基于自适应全阶观测器的感应电机低速发电运行稳定性

速度自适应全阶观测器已经被成功和广泛地应用于感应电机无速度传感器驱动系统,然而许多研究和实践工作都表明,基于自适应全阶观测器的感应电机驱动系统在低速发电运行状态会出现不稳定现象。本文利用自适应控制理论,推导出基于开环全阶磁链观测器的使转速估计值及估计磁链稳定的充分必要条件,并进而给出了在给定转速条件下驱动系统发生不稳定现象的发电性质负载转矩边界值,从理论上阐明了何时会出现不稳定现象的问题。同时基于转矩-转速平面下的驱动系统相关特性分析,提出通过增大磁链幅值,增强驱动系统在低速发电模式下的带载能力,扩大稳定运行范围。仿真和实验结果验证了文中理论分析和提出方法的有效性。     

基于SMC的异步电机全阶磁链观测器研究

针对异步电机无速度传感器控制系统,提出了一种基于滑模控制(SMC)的改进型异步电机全阶磁链观测器方法.该方法利用全阶磁链观测器来辨识转速和估计转子磁链,并设计出滑模转速控制器来代替传统PI转速控制器,不仅能减小低中高速时系统转速动态响应的超调量,还能缩短进入稳态值的时间,增强系统的鲁棒性.仿真结果表明该算法的有效性.     

一种永磁同步电机双滑模无传感器控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制系统的低速稳定运行和宽调速范围问题,提出了一种基于双滑模控制的PMSM无速度传感器控制方法。该方法利用滑模观测器来估计电机的转速及转子位置角,以提高系统的低速带载能力,通过增加低通滤波器和补偿转子角度来消除低速时的抖振问题;利用滑模转速调节器替代传统的比例积分(PI)转速调节器,拓展了电机的调速范围。仿真与实验结果表明,所提方法具有较强的鲁棒性,转速辨识精度高,且系统可在全速度范围内稳定运行。     

基于全阶状态观测器的无速度传感器DTC系统

提出一种新型的自适应速度磁链观测器,它利用Matlab进行磁链观测器极点配置及增益矩阵选取.基于全阶观测器,采用李亚普诺夫稳定性理论对电机转速进行在线辨识,实现了异步电机无速度传感器直接转矩控制系统.由于电机定子电阻压降显著增加低速时转速观测误差,为提高低速运行时转速辨识精度,观测器同时辨识电机定子电阻,确保系统在低速时仍有良好的特性.仿真实验结果验证了此方案在低速时具有良好的静、动态性能和转速辨识精度.     

异步电机全阶磁链观测器反馈矩阵设计

异步电机全阶磁链观测器是以电机本身作为参考模型,通过构建状态方程观测电机的磁链与定子电流。它将定子电流作为输出,引入实际电流与观测电流的误差作为反馈校正,通过调整校正项的反馈矩阵增益,改善全阶磁链观测器的性能。全阶磁链观测器的反馈矩阵设计从磁链模型切换策略与转速辨识动态特性两方面进行。全阶磁链观测器的特征函数表示磁链观测器在电流模型磁链观测器与电压模型磁链观测器之间切换的平滑程度;从双时间角度出发,全阶磁链观测器可以分解为转速辨识系统与磁链观测系统。在深入分析反馈矩阵对全阶磁链观测器的特征函数以及转速辨识动态特性的基础上,提出一种改善全阶磁链观测器平滑切换与全阶磁链观测器转速辨识动态特性的反馈矩阵设计方法。仿真和物理实验验证了分析方法的正确性与所提对策的可行性。     

感应电机模糊自适应全阶磁链观测器的仿真研究

针对感应电机的全阶磁链观测器存在低速不稳定问题,提出一种模糊自适应全阶磁链观测器。通过设计观测器的反馈增益矩阵,使得系统不稳定区域最小化,并采用模糊转速自适应律来替代PI型转速自适应律,提高转速辨识精度。将模糊自适应全阶磁链观测器应用到转子磁场定向矢量控制系统,仿真和实验结果表明该系统在各种工况下都能稳定运行,具有较好的自适应性和鲁棒性。     

