基于EKF的感应电机无传感器矢量控制

介绍了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)实现感应电机转子位置和速度估计的方法。该方法通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流在线估计电机转子的位置和速度,实现了感应电机的无传感器矢量控制策略。感应电机无传感器矢量控制系统采用双闭环控制,仿真结果验证了该算法的可行性。     

动圈式永磁平面电机平稳起浮与下降无位置传感器控制策略

针对动圈式永磁平面电机无位置传感器控制起浮过程中出现的误差过大、抖动以及下降过程中撞击定子表面等问题,分析了在实时电流分配策略下动子的移动过程,提出了"假气隙点"概念,推导出了"假气隙点"位置与期望气隙点位置的数学关系表达式和动子起浮至期望气隙点和下降至零高度的时间计算积分公式,并给出了平稳起浮和下降控制策略。"假气隙点"现象表现为动子停留在零位置时,对线圈分配"假气隙点"恒定电流,在此电流驱动下动子运行至期望气隙点处速度为0;动子悬浮在期望气隙点位置时,对线圈分配"假气隙点"恒定电流,在此电流驱动下动子运行至零位置处速度为0。控制策略利用上述现象,通过切换电流使动子在零位置和气隙点之间平稳移动。仿真结果表明,动子运行误差、抖动很小,证明了控制策略的正确性。     

基于低阶串行双扩展卡尔曼滤波的永磁直线同步电机无速度传感器控制策略

首先,基于三相永磁直线同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,推导出系统的三阶状态方程,实现基于扩展卡尔曼滤波算法的动子速度估计;然后,分析传统扩展卡尔曼滤波算法的计算过程,针对其实时线性泰勒近似是在上一周期的最优估计处完成,因而具有一定滞后性的缺陷,提出一种低阶串行双扩展卡尔曼滤波算法,通过两个低阶扩展卡尔曼滤波算法串行执行,在当前周期的最优估计处完成泰勒近似,提高状态估计精度;最后,仿真和实验结果表明,提出的基于低阶串行双扩展卡尔曼滤波器的无速度传感器控制策略,相比于常规扩展卡尔曼滤波器无速度传感器控制方法具有更高的速度估计精度。     

永磁直线同步电机全速无位置传感器控制

针对永磁直线同步电机无位置传感器控制时,单一的位置估计算法难以在宽范围内精确估计动子速度和位置信号的问题,为了进一步适应直线电机往复运动、速度变化范围大的特点,提出了高频信号注入法和增广扩展卡尔曼滤波算法复合的估计算法。在起动和低速时采用高频信号注入法,在中高速时采用增广扩展卡尔曼滤波法,在过渡区域采用高频信号注入法和增广扩展卡尔曼滤波算法融合的方法,实现从零速到高速全速范围内高精确度无位置传感器控制。仿真和实验结果表明,基于该复合算法的无位置传感器控制系统在全速范围内都具有良好的动态响应特性。     

基于dSPACE的永磁同步电机转子位置和速度估计方法

讨论了基于dSPACE实现永磁同步电机转子位置和速度估计的方法。通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流，采用扩展卡尔曼滤波在线估计电机转子的位置和速度，实现了PMSM的无传感器控制。实验结果验证了该方法消除了无传感器控制策略的缺点，具有较好的控制效果。     

基于dSPACE的永磁同步电机转子位置和速度估计方法

讨论了基于dSPACE实现永磁同步电机转子位置和速度估计的方法.通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流,采用扩展卡尔曼滤波在线估计电机转子的位置和速度,实现了PMSM的无传感器控制.实验结果验证了该方法消除了无传感器控制策略的缺点,具有较好的控制效果.     

直驱永磁同步风力发电机无位置传感器控制

为了在无位置传感器的情况下,实现对直驱式永磁同步风力发电机的矢量控制,研究用简化卡尔曼滤波器进行电机转子位置和转速估计的方法.选取转子位置和转速作为状态变量,两相定子电流作为输入,建立了基于简化卡尔曼滤波器的永磁同步发电机状态估计离散模型,采用转子磁场定向的控制策略,实现了无位置传感器矢量控制.仿真结果表明:这种方法能够准确估计出电机的转子位置和转速信息,动静态性能良好,并基于此实现了最大功率追踪控制.     

