永磁同步电机电流预测控制算法

在同步旋转轴系下,提出了一种基于无差拍算法的永磁同步电机离散化电流预测控制方法,来提高电机电流环的性能。基于电机数学模型,电流控制器根据电流给定和反馈值计算得到电压矢量,通过空间矢量脉宽调制模块将电压矢量转换为开关信号。引入了鲁棒电流预测算法,来减小预测模型参数误差对系统稳定性的影响。仿真和实验结果表明,与传统矢量控制相比,永磁同步电机电流预测控制算法有效地提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度。     

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。     

内模控制在电流调节器中的应用

在永磁同步电机(PMSM)的矢量控制中,电机的调速范围很宽时,电阻、电抗等参数对d、q轴电流的控制产生较大的误差,从而影响控制精度和动态响应速度。基于磁场定向的控制原理,提出了永磁同步电机电流调节器的内模控制(IMC)设计。用矩阵奇异值分析了IMC电流调节器的鲁棒性,并将其应用于永磁同步电机转子磁场定向的矢量控制中。对电流调节器的传递函数进行了仿真并用数字信号处理器(DSP)实现电机矢量控制的运行实验,实验表明,用IMC电流调节器实现的电机调速,能够获得良好的跟踪性能和较高的稳态精度。     

基于电感扰动的三相横向磁通永磁电机参数辨识与估算位置偏差修正

三相横向磁通永磁电机采用无位置传感器控制时,和永磁同步电机类似,位置偏差主要受到模型参数误差以及逆变器非线性等因素影响。该文依据估计直轴电流为0时的位置偏差方程,提出一种稳态工况下注入电感扰动的参数辨识方法以修正位置误差。该方法通过对观测器所用电感值施加扰动,构建非线性方程组,采用列文伯格-马夸特法求解,实现电感及永磁体磁链的准确辨识,并将辨识结果应用到观测器中,从而改善了无位置传感器运行的位置精度。仿真与实验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

永磁同步电机矢量控制双滑模模型参考自适应系统转速辨识

编码器的使用降低了永磁同步电机矢量控制系统的可靠性和耐用性,且某些场合无法安装编码器。理论上可以通过永磁同步电机的电压和电流实时计算出电机的转速和转子位置角度。该文提出了一种基于双滑模模型参考自适应系统(model reference adaptive system,MRAS)的永磁同步电机无位置传感器控制策略。其中,参考模型为永磁电机本身,可调模型为永磁电机电流模型。利用两模型输出的偏差构造了2个滑模面,将通过滑模算法获得的等效控制进行运算即可获得电机的转速和转子位置角度,并分别用于矢量控制系统的速度调节和坐标变换。在理论分析的基础上进行了仿真研究,仿真结果表明所提出的观测方法是有效的。     

基于参数在线辨识的高速永磁电机无差拍电流预测控制

针对无传感器表贴式永磁同步电机高速运行过程中电气参数摄动影响电流环性能和转子位置估计精度的问题，提出一种基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法。首先，为了提升电流环控制器的动态性能，结合永磁电机控制系统的特点，采用无差拍电流预测控制并进行模型参数敏感性分析。其次，针对多参数在线辨识存在的欠秩问题，提出在3种不同时间尺度下，采用基于神经元迭代求解的总体最小二乘法在线分步辨识电机定子电感、电阻和永磁体磁链。最后将辨识结果用于更新无差拍电流预测控制器及滑模观测器参数。实验结果表明，基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法能有效提高电流环控制器稳态性能及转子位置估计精度。     

一种SPMSM转子初始位置检测方法

提出了一种表贴式永磁同步电机(SPMSM)的电压矢量注入转子初始位置检测方法.在深入分析电机磁饱和凸极效应的基础上,建立了转子位置与注入电压响应电流的关系.通过综合平衡转子位置检测精度与检测效率,确定了合适的注入电压幅值、作用时长及位置角度步长.实验结果表明该方法能够根据驱动系统对转子初始位置检测的精度要求,准确地获取...     

