感应电机模型参考模糊自适应矢量控制系统研究

针对基于转子磁链模型参考自适应法的感应电机矢量控制系统性能受转子参数影响较大的问题,分析磁链观测器对转子参数的敏感性,提出了一种基于转子参数辨识和模糊控制的感应电机无速度传感器控制方法。该方法通过基于定子电流模型的模型参考模糊自适应系统来估计电机转速和转子参数,其中转速自适应率采用参数自调整模糊控制方法进行设计,并在线辨识转子参数,以提高转速和磁链的观测精度、减小参数摄动影响。仿真结果表明该系统具有较强的鲁棒性和自适应性。     

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。     

感应电机双滑模面变结构MRAS转速辨识

为了研究感应电机无速度传感器磁场定向控制系统,基于变结构控制和自适应控制理论,提出一种双滑模面变结构模型参考自适应观测器,用于感应电机的转速辨识.该方法将变结构和模型参考自适应系统进行有机的整合,选择转子磁链电压模型和电流模型分别作为参考模型和可调模型,采用两模型输出的偏差构造了两个滑模面,利用代数计算方法获得转子估计速度.理论分析和仿真结果表明:所提出的感应电机转速辨识方法具有较高的转子磁链观测准确度,改善了转速估计的动静态性能;对于参数变化具有很强的自适应能力,同时算法简单,适用于实时应用.     

长电缆供电大功率感应电机定子电阻鲁棒磁链观测方法

在长电缆供电的感应电机驱动系统中,由于控制器与电机距离过远,通常采用无速度传感器的控制方式。长电缆增大了感应电机的定子侧阻抗,尤其是数量级地增大了等效定子电阻,使定子电阻的温漂对磁链观测的影响增大,降低了磁链观测器的性能。针对长电缆供电的感应电机驱动系统,提出了一种定子电阻强鲁棒的磁链观测方法。该方法对传统的混合模型磁链观测器进行改进,采用一种对定子电阻完全鲁棒的模型参考自适应速度观测器获知转速,同步使用电流模型计算转子磁链,并使用此磁链计算过程代替原有的电流模型。该磁链计算过程对定子电阻完全鲁棒,因而提高了观测器对定子电阻的鲁棒性。硬件在环测试结果验证了该方法的可行性和有效性。     

基于定子磁场定向的感应电机无速度传感器控制研究

针对定子磁链U一I观测模型在电机低速运行时失效的问题,在感应电机定子磁场定向控制基础上,用一种阈值可变的改进型积分器算法进行定子磁链观测,并对转速进行估算,构成无速度传感器的速度闭环控制.在自行设计构建的dSPACE试验平台上,对所提方案进行了低速空载及负载条件下的实验研究.实验结果表明转速估算值与实际值相一致,系统具有优良的动、静态控制效果.     

直接转矩控制系统参数在线辨识的研究

本文提出了一种应用于无速度传感器直接转矩控制系统的电动机参数在线辨识方案。采用模型参考自适应系统,注入磁链扰动,实现了同时对感应电机定、转子电阻参数的在线辨识和对磁链、转速及转矩的状态观测,使系统在电机参数发生显著变化时仍然保持良好的控制特性。与全阶状态观测器相比,本文采用交互式观测器,大大简化了算法,并通过在变频器样机中的应用,验证了其可行性和效果。     

电动汽车感应电机DTC变结构双模糊控制

电动汽车感应电机传统直接转矩控制驱动系统存在转速自适应性能差和低速转矩脉动等问题。针对这些问题,提出一种基于转速、磁链和转矩变结构模糊控制的感应电机直接转矩控制驱动系统。采用速度模糊自适应PI控制实现电动汽车变负载下转速的稳定控制,采用磁链和转矩变结构模糊控制解决转矩的脉动问题。仿真和实验结果表明:该系统磁链和转矩得到了更精细的控制,降低了低速转矩脉动,同时转速模糊控制使电动汽车获得较好的驱动自适应控制性能。     

基于自适应转子电阻估计器的感应电机逆解耦控制

提出了一种具有自适应转子电阻估计器的感应电机的逆解耦控制方法.首先通过非线性状态反馈获得感应电机的逆系统,将感应电机这个多变量、非线性、强耦合的对象动态解耦成转速与转子磁链两个二阶子系统;然后,采用模型参考自适应系统（MRAS）理论来设计转子电阻估计器,在线估计时变的转子电阻,从而保证在整个电机运行区域内,转速与磁链之间的输入输出解耦关系不变;最后,分别设计线性控制器对转速与磁链子系统进行闭环控制.仿真结果表明,提出的控制方案具有优良的动态和静态性能,且对电机参数变化具有强鲁棒性.     