无位置传感器表面式永磁同步直线电机初始位置估计新方法

由于表面式永磁同步直线电机没有凸极性,无位置传感器控制时,估计动子初始位置非常困难。该文针对表面式永磁同步直线电机,提出了一种新的初始位置估计方法。在电机静止时,给电机注入幅值和相位可以控制的电压矢量。保持电压矢量一定的幅值不变,使其相位以较低的频率旋转。电压相位和电机直轴重合时,产生的电磁推力超过负载阻力,电机有一微动,由于反电势的作用电流就会降低,通过检测电流矢量的变化来估计动子的初始位置。这种估计方法不受电机参数的影响,也不需要增加任何硬件。仿真和实验表明给电机注入可控的电压矢量可以估计出动子初始位置,实现零速平稳起动。     

基于UKF的永磁同步电动机无传感器矢量控制研究

针对扩展卡尔曼滤波状态估计为有偏估计,对模型误差鲁棒性差等问题,将无轨迹卡尔曼滤波引入永磁同步电动机控制中,研究了基于无轨迹卡尔曼滤波的永磁同步电动机无传感器矢量控制策略,利用永磁同步电动机dq坐标系下的非线性模型和无轨迹卡尔曼滤波技术建立了无轨迹卡尔曼观测器,该观测器不需要电机机械参数和电机转子初始位置信息,可以实时估计电机定子直轴电流、定子交轴电流、转子位置和转速.仿真研究表明,所设计观测器能准确估计电机直轴电流、交轴电流、转子位置和转速,具有较好的速度响应特性,并对转子初始位置误差具有较快的收敛特性.该观测器也对系统参数摄动、外部干扰、测量误差、过程噪声和测量噪声具有很强鲁棒性.     

基于脉振高频注入法的零低速永磁直线同步电机无位置传感器控制

针对零低速下永磁直线同步电机（PMLSM）的无位置传感器控制方法存在精度低、稳定性差、算法复杂等问题,提出了一种改进的脉振高频注入法的无位置传感器控制方法。在利用PMLSM饱和凸极性进行初步位置估计的基础上,提出了特殊位置校正和磁极判断的方法,从而简便地获得较为准确的动子位置,实现PMLSM零低速下的无位置传感器运行。在此基础上,利用Simulink对PMLSM无位置传感器控制进行仿真建模,并搭建样机试验平台进行试验验证。通过仿真和试验结果表明,所提方法可以准确、快速地检测出PMLSM动子初始位置和低速运行时的动子位置,保证电机平稳起动运行,且具有良好的位置估计精度和动态性能。     

基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制

在永磁同步电机无位置传感器控制系统中,设计了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的永磁同步电机(PMSM)转子位置估算算法,代替机械式的位置传感器对电机转子位置及转速进行实时检测,实现无位置传感器控制,给出了算法的递推过程和永磁同步电机模型,并对该算法进行了简化分析。经仿真与实验表明基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制算法具有良好的动静态性能、转速辨识能力,且具有良好的鲁棒性,能够在各种运行情况下正确估算转子位置以及电机转速,控制性能优越。     

波浪发电系统无速度传感器功率优化控制

波浪发电系统中的速度位置传感器工作环境恶劣,为此提出基于扩展卡尔曼滤波算法的无速度传感器方案。以永磁同步直线电机的电压电流参数为输入,基于预测和更新2个阶段,建立扩展卡尔曼滤波观测器系统,估算发电系统速度和位置。通过分析波浪能量转化装置的相幅特性,确定波浪能功率提取最大化工况下的最佳电磁力,并作为系统控制目标,通过空间矢量调制的电流控制策略实现系统控制。仿真结果表明,所提控制方案动态特性好,速度和位置观测误差小,鲁棒性强,功率优化策略效果显著。     

基于UKF的永磁同步电机无位置传感器控制研究

提出了一种基于Unscented Kalman非线性滤波（UKF）的永磁同步电机无位置传感器控制方法。利用易于检测的电机端电压和端电流,采用UKF算法实时地估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统转速反馈信号和矢量变换角度。永磁同步电机无位置传感器转速控制仿真结果表明．本文提出的估计算法既具有较高的估计精度又具有相对少的计算量,可以满足永磁同步电机伺服系统无位置传感器控制需要。     

基于改进式反电动势法的直线游标永磁电机无位置传感器控制

直线游标永磁电机兼具高效率、低成本和大推力的优点,适合于轨道交通等长行程应用领域,但其位置传感器需沿轨道铺设,成本非常高。研究了一种基于反电动势的动子位置估计方法,实现该类电机的无位置传感器运行。采用定子磁链角与负载角相减的途径估计动子位置,估计的动子位置经锁相环得到动子速度,并构建了仿真模型。基于直线游标永磁电机系统进行了实验研究。当被控对象速度在0~1.5 m/s范围内,动子位置估计误差在±5°范围内,速度估计误差在±0.01 m/s范围内。仿真和实验研究验证了所提出的动子位置估计方法的可行性和实用性。     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器矢量控制

为实现永磁同步电机(PMSM)的无传感器控利,引入扩展卡尔曼滤波对转子位置和转速进行估计,该算法通过测量电机端电压和定子电流在线估计转子位置和速度.为提高PMSM转速估计精度,以两相静止坐标系下考虑转动惯量的PMSM实际模型为递推估计对象,搭建转速、电流双闭环的无传感器矢量控制系统.仿真结果表明,系统状态估计精度较高、运行稳定、超调小、动静态性能良好.     

