基于扩张状态观测器的永磁电机电流预测控制

针对永磁同步电机传统无差拍电流预测控制中系统参数失配以及模型不确定性带来的电流扰动问题,提出基于扩张状态观测器的电流预测控制算法.在传统无差拍电流预测控制算法的基础上,建立包含交、直轴电流和内、外扰动量的扩张状态观测器数学模型.引入权重因子,通过交、直轴电流观测值对预测控制中的参考电流进行修正,利用观测获得的控制系统扰动量对电机的参考电压进行修正.开展所提算法和传统的预测控制算法的实验对比研究.实验结果表明,采用该方法能够有效地减小系统电流环扰动和转矩波动,提高稳态转速精度.     

基于扰动观测器的电动助力转向系统用永磁同步电机鲁棒预测电流控制

为了提高电动助力转向系统中永磁同步电机的电流跟踪性能,采用了无差拍控制策略,但传统无差拍控制的稳定性和控制精度受系统延时和电机参数摄动及其他扰动的影响。因此,提出了一种基于扰动观测器的鲁棒预测电流控制(ARPCC)算法。该算法在无差拍控制基础上增加了电流观测器和扰动观测器,电流观测器预测电机电流,补偿控制延时,扰动观测器通过估计系统扰动提高电流观测和控制精度。仿真和试验结果表明:该算法可以显著提高电流跟踪的稳态性能和动态性能。     

永磁电机增量式直接预测速度控制

直接预测速度控制是实现永磁电机高性能无级联速度控制结构的理想方案,为解决其存在的在线计算负担重、控制自由度受限问题,基于此针对两电平电压型逆变器驱动的永磁电机系统,提出一种增量式直接预测速度控制策略,以期提升电机系统的转速动态控制性能.在所提出策略中,首先,为降低算法在线计算量,根据增量式预测模型建模理论,构建出低复杂度增量式速度预测模型,可在线实现宽时域内的多步速度预测,以增强算法稳定性. 其次,为增加算法控制自由度,扩充虚拟电压矢量至算法控制集,并设计出与之配合的边界矢量合成方法和两阶段穷举寻优方法,以尽可能的降低穷举次数,可以较低的计算量筛选出最优输出电压矢量. 在增量式速度预测模型和扩张控制集的辅助下,所提出策略可在不显著增加在线计算量的基础上,保证算法具备较为优良的转速动、静态性能. 实验结果表明,相比于传统策略,所提出控制策略不仅能够实现对参考转速的无静差平稳跟踪,且转速动态调控能力更优,并具备一定的参数鲁棒性.     

并联型有源电力滤波器的电流跟踪控制实现方法

在传统的无差拍电流跟踪控制基础上,提出了一种改进的无差拍电流跟踪控制方法.该法首先采用线性预测方法,在当前时刻预测出有源电力滤波器在下一时刻的输出电流参考值,然后用有源电力滤波器的离散化电流跟踪控制数学模型计算出脉冲宽度调制信号的占空比.这样就弥补了传统的无差拍控制方法因算法复杂导致计算延时的不足.同时,在有源电力滤波器系统投入逆变运行前,采用直流侧电容预充电和使直流侧电压线性增加的方法,防止启动时产生直流侧冲击电流;采用直流侧电压比例-积分控制方法,使得系统在逆变过程中,直流侧电压大小只在一定范围内波动.而且,此控制策略在基于数字信号处理器TMS320LF2407A的硬件平台上得以实现,并对有源电力滤波器在投入运行前后的系统网侧电流波形进行了实验分析.实验结果表明,所提的电流跟踪控制和直流侧电压控制方法可以使有源电力滤波器有效滤除电网中的谐波电流.     

有源电力滤波器的空间矢量控制策略的研究

为了改善有源电力滤波器的补偿性能,提出一种基于电压空间矢量的无差拍控制方法.该控制方法利用无差拍控制算法实现对指令电流的快速、准确跟踪并得到参考电压矢量,再结合SVPWM算法准确地跟踪参考电流,丰富了控制系统的功能.最后基于MATLAB对电压空间矢量的无差拍控制方法进行仿真,仿真结果表明该电流控制方法的可行性和有效性.     

基于EKF算法的交流永磁无刷同步电机参数辨识

用扩展的卡尔曼滤波算法(EKF)对表贴式交流永磁无刷同步电动机进行动态参数估计,根据电机控制系统中传感器检测到的电机定子电流、电压和转子的位置、转速等信号,推算电机定子绕组的电阻和转子的主磁通值,经过对电机模型和卡尔曼算法的分析,给出了电机控制系统的全阶卡尔曼滤波模型和经过简化处理后的降阶估计模型,用降阶的简化模型对系统进行估计后,得到了定子电阻和转子主磁通的结果,并分析了定子电阻和转子磁通估计值和实际值之间的误差,以及估计值随电机转速和负载大小变化的曲线.电机用脉宽调制(PWM)的电压源逆变器供电,用TMS320F2812系列数字信号处理器(DSP)作为控制芯片,用矢量控制的策略对电机进行转速控制.     

