PMSLM的无差拍预测电流控制研究

传统的无差拍预测电流控制的永磁同步直线电机(PMSLM)驱动系统,采用一个采样周期进行双步计算的方式补偿时延问题,具有动态性能好、稳态精度高等优点,但对参数偏差导致的系统参数扰动,没有较好的解决方式。在此提出一种PMSLM的无差拍预测电流控制算法,考虑到电机的电气时间常数远小于机械时间常数,利用相邻周期的电压预测方程来消去参数扰动和反电动势分量,实现对参数扰动的实时补偿。实验结果表明,所提算法计算量小,有效地减小了参数扰动对电流预测精度的影响,实现了对电流的快速准确跟踪。     

PMSM无模型滑模转速无差拍电流预测控制

针对传统永磁电机调速系统易受到参数摄动影响而导致控制精度下降的问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的永磁同步电机(PMSM)无模型滑模转速无差拍电流预测控制策略。首先用参数摄动下的PMSM调速系统数学模型归纳出系统对应的超局部模型,然后结合无差拍预测控制思想设计了电流环控制器,采用两步预测算法解决了传统无差拍算法存在的延时问题,并且提出校正算法进一步抑制实际的预测误差;利用变速率指数滑模趋近率设计了新型无模型滑模速度控制器,减弱抖振的同时提高了系统响应速度;并设计ESO对参数失配和扰动进行估计和补偿。最后,通过仿真与半实物实验验证了所提控制策略的有效性。     

基于无差拍预测控制和扰动观测器的永磁同步电机电流控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统都要求具有良好的电流控制性能,因此对电流环的控制至关重要。为了提高电流的动态性能和鲁棒性,基于无差拍预测控制和扰动观测器提出了一种新的PMSM电流控制方法。利用预测控制动态性能好,易于数字实现等优点,基于无差拍原理设计了预测电流控制器,但该方法对电机模型及参数依赖较大。针对实际应用中由于建模误差及参数变化等产生的扰动,设计了一种简单的扰动观测器,并用于电流环的前馈补偿控制,有效地提高了系统的鲁棒性。基于d SPACE平台完成了试验验证。试验结果表明:所提出的电流控制方法能实现电流的快速跟踪控制,而且具有较强的鲁棒性。     

基于扩张状态观测器的级联无刷双馈电机并网同步和发电鲁棒预测电流控制

级联无刷双馈电机无需电刷和集电环，具有电流谐波小、维护成本低等优点，在风力发电等领域具有广阔的应用前景。目前，级联无刷双馈电机常用的控制方法有矢量控制和无差拍控制，当控制器中使用的电机参数由于温度、饱和等因素与实际值不同时，控制效果均有不同程度的恶化。为了克服这一问题，该文提出一种基于扩张状态观测器的级联无刷双馈电机鲁棒预测电流控制方法，同时适用于并网同步和发电过程。该方法基于超局部模型使用扩张状态观测器来估计系统的动态部分和总扰动，并进一步结合无差拍控制，实现控制绕组电流的快速准确控制。与传统的矢量控制和无差拍控制进行了比较，实验结果表明，该方法不仅在电机参数准确时有良好的稳态和动态性能，在电机参数变化时同样能保持较好的控制效果，具有较强的参数鲁棒性。     

基于ESO的PMSM二阶滑模无差拍预测电流控制

针对永磁同步电机(PMSM)传统矢量控制系统的比例积分(PI)控制器易受电机参数和负载扰动的影响,导致调速系统鲁棒性差的问题,提出了一种基于扩张状态观测器(ESO)的PMSM二阶滑模无差拍预测电流控制(DPCC)策略。首先设计了基于ESO的二阶滑模速度控制器,并运用李雅普诺夫函数证明了其稳定性,在消除抖振的同时,提高了速度控制器的鲁棒性;然后,在电流环控制器中,采用DPCC,结合ESO对总扰动量D进行估计并分别对d轴和q轴进行补偿,提高了电流环的鲁棒性;最后进行了仿真和半实物实验验证,仿真及实验结果表明所提算法能够实现快速精确控制,明显提高了系统的鲁棒性。     

基于扰动观测器的永磁同步电机鲁棒电流预测控制

针对传统的矢量控制电流环动态性能差、PI参数设定繁琐且精度低等缺点,对电机的无差拍电流预测控制展开了研究,然而传统无差拍电流预测控制缺少反馈校正的模块,因此其抗干扰性能力差。为减小电机参数扰动的影响,引入了鲁棒电流控制策略并加入了扰动观测器,通过前馈补偿与反馈补偿相结合的方式消除系统的扰动量,从而提高控制系统鲁棒性。通过在Simu l i n k环境下搭建仿真模型,验证了理论的正确性。仿真结果表明,设计的电流控制算法具有良好的静态和动态控制性能。     

