感应电机直接转矩控制系统的新型滑模定子磁链观测器

为提高定子磁链的估计精度,改善直接转矩控制驱动系统的性能,提出了一种新型定子磁链滑模观测器。采用Lyapunov稳定性理论证明了观测器是稳定的。该观测器的实现无需电压信息,对电机参数变化具有强鲁棒性,即使在电机低速运行区依然能够提供精确的磁链估计值。仿真结果验证了基于该观测器的感应电机直接转矩控制系统具有优良性能。     

新型锁相环定子磁链观测器

在交流电机转矩控制系统当中，需要对电机输出电磁转矩进行观测。准确观测定子磁链是实现转矩精确观测、控制的必备条件。传统磁链观测大都采用对电压积分求得磁链的方法，这种方法会因为直流量偏差的引入而导致积分器饱和。近来提出一种基于锁相环原理的电机定子磁链观测器，可以消除积分飘移以及滞后现象。但是这种磁链观测器只能在静止两相坐标系下对交流电压输入进行观测，而且电机低速运行时的磁链位置观测性能很差。该文提出了一种新型的基于锁相原理的磁链观测器，极大地改善了低速时观测器的稳定性，可以在旋转坐标系下对直流旋转电压进行磁链观测。仿真和试验都验证了这种磁链观测模型的稳定性以及对输入电压的快速跟踪能力。     

基于全阶闭环磁链观测器的感应电动机直接转矩控制

磁链观测是实现高性能电机传动系统的关键环节,在研究传统直接转矩控制系统定子磁链观测方法的局限性的基础上,设计了全阶闭环磁链观测器并就简化极点配置作了分析。运用该磁链观测器实现了全速度范围,尤其在极低速时的定子磁链进行了准确观测。仿真和实验结果表明此方案对定子磁链的观测效果明显优于传统的观测方法,降低了稳态时转矩、磁链和速度的波动,并对电机参数的变化具有良好的鲁棒性。     

优化反馈补偿闭环定子磁链观测器

针对纯积分定子磁链观测器存在的直流偏置与积分漂移问题,对反馈闭环磁链观测器进行了优化,设计了一种改进的反馈补偿闭环磁链观测器。该观测器先利用磁链与反电动势两矢量的正交关系,控制二者的夹角余弦值为零,再通过简单的乘法运算,实现对磁链的动态补偿,从而得到正确的积分结果。理论分析显示,积分结果中的直流分量能够得到完全消除,同时仿真结果证明了,改进观测器的良好性能以及理论分析的正确性。     

基于定子磁链电压模型的感应电动机新型控制策略

针对感应电动机调速系统,基于定子磁链的电压模型提出了一种新型控制策略,实现了对电磁转矩和定子磁链模值的动态控制,调速系统的控制部分主要由转速调节器、转矩调节器、磁链调节器和定子电压计算模块等组成。根据转矩调节器和磁链调节器的输出值,定子电压计算模块计算出定子电压矢量,使电磁转矩和定子磁链模值跟踪各自给定值的变化。这种控制策略的特点是结构简单,计算量小。仿真结果验证了这种新型控制策略的有效性。     

基于U-I模型的感应电机定子磁链观测方法研究

深入分析了传统的基于U-I模型的感应电机定子磁链观测方法的局限性,详细探讨了基于坐标变换的饱和反馈双积分器的补偿原理和相关参数的选取原则.理论分析和仿真结果表明,正确选取反馈通道的限幅阀值,该积分器可以在有效抑制饱和与直流漂移的同时,完全补偿相位和幅值误差.实验结果进一步证明了该方法的可行性、有效性和正确性.     

直接转矩控制定子磁链观测新方法

直接转矩控制中定子磁链的观测极为重要,目前主要采用u-i模型来计算磁链。由于u-i模型与定子电阻有关,在低速时定子电阻压降影响了磁链的观测精度,严重时会导致控制系统失灵。这里从电机数学模型出发,推导出新的磁链计算公式,该公式不含有定子电阻参数,并通过Matlab仿真研究和样机实验验证了该方法的正确性和可行性。     

一类感应电机定子磁链观测方法的原理分析与应用

针对感应电机无速度传感器控制系统中的定子磁链观测,以一类带饱和反馈环节的积分器为研究对象,详细分析了其工作原理。通过严谨的数学推导,结合Saber软件中的仿真研究,总结了其优点和局限性。指出基于坐标变换的饱和反馈积分器作为一种结构简单,易于实现的定子磁链观测器,当其饱和阈值取值与参考磁链值相等时,能够在有效抑制输出的直流偏移时,完全补偿估算幅值和相位的偏差。将其应用于实际系统。取得了良好的观测结果。     

基于二阶滑模观测器的感应电机转子磁链观测

实现矢量控制的基础是准确获得转速和转子磁链信息,本文提出了一种基于二阶滑模观测器的转子磁链观测方法。将构造的滑模观测器作为模型参考自适应系统(MRAS)的参考模型,将磁链的电流模型改造为该中间变量的可调模型,且其可调量为转速变量,进而构造出MRAS,实现对转速的观测。在此基础上,完成转子磁链的计算,并得到转子磁链角度,实现基于直接磁场定向的感应电机矢量控制。中间量的构造有效避免了传统MRAS中的纯积分问题,便于算法的实施;二阶滑模观测器有效地削弱了一阶滑模观测器存在的抖振扰动,并且参数具有较强的鲁棒性。仿真结果表明该转子磁链观测器具有较高的观测精度,且对外部扰动和转子电阻变化具有较强的鲁棒性,提高了系统的动稳态性能。     