感应电机全阶磁链观测器矢量控制系统的离散化仿真

基于MATLAB/Simulink仿真平台,采用模块化的思想分别建立了矢量控制模块、全阶磁链观测模块及转速自适应模块,建立了无速度传感器异步电机全阶磁链观测器的离散化仿真模型,可以十分便捷地实现和验证控制算法。与使用S-function搭建的全阶磁链观测器连续域的感应电机模型和控制模型仿真方法相比,给出的模块化离散仿真模型能够大大提高仿真速度。仿真结果表明,离散化采样周期可以合理控制仿真速度和精度,同时也证实了该离散化仿真模型的合理性、有效性,为电机控制系统的快速仿真研究提供了一条思路。     

基于全阶观测器的三电平逆变器异步电机无速度传感器矢量控制系统

采用全阶观测器的方法在三电平逆变器平台上实现了异步电机的无速度传感器矢量控制。针对观测器中增益矩阵选择困难的问题,采用解析推导的方法借助数学软件完整地得出了六组增益矩阵,并指出了采用不同状态变量时增益矩阵之间的联系。全阶观测器只需要两路直流母线电压和两路电机电流信号,可以在全速域范围内准确的观测磁链和转速,并成功的将观测得到的转速和磁链用于闭环矢量控制中。仿真和实验表明基于全阶观测器的矢量控制系统动静态性能良好,对电机参数变化具有较好的鲁棒性。采用预励磁的方法可以在减小起动电流的同时增大起动转矩,保证系统的低速稳定运行。     

基于感应电机定子磁链U-N模型的速度自适应辨识方法

文中研究了基于异步电机定子磁链U-N模型的速度辨识问题。建立了基于异步电机Γ-型参数的状态方程,给出了基于U-N模型的定子磁链观测器;基于李雅普诺夫稳定性理论推出了速度自适应律,给出了基于这种全阶磁链观测器方案的模型参考自适应速度辨识方法。研究了异步电机无速度传感器的直接转矩控制方案,建立了此方案的Matlab仿真模型进行仿真分析;在搭建的牵引电机试验平台上进行了试验研究,并给出了Matlab数字仿真结果以及试验结果。仿真结果和试验结果表明辨识转速能够准确地跟踪实际转速,证明了基于定子磁链U-N模型的速度自适应辨识方法的有效性和实用性。     

基于滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制

提出了一种定子磁链滑模观测器,该观测器以定子电流和磁链作为状态变量,利用电流观测误差对定子磁链观测值进行校正,采用李雅普诺夫理论证明了观测器是渐近收敛的。设计了基于定子磁链滑模观测器的感应电机无速度传感器的直接转矩控制系统,将磁链估计值用于对转速进行实时估计。实验结果表明,采用滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,具有转矩动态响应快,转速控制精度高和调速范围宽的特点。     

一种用于异步电机无速度传感器控制的自适应滑模观测器

针对异步电机无速度传感器中存在的对参数变化鲁棒性差的问题,研究了一种基于自适应滑模观测器的异步电机无速度传感器的矢量控制方案。自适应滑模观测器根据电机静止坐标系下的数学模型构造了转子磁链观测器,定子电流观测值与实际值的误差构成观测器的滑模面,在滑模运动下该观测器的观测值最终趋近于实际值,从而实现转子磁链的估计。电机转速由自适应方法估算得到,滑模观测器的稳定性可由李雅普诺夫稳定性证明。与其他方案相比,该方法的优点在于实现简单,对参数变化具有鲁棒性。仿真和实验对控制方案的正确性和可行性给出了验证,该观测器可以实现对转子磁链和转速的观测,且在负载扰动和给定转速变化的情况下该滑模观测器具有鲁棒性。     

感应电机全阶磁链观测器设计及其控制性能对比分析

针对以往在感应电机无速度传感器矢量控制中,全阶磁链观测器均是以静止坐标系下状态变量进行设计的,其基于欧拉法的离散化过程估算误差大,若采用梯形法、双线性法或龙格-库塔法,估算误差有所减小,但计算过程复杂,不适宜工程应用。提出以同步旋转坐标系下的定子电流和转子磁链作为状态变量来设计全阶磁链状态观测器,其离散化过程采用工程上常用的欧拉法,计算量小。同时给出了基于两种坐标系下全阶磁链观测器转速估算自适应律设计方法。仿真分析和实验结果对比表明,在低速和高速状态下,同步旋转坐标系下设计的状态观测器电流和转速估算准确快速,可以明显提高系统控制的精确性和实用性。     