基于EKF的无传感器永磁同步电机控制器设计

针对永磁同步电机在应用中需要安装传感器以及在无位置控制中由于dq轴电流的交叉耦合而影响到系统的动态性能问题,提出了基于扩展卡尔曼滤波观测器的无位置永磁同步电机及电流解耦控制策略的电机控制系统。详细阐述了永磁同步电机的扩展卡尔曼滤波状态观测器的设计,以及基于EKF观测出来的状态变量进行电压前馈补偿电流解耦控制。研究结果表明:扩展卡尔曼滤波状态观测器可以很好的观测出电机的转速与位置信息,电流解耦控制策略可以减少系统响应时间,降低系统稳态误差,提高了系统的动态性能,满足了无位置永磁同步电机在实际应用中的控制需求。     

不对称运行永磁直线同步电动机稳态性能计算

从相方程式直接导出不对称运行永磁直线同步电动机的稳态模型 ,提出“二端口线电压等效电路”的方法分析不对称稳态运行该电机的性能。较好地考虑了铁心开断、边端效应、补偿绕组、三相绕组电流不对称等影响。计算结果与实验值吻合。它适用于供电电源、励磁电势对称的永磁直线同步电动机稳态运行性能的准确计算。也可进一步应用于其它类型同步电机的稳态计算     

基于电流变化规律的PMSM初始位置检测方法

为解决现有永磁同步电机转子初始位置检测方法中算法复杂、运算量大、精度低等问题,对永磁同步电机在脉冲电压作用下的电流响应变化规律做了分析,研究了一种对电流响应累加的方法计算转子初始位置角。对静止状态的永磁同步电机施加6个基本空间电压矢量脉冲,检测它的电流响应;将电机每相绕组的6个电流响应值代数累加,根据累加值计算转子初始位置角。实验测量转子初始位置角误差小于±4°,检测算法简单、运算量小,工程实用性较高,适用于具有凸极特性的永磁同步电机。     

粘着控制中的交流永磁同步电机调速控制研究

交流永磁同步电机的模型参数辨识精度是影响电机矢量控制方法性能的关键.基于此,在交流永磁同步电机同步旋转坐标系的数学模型下,提出了一种交流永磁同步电机模型参数的辨识方法,采用直轴电流阶跃响应实验同时辨识定子电阻和直轴电感,脉冲电压实验检测交轴电感,速度驱动实验检测转子磁通.在电机模型参数辨识结果的基础上,讨论了基于矢量控制的交流永磁同步电机调速控制系统电流环和速度环的设计方法.在基于TMS320F2812 DSP的电力机车粘着控制实验平台上进行了实验研究.实验结果表明电机模型参数辨识方法的有效性,调速系统具有良好的动态和稳态性能.     

一种改进的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法

永磁同步电机的最大转矩电流比控制因可以降低电机的损耗而得到广泛应用。然而,传统的基于直接计算的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法受电机参数变化的影响较大,而传统的基于扰动观察法的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法无法兼顾动态特性和稳态性能。为了克服直接计算法和扰动观察法各自的缺点,提出了一种改进的基于扰动观察法的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法。所提方法既提高了系统的稳态精度,又提高了系统的动态响应速度,从而可实现高性能的最大转矩电流比控制。仿真试验验证了所提方法的有效性。     

永磁同步电机转子初始位置检测方法

针对永磁同步电机转子初始位置检测已有方法存在的电机"抖动"、对电机参数依赖性强、高频电流信号数学处理算法复杂等问题,提出一种基于高频电压信号注入法的永磁同步电机转子初始位置检测方法。该方法通过对三相高频电压信号的电流响应进行低通滤波,比较三相电流响应幅值的大小关系,依据转子位置角θ对三相高频电流响应信号幅值的调制规律,得到电机转子初始位置信息,最后利用电机磁路饱和效应区分电机转子NS极性。理论分析及实验表明,该方法能准确检测出电机转子初始位置信息,电机转子不会发生"抖动",检测方法对电机参数依赖性低,电流处理算法简单,不需要额外增加硬件电路,检测误差较小,可满足永磁同步电机的平稳起动要求。     