黑箱系统的一种简便自适应预测控制策略

采用一种输入输出增量式一元线性回归模型作为黑箱系统的预测模型，应用投影算法估计模型参数．该模型将对象输出增量分解为2个分量：一个为非零控制增量作用下的强制分量，另一个为控制增量为零时的自由分量，是一种非齐次时变线性模型．此外，应用广义预测控制理论，提出了一种基于该模型的自适应多步预测控制策略，导出了基于该模型的多步最优预测算式和最优控制律．该控制策略不仅具有广义预测控制的强自适应能力和强鲁棒性，且模型参数少，算法简单，适用于黑箱系统的控制．仿真结果表明该控制策略是有效的。     

异步电机调速系统基于灰色预测的模糊PI控制

针对传统PI控制的不足,将基于转速误差灰色预测的模糊PI控制引入异步电动机调压调速系统中,提出了一种计算简便的控制方法。该方法利用GM(1,1)模型预测转速误差,并采用模糊控制器对PI参数进行实时在线自调整,改善了系统的控制性能。仿真结果表明,在给定转速和负载转矩变化的情况下,该方法较传统的PI控制具有更好的控制效果。     

基于DSP的PMSM系统的预测控制研究

研究了一种基于TMS320LF2407A为控制芯片的永磁同步电机(PMSM)调速系统,分析了其控制策略.将预测控制方法应用于PMSM的闭环控制,以固定频率采样定子电流,按电机模型计算出下一采样时刻逆变器的最优控制电压矢量,从而通过预测下一时刻实际定子电流去追踪下一时刻参考电流.与现有预测控制方法相比,该方法具有对PMSM模型的精度要求低、系统算法简单和鲁棒性强的特点.     

异步电机定子电流内模自适应控制及实现

针对转子磁场定向下的异步电机定子电压方程中存在着励磁电流和转矩电流分量的交叉耦合,使得转矩电流的调节受到励磁电流的影响,提出了异步电机定子电流的内模自适应控制及其在转子磁场定向矢量控制中的实现方法.根据内模控制(IMC)原理设计异步电机电流调节器,用矩阵奇异值分析了IMC电流调节器的鲁棒性;用最小二乘法对模型参数进行辨识;将其应用于异步电机转子磁场定向的矢量控制中.通过对电流调节器传递矩阵函数的仿真及用DSP实现的异步电机矢量控制,验证了自适应IMC电流调节器的良好性能.     

An Improved Deadbeat Predictive Current Control Method for SPMSM Drives with a Novel Adaptive Disturbance Observer

To improve the dynamic performance of conventional deadbeat predictive current control (DPCC) under parameter mismatch, especially eliminate the current overshoot and oscillation during torque mutation, it is necessary to enhance the robustness of DPCC against various working conditions. However, the disturbance from parameter mismatch can deteriorate the dynamic performance. To deal with the above problem, firstly, traditional DPCC and the parameter sensitivity of DPCC are introduced and analyzed. Secondly, an extended state observer (ESO) combined with DPCC method is proposed, which can observe and suppress the disturbance due to various parameter mismatch. Thirdly, to improve the accuracy and stability of ESO, an adaptive extended state observer (AESO) using fuzzy controller based on ESO, is presented, and combined with DPCC method. The improved DPCC-AESO can switch the value of gain coefficients with fuzzy control, accelerating the current response speed and avoid the overshoot and oscillation, which improves the robustness and stability performance of SPMSM. Finally, the three methods, as well as conventional DPCC method, DPCC-ESO method, DPCC-AESO method, are comparatively analyzed in this paper. The effectiveness of the proposed two methods are verified by simulation and experimental results.     

定桨距变速风力发电机组的控制策略研究

提出定桨距变速风力发电机组的串级控制。外回路根据机组的运动方程采用自适应最优模糊控制,给出发电机电磁转矩设定值,实现参考转速的渐进跟踪。算法综合考虑风力发电机组的机械特性和电气特性,系统辨识作为控制算法的一部分自动执行。内回路基于双馈发电机的定子磁场定向矢量控制系统模型,结合动态线性化和反馈稳态解耦技术,提出发电机有功、无功功率的预测函数控制。采用 PI 控制与本文的控制策略作对比仿真,结果表明提出方法的有效性。     

IPMSM定子电流最优控制策略仿真研究

针对内埋式永磁同步电动机(IPMSM)给出了d-q轴数学模型,分析了基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的IPMSM定子电流最优控制策略.采用最大转矩/电流比(MTPA)和Open-loop Flux-weakening控制算法,给出其参考电流调节器、电流解耦控制器等模块的实现方法,并在Matlab/Simulink环境下构建了基于该控制策略IPMSM调速系统的仿真模型,并在此基础上进行了大量仿真研究.仿真结果表明,电流矢量的波形变化轨迹满足最优定子电流矢量轨迹的变化趋势,系统能够平稳运行,并具有较好的动、静态特性.     