基于直接转矩控制的高性能磁链观测与速度观测

提出了一种高性能的定子磁链和转子磁链的观测方法，并在转子磁链的基础上估算出电机转速，最后将结合磁链观测的速度估计器应用到无速度传感器直接转矩控制系统中。仿真和实验结果表明，这种观测方法能够提高速度的观测精度，增强系统的鲁棒性，并使直接转矩控制系统的低速性能得到较大提高。     

基于自适应观测器的感应电机无速度传感器矢量控制

交流电机无速度传感器矢量控制既保持了矢量控制的优良特性,又克服了速度传感器带来的不利影响,是实现低成本、高可靠性和高性能交流调速系统的有效途径.对以自适应观测器为基础的感应电机无速度传感器矢量控制系统进行研究,建立了感应电机转速自适应全阶磁链观测器模型,设计出以估算转速实现闭环控制的无速度传感器矢量控制系统,以TMS320F2810 DSP为控制核心进行了物理实验,并与基于电压电流混合模型的无速度矢量控制方案进行了比较,实验结果表明该控制系统性能良好,具有更高的稳速精度.     

基于转速动态估计器的无速传感器感应电机矢量控制系统

介绍了一种直接转子磁场定向无速度传感器的感应电机矢量控制系统.该系统使用定转子自适应磁通观测器和转速动态估计器来估算转子磁通和转速,有三个PI控制器分别控制转速、转矩和磁通的电流分量,输出电压空间矢量控制电机.仿真结果表明,该系统具有较好观测精度和鲁棒性,动态和稳态性能也较好.     

基于定子电流矢量定向的异步电机转子磁链估计器及其应用研究

异步电机矢量控制的关键问题在于精确地估计转子磁链。然而，传统的磁链估计器的精度会因定子或转子电阻的摄动而降低。文中提出了一种基于定子电流矢量定向的转子磁链估计器。该新型估计器不包含定转子电阻，可以避免电阻参数摄动对估计精度的影响。开环和闭环的仿真结果表明，该估计器具有相当高的精度，并且在定转子电阻大幅度摄动时，估计结果几乎不受影响，显示出比传统的磁链估计器更强的抗扰动能力。     

基于转速动态估计器的无速度传感器感应电机矢量控制系统研究

介绍了一种直接转子磁场定向无速度传感器的感应电机矢量控制系统。该系统使用定转子自适应磁通观测器和转速动态估计器来估算转子磁通和转速 ,有三个PI控制器分别控制转速、转矩和磁通的电流分量 ,输出电压空间矢量控制电机。仿真结果表明 ,该系统具有较好观测精度和鲁棒性 ,动态和稳态性能也较好     

转子磁链误差对感应电机观测器稳定性影响

利用转子磁链电压模型研究转子磁链误差对感应电动机全阶转速自适应转子磁链观测器稳定性影响.通过研究观测器等效误差系统前向通道传递函数正实性,得到观测器在ω1-ωs平面中稳定区域边界方程.提出不舍纯积分器的新型转子磁链误差模型,通过分析该模型对线性化等效转速控制系统开环零点分布影响,研究不同工况下观测器稳定区域分布.研究结果表明增大转子磁链误差能够扩大稳定区域,所提出的模型解决了低速再生发电工况时观测器稳定问题,但在低速电动工况时观测器不稳定.仿真结果表明组合应用不同转速自适应律观测器在所有工况下均能稳定.     

异步电动机自适应矢量控制系统

针对经典的矢量控制系统中磁链观测器的参数偏差影响系统稳态性能和动态性能的不足,提出了把自适应控制融合到矢量控制当中的策略,设计了转子磁链自适应观测器,得出了异步电动机的转子磁链自适应观测器的算法,构成转速与磁链闭环的矢量控制系统.仿真结果表明,该系统具有一定的鲁棒性和较好的稳、动态性能.     

