采用扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机转矩控制

针对现有的永磁同步电机观测器精度低、参数易发散的问题,提出了一种采用衰减记忆卡尔曼滤波器的永磁电机直接转矩控制器。通过建立的永磁同步电机旋转坐标系下的状态模型,选取旋转坐标系下的电流、转子位置和转速作为状态变量,实现了电机转矩和磁链的衰减记忆卡尔曼滤波器估计系统。通过引入衰减因子降低过去量测值对系统的影响,改善了衰减记忆卡尔曼参数易发散的问题。仿真和实验结果表明该方法能够准确观测到电机转矩和磁链,在负载转矩突变时具有较强的鲁棒性和可靠性。     

永磁同步电机永磁体状况在线监测

提出一种基于卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁体磁场状况在线监测方法。通过选择磁场同步旋转坐标系下定子电流和永磁体磁链为状态变量，构建估算转子永磁体磁链幅值和方向的卡尔曼滤波器。该方法能准确跟踪永磁体真实状况，对电机参数不敏感，鲁棒性强。基于动态估算的电机永磁体磁链，可为永磁同步电机控制系统实时提供准确的转子磁链信息，提高系统控制性能和效率。同时，基于永磁体磁场状况的动态监测，可防止永磁电机失磁状况的恶化，降低不可逆失磁程度，提高系统可靠性。实验结果验证了方法的正确性和有效性。     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速估计方法研究

研究了利用扩展卡尔曼滤波器(extended kalman filter, EKF)对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)矢量控制系统进行参数精确估计的方法。通过引入定子电流和电压,在线估计电机的定子磁链、电机转速和转子位置,进而实现永磁同步电机的无传感器控制。仿真结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链,所构建的无速度传感器矢量控制系统具有良好的控制性能。     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链观测器

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器，获得直接转矩控制中需要的电机磁链信息，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链估算方法。选取定子固定坐标系下定子磁链、电机转速和转子位置为状态变量，电压和电流作为输入、输出量，建立估算定子磁链、电机转速和转子位置的EKF滤波器系统。采用空间矢量调制的直接转矩控制策略，有效减小了直接转矩控制方法的转矩脉动，并保持了功率器件恒定的开关频率。实验结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链，所构建的无速度传感器DTC控制系统具有良好的转速和转矩控制性能。     

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。     

基于卡尔曼滤波器的永磁同步电动机定子磁链观测研究

着重分析了卡尔曼滤波器的设计原理，并将该方法运用到永磁同步电动机直接转矩控制系统中。仿真结果证明该方法具有良好的观测效果，完全消除了常规电压积分磁链观测方法存在的直流偏移和累积误差等缺点。     

永磁同步电机直接转矩控制的磁链观测研究

对永磁同步电机直接转矩控制中磁链观测这一关键技术进行了研究,设计了一种新型磁链观测器——非线性正交反馈补偿磁链观测器,分析了其在永磁同步电机直接转矩控制中的优势,建立了基于Simulink（Matlab）软件的永磁同步电机直接转矩控制仿真模型,对所提出的磁链观测方案进行了仿真分析,仿真结果验证了该方案的可行性。     

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。     

自适应高阶滑模永磁同步电机永磁磁链观测

针对永磁同步电机(PMSM)用传统方法难以准确观测永磁体的失磁问题,讨论基于自适应非奇异终端滑模变结构的永磁磁链观测策略。依据永磁体失磁工况建立永磁同步电机数学模型,根据永磁同步电机失磁故障检测,构建自适应和非奇异终端滑模观测器,给出定子电阻自适应估计值,借助Lyapunov稳定性理论对观测器的稳定性加以证明,依据滑模变结构等值控制原理构造出永磁磁链算式。仿真实验验证了在改变定子电阻参数后,自适应高阶滑模永磁磁链观测器能准确地检测磁链参数。     

基于渐消卡尔曼滤波器的永磁同步电机的仿真

使用带渐消因子的自适应卡尔曼滤波构造了永磁同步电机的速度观测器.该滤波器根据永磁同步电机的输出,在线自适应调整渐消因子,从而使滤波器在电机模型存在误差或电机受到外扰的情况下仍收敛并保持最佳,同时具有高收敛速率的特点.最后对基于渐消卡尔曼滤波器的永磁同步电机进行仿真实验.仿真结果表明,该观测器能有效地实现电机的转速观测,具有良好的动、静态特性.     

