基于分数阶滑模观测的感应电机无速度传感器矢量控制

针对感应电机无速度传感器矢量控制中速度和磁链的观测问题,设计了一种感应电机速度和磁链的分数阶滑模观测器,该观测器综合了分数阶积分和滑模控制的优点。观测器以定子电流观测误差构成滑模面,根据李雅普诺夫定理证明了观测器的收敛性和稳定性,并设计了分数阶滑模控制律。将该观测器应用到了感应电机矢量控制系统中,实现了无速度传感器矢量控制。仿真试验表明,分数阶滑模观测器能有效减小滑模观测中的抖振,对磁链和速度有较高的动态辨识能力。而且,无速度传感器矢量控制系统在全速范围内较好的动态和稳态性能。     

六相感应电机的矢量控制研究

在分析六相感应电机数学模型的基础上,对基于转子磁链定向的六相感应电机调速系统的矢量控制进行了研究。在控制过程中,通过坐标变换得到定子电流的转矩分量和励磁分量;利用两个调节器分别对两个电流分量进行调节,从而实现对电机磁场和转矩的控制。在MATLAB/Simulink环境下,利用按转子磁链定向的矢量控制原理,设计六相感应电机的转速控制器、磁链控制器和转矩控制器,进行六相感应电机矢量控制的动态仿真。仿真结果证明:基于此算法的六相感应电机控制系统,能很好地跟踪速度给定和期望的转子磁链,具有较好的动态与静态响应能力。     

基于自抗扰的感应电机无模型预测电流控制

针对采用传统比例积分(proportional integral, PI)控制算法的感应电机在面对复杂扰动时控制性能降低的问题,基于矢量控制系统,提出了感应电机的自抗扰(active disturbance rejection control, ADRC)无模型预测控制(model-free predictive control, MFPC)方法。首先,结合转速环和磁链环数学模型,设计了转速环和磁链环的ADRC控制器,对负载变化和内参摄动产生的内外扰动进行观测并补偿。其次,为避免内环控制器对电机参数的依赖,基于无模型控制原理,建立了dq电流环的超局部方程,将控制量之外的变量视为干扰量,并引入非线性扩张状态观测器估计干扰量。最后,结合预测控制思想设计了电流环控制器,得到开关状态作用于逆变器。仿真与实验结果表明提出的算法相对PI算法有更好的抗扰性和鲁棒性,可以有效提高感应电机的动态和稳态性能。     

基于滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制

提出了一种定子磁链滑模观测器,该观测器以定子电流和磁链作为状态变量,利用电流观测误差对定子磁链观测值进行校正,采用李雅普诺夫理论证明了观测器是渐近收敛的。设计了基于定子磁链滑模观测器的感应电机无速度传感器的直接转矩控制系统,将磁链估计值用于对转速进行实时估计。实验结果表明,采用滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,具有转矩动态响应快,转速控制精度高和调速范围宽的特点。     

异步电动机三闭环模糊PI矢量控制方法研究

针对异步电动机矢量控制因电动机参数和负载变化使其性能变差的问题,设计了转矩环、磁链环、转速环三闭环模糊PI矢量控制系统。以速度误差和速度误差变化率作为模糊控制器的输入,大偏差时采用模糊控制,小偏差时采用PI控制。仿真结果表明,相比于传统的矢量控制系统,三闭环模糊PI矢量控制系统具有良好的动、静态性能以及较强的鲁棒性。     

无速度传感器下的五相感应电机三次谐波电流优化控制

针对五相集中整距绕组感应电机,通过注入三次谐波电流来优化气隙磁密分布和定子电流波形,有效提高铁心利用率和功率密度。采用带定子电阻辨识的滑模观测器,实现宽范围的无速度传感器运行,并且将得到的转子磁链用于直接矢量控制,保证电机在瞬态过程中有较好的动态性能。传统谐波注入电流方式仅关注气隙磁密分布,忽略了定子电流畸变,该文采用的方法同时将气隙磁密和定子电流优化成平顶波。构建一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统,实验结果证明了无传感器下谐波优化控制策略的可行性。     

基于矢量控制的异步电机自抗扰控制

针对异步电机矢量控制系统在负载变化和电机参数变化时转速易受较大影响的问题,研究了采用自抗扰控制器(ADRC)对负载扰动和电机参数变化进行估计和补偿的方法。根据自抗扰控制器的数学特征和异步电机的数学模型,采用扩张状态观测器(ESO)对电机模型的参数摄动和变量耦合项进行观测并补偿,确定了矢量控制系统中自抗扰转速环控制器、自抗扰磁链环控制器、自抗扰d轴电流环控制器和自抗扰q轴电流环控制器的形式。仿真和实验结果表明,与传统的比例积分控制器(PI)相比,ADRC控制器对系统负载扰动和电机参数变化具有较好的鲁棒性和动态性能。     

基于模糊控制器的直线电机矢量控制系统研究

针对直线感应电动机多变量、非线性、强耦合的控制对象特点,将模糊控制策略应用到转差频率型直线感应电动机矢量控制系统中。采用磁链开环、速度和电流模糊控制的双闭环控制系统,速度和电流调节器采用自调整模糊控制器。对电机在起动和突加负载情况下进行了仿真,结果表明：采用模糊控制双闭环实现的直线电机转差频率型矢量控制系统比PI控制系统具有更强的鲁棒性,系统的稳态性能和动态性能大大提高。     

感应电机滑模观测器矢量控制系统研究

研究了一种基于滑模观测器的感应电机无速度传感器矢量控制技术。根据感应电机两相α-β静止坐标系下数学模型的特点,设计了一种电流型滑模观测器。利用李亚普诺夫稳定定理,分析和证明了此观测器的稳定性,并在此观测器的基础上,根据等效控制的概念,估算了电机转子磁链和转速。仿真结果表明,基于滑模观测器的感应电机无速度传感器矢量控制技术对于电机启动和突加负载转矩时均能呈现很好的调速性能。     

永磁同步电机SVM-DTC系统的多滑模变结构控制

直接转矩控制(DTC)是一种高性能的控制方法,通过两个滞环控制器实现对转矩和磁链的控制,响应速度快,鲁棒性强,但导致了电流和转矩的波动。通过空间电压矢量合成任意空间电压矢量,形成基于空间电压矢量调制的直接转矩控制系统(SVM-DTC系统),能进一步减少电流和转矩的波动。本文运用滑模变结构控制理论,在SVM-DTC系统基础上,构建基于转速、磁链、转矩三滑模变结构控制器的永磁同步电机SVM-DTC系统,在保留SVM-DTC动态性能的情况下,提高了电机的低速性能,减小了转矩脉动和电磁噪声,仿真和实验结果验证了该方法的可行性。