基于新型定子磁链观测器的直接转矩控制

文中提出一种基于转子位置的面贴式永磁同步电动机的定子磁链估计方法。该方法从转子的位置信息和定子电流预测定子的磁链。给出了磁链观测器的数学模型，并在空间矢量调制直接转矩控制（SVM-DTC）策略中对该磁链观测器与常规电压积分式观测器进行了比较研究。仿真与实验结果表明，采用该观测器的SVM-DTC可以在2％-100％额定转速内稳定运行，电流波形畸变小，转矩性能优越，而采用常规电压积分式观测器的SVM-DTC在转速低于15％额定转速已不能稳定运行。     

一种低速下磁链观测补偿的新方法

在电压模型磁链观测中,常用一阶惯性环节代替纯积分环节,解决直流偏置和初始值等问题。但低速时在磁链观测上的误差,会直接影响直接转矩控制系统的效率和性能。本文从理论上和仿真上对低速下的磁链和转矩的观测误差进行了分析,提出了一种新型的在低速下采用电压模型观测异步电机定子磁链的补偿方法。该方法采用检测电机定子电流在低速下对滤波器截止频率进行动态调整的补偿方法,给出了原理框图和实现方法。在数字控制系统中,该补偿方法具有简单、容易实现的优点。并对补偿前后的观测结果进行了仿真比较和试验。仿真和试验结果表明经补偿后直接转矩控制系统的低速性能有十分明显的提高,从而证实了该补偿方法的有效性。     

Compensation of stator iron loss of vector‐controlled induction motor using robust flux observer

A new vector control system of an induction motor is proposed in this paper to reduce the influence of iron loss, which has been difficult to deal with. Recently, many methods have been proposed to improve the accuracy of torque control, concentrating on the identification of parameters and the adjustment of the controllers. But, it is necessary for experts to tune parameters initially in those methods. The new method can reduce the influence of iron loss by using a robust flux observer. By adding current decoupling control for compensation of the iron loss, a vector control system with high torque linearity can be constructed. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 137(3): 59–66, 2001     

一种异步电机定子磁链弱磁控制方法

本文提出了一种电动汽车用异步电机的定子磁链弱磁控制方法,通过引入定子参考电压与逆变器能提供的电压值的比较,确定电机的运行区域,进而确定能够输出最大转矩的励磁电流,再结合给定转矩求出定子磁链参考值。本方法采用定子参考电压与母线电压对应值的比较,仅需简单计算即能实现恒转矩、恒功率、降功率区域的平滑过渡。在逆变器和电机的电压、电流能力一定时,能够输出最大转矩。无需转子磁链定向,适用于定子磁链控制的场合。通过动态调整转矩给定限制值可保证电机稳态运行不过流。仿真和实验结果证明了本方法的有效性。     

一种基于新型积分算法感应电机定子磁链估算方法的研究

提出了一种基于新型积分算法的异步电机定子磁链估算方法。该方法有效地解决了纯积分算法的初值不可知及积分溢出问题,且估算精度高。新型算法由数值积分、减法和乘法等基本环节构成,运算量小、易实现。仿真和实验结果表明,新型磁链估算方法在估算值的精度方面明显优于传统采用低通滤波器的方案,易于在工程实践中应用。     

感应电机直接转矩控制系统

为了确定影响感应电机直接转矩控制系统稳态性能的主要因素,使用自己开发的仿真软件包进行了仿真实验分析,指出了定子电阻、磁链滞环容差和转矩滞环容差是影响感应电机直接转矩控制系统性能的三个主要因素.定子电阻主要对磁链轨迹影响较大,磁链滞环容差和转矩滞环容差主要影响定子电流谐波和电机转矩,并提出了一些补偿措施.这些结论为进一步改进系统性能提供了一些依据.     

电机磁链神经网络观测器的研究

为提高电机磁链观测器的观测性能,实现磁链的准确观测,提出一种RBF神经网络定子磁链观测器.采用RBF神经网络重构基于电压模型的带幅值和相位补偿的变截止频率定子磁链观测器,使磁链观测器的截止频率能跟随电机定子电信号频率的变化而变化.RBF神经网络磁链观测器实现了变截止频率,结构简单,自适应能力强,无直流偏移和初始相位问题...     

一种新的异步电动机调速系统的混合控制方法

矢量控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)是目前高性能异步电动机调速系统中的两种主要控制方法.研究和工程实践表明,这两种方法各有优缺点,国内外很多学者也提出了很多方案,试图改进和完善这两种控制方法.本文从全新的思路出发,尝试把这两种方法结合到一个控制系统中,取长补短,形成一种新的混合控制方法.该方法使用户可以根据实际运行的不同需要,在线灵活地切换到合适的控制方法(FOC或DTC),以提高控制性能.为了实现两种控制方法之间的平滑切换,本文把传统的PI控制器改造成可重置PI控制器.仿真和实验结果表明,这种可重置PI控制器可以有效减少FOC和DTC切换时造成的系统波动,同时能保持原有控制系统的性能,提高了本文提出的混合控制方法的实用价值.     

Modified direct torque control method for induction motor drives based on amplitude and angle control of stator flux

This paper proposes design and implementation of a direct torque controlled induction motor drive system. The method is based on control of separation between amplitude and angle of reference stator flux for determining reference stator voltage vector in generating PWM output voltage for induction motors. The objective is to reduce electromagnetic torque ripple and stator flux droop which result in a decrease in current distortion in steady-state condition. In addition, the proposed technique provides simplicity of a control system. The direct torque control is based on the relationship between instantaneous slip angular frequency and rotor angular frequency in adjustment of the reference stator flux angle. The amplitude of the reference stator flux is always kept constant at rated value. The system has been implemented to verify its capability such as torque and stator flux responses, stator phase current distortion both during dynamic and steady state with load variation, and low speed operation.