一种永磁同步电机失磁故障容错预测控制算法

针对永磁同步电机失磁故障导致牵引系统带负载能力降低的问题,提出一种基于磁链在线检测容错预测控制算法。首先,根据永磁同步电机预测控制模型,详细分析了永磁体发生失磁故障对电流控制和电机运行状态的影响。其次,设计了基于滑模变结构的观测器,利用滑模变结构等值控制原理,建立了实时估计永磁体磁链算式。通过永磁体磁链算式,进而计算状态电流观测值。最后,提出了容错预测控制算法。该算法将状态电流观测值作为反馈量输入到容错预测控制器中,以使响应电流准确跟踪给定电流,从而达到容错控制的目的。通过仿真及实验验证,证明了所提算法的可行性和有效性。     

基于EKF PMSM定子磁链和转速观测直接转矩控制

针对传统直接转矩控制中存在电流、磁链和转矩脉动较大、及速度传感器的使用降低了系统可靠性、增加了系统成本等问题,提出基于扩展卡尔曼滤波器同时进行定子磁链和转速观测,实现了表面式永磁同步电动机无传感器直接转矩控制.该方法保持了直接转矩控制固有的转矩响应快和系统鲁棒性强的优点,降低了磁链和转矩脉动,并对电动机参数变化、负载扰动具有较强的鲁棒性,有效地改善了系统的动、静态运行性能,实验验证了该方法的可行性和有效性.     

面装式永磁同步电机无差拍直接转矩控制

为解决永磁同步电机传统直接转矩控制脉动大、开关频率不恒定,以及现有永磁同步电机无差拍直接转矩控制计算复杂、电压矢量解不唯一的问题,在电压源逆变器受限的情况下,针对表贴式永磁同步电机提出了一种简化无差拍直接转矩控制,计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现,保证逆变器开关频率恒定,该方法计算简单,无需计算二次方程。考虑到控制系统的延时,对电流进行预测计算,同时为提高定子磁链和电磁转矩的计算精度,设计采用观测器方法对定子磁链观测。仿真和实验结果表明,永磁同步电机的转矩和磁链脉动明显减小,动态性能好。     

永磁同步电动机的直接转矩控制

针对凸极转子结构的钕铁硼永磁同步电动机(PMSM)提出了直接转矩控制(DTC)方法,由于实现电机转矩和定子磁链的分别控制,并采用定子磁链滞环比较的电压矢量PWM逆变技术,提高了系统动态响应,并且算法也比较简单。     

基于空间解析模型观测器的永磁同步电机直接转矩控制算法优化

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩观测器误差较大引起的转矩脉动的问题,提出了一种基于空间解析模型的磁链和转矩观测器,并应用于基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制(SVPWM-DTC)中。通过有限元仿真获取磁链和转矩数值解,由该数值解推导了一种考虑电机空间谐波和磁饱和特性的磁链和转矩空间解析模型,构建了一种新型高精度的磁链和转矩观测器。仿真和试验对比表明,基于空间解析模型的观测器具有较高精度,能够有效抑制观测器误差导致的SVPWM-DTC转矩脉动。     

Elimination of Low-speed Vibration in Vector-controlled Permanent Magnet Synchronous Motor by Real-time Adjusted Extended Kalman Filter

The inaccuracy and delay of speed feedback cause a vibration problem when the permanent magnet synchronous motor runs at low speed. As the low-speed smoothness is a key point of many applications of the permanent magnet synchronous motor, this article solves this problem by adding a real-time adjusted extended Kalman filter to low-precision-sensor vector control. In the mathematical model, the estimated speed of the extended kalman filter is significantly impacted by the deviations of the resistance and magnetic flux rather than other parameters. Thus, under i_d = 0 vector control, a R_s-ψ_f-identifier is designed to calculate the values of the resistance and flux simultaneously with a small compensating i_d. This algorithm runs on the platform in real time. Finally, the experiment results validate that when the velocity reaches as low as 1 r/min, the proposed method eliminates the vibration problem in the low-precision-sensor permanent magnet synchronous motor.     

汽车ISA用PMSM DTC研究

为了提高汽车ISA用永磁同步电机的起动速度,并降低磁链和转矩脉动,提出直接转矩控制策略。在定子磁链旋转坐标系下,把影响磁链和转矩的电压分量进行解耦,通过比例控制器获得所需的电压矢量分量,然后应用空间电压矢量调制方法控制逆变器。该策略的比例调节电压环节易于实现,空间电压矢量调制方法则保证了功率器件的开关频率恒定。仿真和实验结果表明:该控制方式在保证系统具有良好动态性能的同时,稳态性能得到了较大提高,磁链和转矩脉动明显减小。     

永磁同步电机最优直接转矩控制

永磁同步电机转矩中定子磁链幅值和转矩角均为可控变量,直接转矩控制的实现方法不唯一。根据永磁同步电机定子磁链和转矩角均可控的特点提出了一种最优直接转矩控制方法。该方法不要求保持定子磁链幅值恒定,直接以转矩为最终控制目标选择最优电压矢量实现对电机转矩的直接控制,省去了传统直接转矩控制方法中的磁链环。实验结果验证了理论分析的正确性和转矩控制方法的可行性。     

内置式永磁同步电机的效率最优直接转矩控制

为提高内置式永磁同步电机驱动系统的运行效率,提出了一种内置式永磁同步电机的效率最优直接转矩控制方法。在建立计及定子铁心损耗的内置式永磁同步电机模型的基础上,分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链的关系,导出了不同运行工况条件下效率最优定子磁链幅值的计算式。通过动态调节定子磁链给定值,实现了内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率最优控制。实验结果表明,给出的优化控制策略在保持直接转矩控制快速动态响应特性的同时,可有效提高电机的运行效率。