一种动圈式磁悬浮永磁平面电机实时电流分配策略

研究永磁平面电机三相线圈在Halbach型永磁阵列中所受推力/转矩的数学模型,针对磁悬浮平面电机具有6个运动自由度的特点,提出了产生悬浮力和水平推力的实时电流控制策略。该策略根据期望的悬浮力和水平推力可以方便地确定线圈阵列中各线圈中的电流,避免了矩阵求逆运算,运算简单、便捷,可以满足运动控制实时性需要,而且每个单元中三相线圈电流之和等于0,从而简化了驱动电路,减低了硬件成本。在此基础上,分别对悬浮力和水平推力电流分配方式进行了有限元仿真,仿真结果验证了电流分配策略的正确性。     

基于EKF的永磁同步电动机无位置传感器控制研究

提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的永磁同步电机无位置传感器控制系统.利用易于检测的电机端电压和端电流,采用EKF算法实时估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统反馈信号和矢量变换角度.转速和电流控制器均采用PI控制,转速控制器输出作为电流控制器的参考信号,电流控制器产生SPWM逆变器的控制信号.仿真和实验结果表明EKF能在宽的转速范围内对系统的状态做出精确稳定的估计,基于EKF的永磁直线电机无位置传感器驱动系统具有良好的动态响应特性.     

带定位力补偿的扩张观测器磁通切换永磁直线电机无位置传感器控制策略

为了提高磁通切换永磁直线(LFSPM)电机无位置传感器控制性能,同时针对该电机双凸极结构引起的定位力较大的缺陷,提出一种带有定位力补偿的扩张观测器无位置传感器控制策略。首先,建立合成反电动势模型,研究通过将反电动势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的动子位置估算方法,同时为提高观测精度,将两相静止坐标下电流状态方程的反电动势作为系统干扰,通过扩张状态观测器进行准确估计,并采用归一化的正交锁相环来获得动子位置信息,在此基础上,给出自适应滑模速度控制器的设计方法,利用电流谐波注入法对观测的定位力进行前馈补偿,以便消除因定位力时变引起的动子速度和位置估算稳态误差,提高滑模控制抗扰性能。仿真结果表明,系统扰动观测值在能够快速准确地跟踪实际值的同时进一步抑制位置估算误差,基于AD5435半实物装置搭建硬件电路,实验结果进一步验证了所提方法的有效性,实现了LFSPM电机在不同工况运行条件下的无位置准确跟踪。     

带有相电压补偿基于EKF的无传感器感应电机转速估计

在VSI系统中,由于死区时间、传递环节以及VSI非线性特性使实际相电压与目标相电压产生误差而导致相电流的畸变,影响了基于扩展卡尔曼滤波转速估计方法的精度,从而提出带有相电压补偿的基于扩展卡尔曼滤波算法的无传感器感应电机转速估计方法。首先对相电压进行补偿,通过简单硬件电路实时地对VSI的输出进行反馈,得到精确的补偿电压幅值。同时,利用经过滤波的励磁电流分量、转矩电流分量对相电流进行重建,准确地对电流方向进行判断,得到相电压补偿极性;再利用补偿后的相电压和相电流进行基于扩展卡尔曼滤波的转速估计。仿真和实验结果验证了带有相电压补偿的基于扩展卡尔曼滤波的转速估计结果比传统转速估计结果具有更高的精度。     

无位置传感器无刷直流电机三闭环控制系统

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在传统的转速电流双闭环控制的基础上,增加了功率抑制闭环,构成三闭环控制系统,针对换相转矩脉动提出了分阶段控制策略,有效减小了电机换相转矩脉动和母线换相电流脉动。首先建立无位置传感器无刷直流电机模型,给出功率抑制闭环的控制方法以及数学公式。然后建立三闭环控制模型,通过仿真结果验证了理论分析的结论。最后通过实验验证此控制策略可以将样机转矩抑制在额定转矩附近波动,无明显换相转矩脉动产生。结果表明,与传统的控制方法相比,提出的方法抑制换相转矩脉动的效果更佳。