超高速低载频比下永磁同步电机无差拍电流控制

基于数字控制的超高速电机驱动系统具有运行速域宽、载频比低的特性，采用传统无差拍控制已不能保证其电流环在高速区域的控制性能及稳定性。针对上述问题，通过在Z域构建超高速电机电流环复矢量等效模型，分析了低载频比下等效延迟项对无差拍控制系统稳定性的影响；推导了无差拍控制近似离散模型误差及参数失配误差解析式并对其定量分析。提出一种适用于超高速电机低载频比运行的改进型方法：一方面采用基于离散滑模观测器的电压前馈补偿方案，有效加强了系统抗模型误差和参数扰动的鲁棒性；另一方面将观测器控制函数与扰动量引入电流预测模型，并对时间延迟附加项修正补偿，有效消除了系统延迟的综合影响。最后，仿真和实验验证所提理论及方法的正确性。     

采用定子电流与扰动观测的永磁同步电机改进预测电流控制

提出了一种采用定子电流和扰动观测补偿的改进预测电流控制(PCC)算法。理论上永磁同步电机PCC具有优异的控制性能,但现实系统中离散采样延时与电磁参数时变等问题使得原理上基于模型的预测电流控制器的控制品质严重恶化。设计了龙伯格(Luenberger)状态观测器实现对定子电流与参数扰动的观测,并应用于补偿和改进经典的无差拍预测电流控制器。将观测到的当前时刻的定子电流替代当前时刻的采样电流用于反馈控制,以补偿采样延时;运行过程中电磁参数的变化使得模型参数失配,其影响以电压扰动的形式被观测出来,并补偿到预测控制输出的电压指令中。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

基于非线性扰动观测器的永磁同步电机单环预测控制

为改进永磁同步电机控制系统的动态性和鲁棒性,降低控制器参数调整难度,提出了一种基于广义预测控制和非线性扰动观测器的转速–电流单环控制方法。首先,根据永磁同步电机的连续时间模型,通过非线性广义预测控制理论,设计了显式单环预测控制器。然后,针对系统中的电磁和机械参数变化、负载扰动等非匹配扰动,设计了非线性扰动观测器估计系统所有扰动,用于前馈补偿控制,并证明了系统的稳定性。另外,基于无差拍原理设计了电流限幅控制环节,以保证单环控制下电机工作于电流约束内。最后,仿真和试验结果表明,提出的方法动态性能好、超调小,对负载和参数变化抗扰性强,而且控制器只需简单调节预测时域和观测器增益,为工程实现提供了有效途径。     

基于增量模型的永磁同步直线电机鲁棒预测电流控制

为了解决永磁同步直线电机预测电流控制对电机参数的依赖,提出一种鲁棒增量式预测电流控制算法。通过建立永磁同步直线电机增量式预测模型来克服电机磁链变化的影响,并详细分析了增量预测模型对电机参数敏感性。为提高电流带宽,对增量式预测电流控制进行一拍延时补偿。针对电感不匹配引起的电流预测误差,提出一种新型滑模观测器来观测电压扰动值并将扰动前馈补偿,从而实现精准电流控制。实验结果表明所提方案可有效地提高系统鲁棒性,具有较好的效果。     

无模型固定时间滑模的PMSM变权预测电流控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统易受电机参数和负载干扰的问题,提出无模型固定时间滑模速度调节的PMSM变权预测电流控制。首先,基于改进的非线性固定时间快速幂次趋近律设计了无模型固定时间滑模速度控制器,并利用扩张状态观测器(ESO)估计和补偿综合扰动项,从而提高了速度环的快速性和鲁棒性,同时减少了抖振。然后,为了综合解决传统的电流环无差拍预测控制电流跟随性与鲁棒性问题,设计了一种无差拍预测电流与滑模预测电流变权复合式电流控制器,有效地保持了电流快速跟随,并增强了电流环的鲁棒性。最后,仿真和半实物实验结果表明了所提控制策略的有效性。     

永磁同步电机新型无差拍直接转矩控制

针对传统无差拍直接转矩控制中电机内部参数摄动对给定电压矢量的影响,提出一种基于滑模扰动观测器补偿的永磁同步电机无差拍直接转矩控制策略。首先,结合滑模控制理论,分别构建了d,q轴滑模扰动观测器,对参数摄动引起的d,q轴电压变化量进行观测,将其补偿至给定d,q轴电压,提高系统对参数摄动的鲁棒性。其次,对q轴滑模扰动观测器进行了重构,在对q轴参考电压扰动补偿的同时对转子磁链进行了有效辨识。试验结果验证了新型控制策略的有效性和实用性。     