一种变增益宽速度范围的永磁同步电机无位置传感器控制

针对永磁同步电机宽速度范围的运行需求,提出一种变滑模增益参考自适应(MRAS)无位置控制技术。采用模糊控制器对PI参数的调整作用,可在电机高、中低速时都有良好的动稳态性能,抑制了角度的低速振荡并减小了高速延迟,提高了高速永磁同步电机宽速度域内的转子位置检测精确度。与传统PI模型参考自适应观测器相比,此方法更适合转速高、调速范围宽、反电动势系数小的高速永磁同步电机转子位置检测。     

无轴承永磁同步电机增磁调压转速控制策略

无轴承永磁同步电机控制系统存在由多因素引起的转矩脉动,且空载或轻载运行时电流跟踪性能差。基于旋转编码器,给出转子位置角可靠检测方法及转速优化计算公式。通过分析永磁同步电机数学模型,同时考虑无轴承电机负载效应,提出增磁控制与电压调节相结合对电机转速进行控制的策略,并给出其优化实现方法。实验结果表明,采用该控制策略,无轴承永磁同步电机的电机绕组电流脉动程度得到减弱,转速稳定性好、控制精度高,同时可改善其悬浮性能,是一种简捷、有效的无轴承永磁同步电机转速控制策略。     

一种永磁同步电机转子位置传感器零位偏差估计方法

永磁同步电机转子位置的精确检测是其高精度控制的前提。位置传感器安装偏差将引起转子机械角偏差,在多对极电机中将引起成极对数倍的电角度零位偏差。分析了电机反电动势的模型,分析了存在零位偏差时电机反电动势的解耦结果,并分析了该解耦结果进行零位偏差检测的原理,给出了实现方法。该方法可以精确地检测出转子位置零位。实验结果表明该方法具有较高的精度。     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。     

内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制EI北大核心CSCD

针对内置式永磁同步电机低速无位置传感器控制相关问题,在分析内置式永磁同步电机动态数学模型的基础上,提出了一种基于高频信号注入法的转子位置估计方法。通过向电机的控制电压中叠加一个三相对称高频电压信号,对三相电流响应信号进行带通滤波,得到高频电流分量,利用最小二乘算法提取三相高频电流响应的幅值大小,并经过特定算法提取出转子位置。该算法运算量小,估计误差低,易于实现,对电机参数变化不敏感,鲁棒性强,对一台内置式永磁同步电机无位置运行的实验结果表明转子位置提取算法的有效性,根据工作状态的不同,检测误差会有所不同,但误差限都控制在"6°(电角度)以内,平均检测误差都小于3°(电角度)。     

基于移动平均最小二乘法的永磁同步电机位置与转速检测方法EI北大核心CSCD

采用普通分辨率编码器的永磁同步电机在低速运行时会产生位置与转速检测的不精确现象。针对该问题,提出一种基于移动平均最小二乘法(least squares method,LSM)的永磁同步电机位置与转速检测方法。首先,分析传统移动LSM位置与转速检测误差的产生原因,在此基础上提出移动平均LSM位置与转速检测算法。当电机稳态运行时,采用移动采样窗口求取位置基函数;针对采样点不足的问题,通过扩大采样窗口增加采样点,提升位置基函数的计算准确性;在电机起动时,采用动态采样窗口对位置与转速进行检测,提升电机初始运行阶段的位置与转速检测精度。在11.7kW永磁同步电机驱动平台中的实验结果验证了该方法的有效性。     

永磁同步电机有限控集模型预测电流控制预测误差分析

在采用有限控集模型预测电流控制策略的永磁同步电机驱动系统中,预测模型使用的电机参数尤其是定子电感可能与实际值并不匹配,会造成模型预测控制算法存在预测上的误差,进而影响系统稳态控制性能。针对该问题,首先定义了预测误差作为评价指标,然后推导出电流预测误差的数学模型,理论分析表明预测模型使用的d、q轴电感值正向偏差和负向偏差对于d、q轴电流预测误差会产生不一样的影响,且负向偏差影响更大。实验结果验证了上述关于电流预测误差的理论分析,同时对相应的电流稳态跟踪误差进行了实验分析,显示出预测误差对于稳态跟踪性能的影响。得到的预测误差数学模型和分析结论能够为模型预测算法预测误差的降低和控制性能的提升提供理论指导。