永磁同步电机无传感器转速和位置控制方案

根据测量和观测的定子电流、电压和磁链，提出了一种永磁同步电动机无传感器控制方案.对两相定子电压和电流进行测量和离散处理，在静止坐标系中通过计算磁链及其导数来估计转子位置和速度.转子位置角用于控制器中产生定子电流指令控制逆变器的滞环电流控制器.仿真结果证实了这种方法的可行性，该方法适合于从静止到额定转速的闭环控制，同时可消除由于积分导致的磁链漂移问题.     

改进型永磁同步电机模型预测转矩控制

针对传统模型预测转矩控制存在的在线计算量大、最优权重系数难以确定等问题,提出一种改进型永磁同步电机模型预测转矩控制方法。通过在d-q旋转坐标系下建立表贴式永磁同步电机模型,由预测转矩控制目标确定模型预测所需的参数预测值,将转矩和磁链进行标幺化处理,并将转矩误差和磁链误差转换成转矩误差率和磁链误差率,再加入磁链约束方程得到无权重系数的代价函数。同时采用简化电流预测的计算方法,降低预测过程中的核心计算量。仿真结果表明,所提方法在保证控制性能的同时可以显著降低系统在线计算量,而且谐波幅值显著降低,改善了波形质量,提高了电压利用率。     

车用永磁同步电机MT坐标系下DTC控制

针对直接转矩驱动技术在电动汽车动力系统应用中存在的低速转矩脉动和该动力系统对恒功率调速范围要求较高的问题,提出了一种新型永磁同步电机MT坐标系下直接转矩控制系统.该系统工作在与定子磁链同步旋转的参考坐标系中,采用改进式MTPA控制实现参考磁链的计算,利用定子磁链控制器所产生的磁链误差积分实现磁链估算.采用不同的电压矢量对逆变器的电压饱和所产生的磁链估算误差进行补偿,从而提高磁链估算精度.仿真结果表明,该系统有效减小了低速转矩脉动,拓宽了调速范围.     

基于在线粒子群优化方法的IPMSM驱动电流和速度控制器

利用在线粒子群优化方法(particle swarm optimization, PSO)设计内埋式永磁同步电动机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)电流和速度控制器。在该驱动系统中,空间矢量调制技术产生两电平逆变器开关控制信号。为了更加真实地模拟实际运行环境,仿真试验中考虑了逆变器的非线性特性,如死区时间、触发信号门槛值以及开关器件的电压降落。电机驱动系统中的PI控制器参数采用在线PSO算法进行实时调节,采样周期设为100 μs,硬件试验平台为DSPACE1104,且优化的目标函数值可以根据系统的动态和静态运行情况而改变。指令信号采用一阶阶跃信号。将PSO算法与传统的PI控制方法进行仿真和试验比较,结果表明采用PSO方法具有更好的鲁棒性和动态特性。     

滞环容差自适应算法的直接转矩控制研究

传统感应电机直接转矩控制(DTC)系统的滞环控制器为Bang-Bang控制, 其滞环容差保持不变, 因此低速下被调节的磁链和转矩具有较大脉动. 为改善转矩和磁链响应, 在传统滞环比较器基础上, 提出了一种滞环容差自适应调节控制方法, 通过对转矩或磁链误差的当前采样值和历史采样值以及滞环比较历史输出值的综合比较, 得到当前滞环输出控制信号, 并充分利用零电压矢量和反向电压矢量, 达到满意控制效果. 仿真结果表明该算法不仅能有效降低定子磁链和转矩脉动, 也能够有效降低开关频率, 提高了逆变器效率.     

基于PCH控制的永磁同步电动机自适应L2扰动抑制

针对隐极永磁同步电动机（permanent magnet synchronous motors,PMSM）速度控制易受定子电阻、定子电感、负载转矩变化的影响,采用端口受控哈密顿（port—con—trolled hamiltonian,PCH）控制与自适应L2扰动抑制相结合的方法设计了PMSM的速度控制器。应用L2增益控制原理对负载扰动进行有效地抑制,在L2增益控制的基础上,引入自适应方法,减小PMSM定子电阻和电感变化的影响。文中建立了基于状态误差PCH控制的PMSM自适应L2扰动抑制仿真模型。仿真结果表明,用L2扰动抑制可以对负载扰动进行有效抑制,更好的减小误差,获得的效果更佳。