永磁同步电机改进无差拍电流预测控制

永磁同步电机数字控制系统的电流预测控制,具有动态响应快、开关频率恒定、适于数字实现等特点。基于拉格朗日插值的无差拍预测控制算法,对电机电感参数失配比较敏感。为此,提出一种改进无差拍预测控制算法,修改了电流偏差约束条件和输出电压预测方法。利用根轨迹法分析了算法鲁棒性与电感参数失配的关系。在电机电感参数发生失配情况下,能够维持系统稳定,实现电机电流的闭环控制,使实际电流跟随给定,提高了算法的鲁棒性。仿真和实验结果验证了分析设计的可行性和有效性。     

并网逆变器的预测偏差电流无差拍控制策略

针对传统并网控制策略对电流采样精度要求高的缺点,在无差拍控制理论基础上,提出预测偏差电流的概念,将预测偏差电流取代传统无差拍控制的反馈量得到一种新的并网控制策略.与传统的无差拍控制相比,该控制策略仅需采集电网电压即可实现单位功率因数并网运行,无需采样并网电流瞬时值,避免了因电流采样误差导致的系统稳定性与可靠性问题.仿真...     

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。     

基于电流观测器的三相变流器重复控制方法

提出一种基于电流观测器的三相变流器重复控制方法,采用简单的电流观测器模型,通过对每个控制周期中输出电流增量的状态反馈,可有效消除数字延时的影响,并自动补偿由于电压预测偏差、死区时间和模型参数偏差等造成的波形畸变和相位偏移,真正实现在每个控制周期的结束时刻使实际电流跟踪到其给定值,在计算量增加不大的条件下,保持传统无差拍控制快速响应的特点,并对数字延时以及模型参数具有很好的鲁棒性。     

基于龙伯格扰动观测器的永磁同步电机PWM电流预测控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)PWM电流预测控制中电机参数扰动造成的电流静差及振荡问题,提出基于龙伯格(Luenberger)观测器的PWM电流预测控制。首先,将系统参数扰动引入到电机电压方程,构建在参数扰动中拥有优良性能的Luenberger观测器来观测系统扰动。其次,离散化Luenberger扰动观测器,通过极点配置分析系统稳定性。最后,将观测器估计系统扰动引入含参数扰动项的电压方程中,为PWM电流预测控制算法提供实时性扰动补偿。仿真结果表明,所提算法能够快速无静差地观测出系统扰动,有效避免参数扰动造成的电流静差及振荡问题,提高电流预测算法的鲁棒性。     

基于参数自适应的永磁同步电机无差拍预测电流控制

无差拍预测电流控制(dead-beat predictive current control，DPCC)因其响应迅速而在电机控制领域具有较大应用潜力，然而受参数敏感影响，该方法鲁棒性不高。为此，文中提出一种结合参数自适应的永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine，PMSM)电流无差拍控制方法，以解决无差拍控制在参数失调下的鲁棒性问题。首先，介绍无差拍电流控制的基本原理。随后，重点分析在电机参数不精确的条件下，参数误差对无差拍电流控制环路的影响。针对电机参数不精确的情况，提出一种结合了参数自适应算法的预测电流控制方法，通过在线进行电机参数辨识，实时修改预测电流控制器的参数，以达到参数修正的效果。最后，对该方法的控制效果进行对比仿真验证与效果评估。结果表明，采用该方法后电流控制过程中系统鲁棒性提升明显，效果较好。     

基于自抗扰技术的并网逆变器电流控制

为解决三相并网逆变器电流控制中网压扰动、变量耦合和模型参数偏差等诸多问题,在控制器设计中引入自抗扰技术.利用扩张状态观测器(ESO)对未知扰动进行估计,可同时补偿这些因素的影响.在分析ESO的误差特性和系统传递函数的基础上,提出了带宽参数的设计准则.通过引入等效增益系数,对比分析了线性/非线性ESO的估计、控制效果.仿真结果表明,所设计的控制器对系统参数变化具有强鲁棒性.最后通过实验进一步证实了ESO对扰动的估计和补偿能力,并给出了电感参数未知时控制增益的整定方法.     

高精度无差拍磁链观测器设计

感应电机磁链观测的准确性直接影响电机控制的准确性和稳定性。传统的开环电流模型和电压模型在低速段和高速段都受到电机参数等因素的限制,严重制约电机的输出特性。为了提高磁链观测器的准确性和稳定性,采用一种新型的闭环磁链模型,综合电流模型和电压模型的优势,并采用包含相位补偿的过渡函数,不仅在全速段保证了磁链模型的准确性,而且减小了磁链观测器对电机参数的敏感性。为了实现磁链的无差拍控制,在磁链观测器中加入定子电流观测器单元,解决了定子电流采样滞后一个采样周期的问题,实现转子磁链观测器无差拍的输出。该文采用频率响应函数分析磁链观测器的特性,仿真和实验验证了算法的正确性和稳定性。