Adaptive sliding mode observer for induction motor using two-time-scale approach

This paper presents an original method for the design of a robust adaptive sliding mode current and flux observer for induction motor drive using two-time-scale approach. This approach, based on the singular perturbation theory, decomposes the original system of the observer error dynamics into separate slow and fast subsystems of lower dimensions and permits a simple design and sequential determination of the observer gains. For the proposed observer, the rotor speed signal is assumed to be available. The stator currents and rotor flux are observed on the stationary reference frame using sliding mode concept, and the adaptive rotor time-constant is derived from Lyapunov stability theory using measured and estimated currents and estimated rotor flux. The control algorithm is based on the indirect field-oriented sliding mode control to keep the machine field oriented. The control-observer scheme seeks to provide asymptotic tracking of speed and rotor flux in spite of the presence of an uncertain load torque and unknown value of the rotor resistance. The effectiveness of this control algorithm has been successfully verified through computer simulations.     

考虑磁链饱和影响的无速度传感器交流电机控制算法研究

当交流电机气隙磁通发生饱和时,常规的自适应速度估算法无法避免由于电感量的非线性变化带来的影响。提出了一种新型的复合算法,不仅能对电机转速进行识别,而且还能对电感非线性变化进行估算。该算法由定子电压方程和转子磁链观测器的对磁链估算的差值构造而成。还介绍了对传统算法校正方法,以提高速度算法在磁链饱和下的估算精度。最后对本算法进行了仿真和实验研究。     

Nonlinear adaptive state-feedback speed control of a voltage-fed induction motor with varying parameters

An adaptive nonlinear-state-feedback speed control scheme of a voltage-fed induction motor has been developed in which the control of torque and flux is decoupled. The inputs to the control algorithm are the reference speed, the reference flux, the measured stator currents, the measured rotor speed, the estimated rotor flux, and estimates of the rotor resistance, stator resistance, and load torque, which may vary during operation. The controller outputs are the reference stator voltages in rotor-flux rotating reference frame. An accurate knowledge of the rotor flux and machine parameters is the key factor in obtaining a high-performance and high-efficiency induction-motor drive. The rotor flux is estimated using the induction-motor rotor-circuit model. Although the estimated rotor flux is insensitive to the stator-resistance variation, it does depend on the rotor resistance. A stable model reference adaptive system (MRAS) rotor-resistance estimator insensitive to stator-resistance variation has been designed. Stable stator-resistance and load-torque MRAS estimators have also been developed. These estimators have been developed to constitute a multi-input-multi-output (MIMO) decoupled-cascade structure control system. This simplifies the design problem of the estimators for a stable operation from a MIMO design problem to a single-input-single-output (SISO) design problem. The continuous adaptive update of the machine parameters and load torque ensures accurate flux estimation and high-performance operation. Simulation and experimental results are presented to verify the stability of the induction-motor drive in various operating modes.     

MRAS-based sensorless control of a vector controlled five-phase induction motor drive

Multi-phase ac motor drives are nowadays considered for various applications, due to numerous advantages that they offer when compared to their three-phase counterparts. In principle, control methods for multi-phase machines are the same as for three-phase machines. Variable speed induction motor drives without mechanical speed sensors at the motor shaft have the attractions of low cost and high reliability. To replace the sensor, information of the rotor speed is extracted from measured stator currents and voltages at motor terminals. Vector controlled drives require estimating the magnitude and spatial orientation of the fundamental magnetic flux waves in the stator or in the rotor. Open-loop estimators and closed-loop observers are used for this purpose. They differ with respect to accuracy, robustness, and sensitivity against model parameter variations. This paper analyses operation of an open-loop and model reference adaptive system (MRAS)-based sensorless control of vector controlled five-phase induction machine with current control in the stationary reference frame. The MRAS-based sensorless operation of a three-phase induction machine is well established and the same principle is extended in this paper for an IRFOC five-phase induction machine. Performance, obtainable with hysteresis current control, is illustrated for a number of operating conditions on the basis of simulation results. Full decoupling of rotor flux control and torque control is realised. Dynamics, achievable with a five-phase vector controlled induction machine, are shown to be essentially identical to those obtainable with a three-phase induction machine. Experimental verification is also provided.