒性。基于d SPACE平台完成了试验验证。试验结果表明:所提出的电流控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。