基于改进型转子磁链观测器的异步电机速度控制研究

针对异步电机低速运动时控制性能不佳的问题,提出了一种改进型转子磁链观测器。利用实测的转子速度信号,对常规转子磁链观测器进行改进,并结合磁场定向矢量控制方法,实现异步电机宽范围的调速性能。为提高控制系统模型的仿真速度,构建了异步电机简化模型,在保证仿真精度的同时大大提高仿真速度。对比仿真和实验结果表明,采用改进型转子磁链观测器,异步电机在高速和低速下均能获得较好的运动性能。     

基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测

矢量控制的关键在于转子磁链定向。针对异步电机矢量控制中磁链观测问题,设计了一种基于全阶状态滑模观测器的增强型转子磁链观测方案。该方案将全阶磁链观测器和滑模观测器结合起来对异步电机定子电流和转子磁链同时进行实时跟踪观测,从而获得较为准确的转子磁链观测,进而提高矢量控制时磁场定向的准确性以及矢量控制的性能。研究表明该方案不仅算法简单,而且具有较强的参数鲁棒性以及较好的稳定性。仿真结果证明了该方案的分析和设计。     

异步电机无传感器矢量控制极低速与零速性能研究

基于转速自适应全阶观测器的异步电机无速度传感器矢量控制算法,针对其在低速状态下驱动性能差的问题,文中提出一种新的基于最小励磁电流误差原则的设计理念,据此设计出改进的反馈增益矩阵;在此基础上,设计出改进的转速自适应律,引入励磁电流误差,并在该误差项中引入合适的权系数(或称修正因子),强化转速自适应律。通过两者相结合的新算法,实现励磁电流误差最小。本方法的特点是通过减小励磁电流误差来减小磁链误差,从而保证电机磁通量在全速范围内的恒定不变,以解决极低速及零速情况下转速精度下降和带载能力减弱的问题。通过在2.2kW的异步电机实验平台上的实验验证,表明提出的算法能实现系统在15～3r/min及零速带额定负载情况下,具有良好的运行性能,颇具实用性。     

基于滑模观测器的异步电机无速度传感器控制

将滑模理论应用于异步电动机状态观测器中,提出了一种基于滑模观测器的异步电动机无速度传感器控制策略。所提滑模观测器以定子电流和转子磁链为状态变量,利用定子电流观测值和实际电流的误差特性,对转子磁链进行估算,同时基于李雅普诺夫理论导出转速的自适应律。最后对所提方法进行实验验证,结果表明所提观测器具有较好的观测精度,且电机系统能实现正反转,具有较大的调速范围。     

改进EKF的异步电机无速度传感器矢量控制

针对传统扩展Kalman滤波器(EKF)迭代矩阵维数高和计算量大的问题,提出了一种新的基于扩展Kalman滤波器的观测器,用于异步电机的无速度传感器矢量控制。根据转子磁场定向的同步旋转坐标系下转子q轴磁链为0的特点,利用额定频率以下控制磁链幅值恒定简化异步电机数学模型,并借鉴间接矢量控制计算滑差角速度的方式,选取d、q轴定子电流分量和定子磁场角速度为状态变量,构建了基于扩展Kalman滤波器的3阶观测器,以同时估计电机的磁链和转速。与传统全阶观测器相比,改进观测器降低了系统阶次和复杂性,减少了运算负荷。仿真和实验结果表明,改进观测器准确观测了电机的磁链和转速,构建的异步电机无速度传感器矢量控制系统有效实用。     

异步电机全阶自适应磁链观测和速度辨识研究

设计了一种基于全阶观测器的自适应磁链观测器,通过引入定子电流反馈使观测器对电机参数具有一定的鲁棒性,减少了电机参数的误差以及参数在运行过程中的变化对磁链观测准确性的影响。同时在系统中设置了电机参数的在线辨识,使系统具有了很强的自适应能力。还设计了一套基于TMS320F2812新型DSP的异步电机控制系统,并在该系统上完成了控制系统的设计和实验,实验结果验证了自适应磁链观测器的有效性。     

新型速度自适应磁链观测器在矢量控制中的应用

将一种全阶磁链闭环观测器应用于矢量控制系统中,取代了传统的纯积分器,经过仿真分析得知该磁链观测器对转子磁链的观测精度高,对于电机参数的鲁棒性较好,在电机低速运行时仍能实现对转子磁链准确的观测.在此基础上根据李亚普诺夫理论,成功地设计出两种电机转速的自适应辨识方案,以1.1kW异步电机为控制对象,并采用MATLAB/SIMULINK软件对系统进行了仿真.仿真结果表明两种方案的稳态性能差别不大,第一种自适应方案的收敛速度快,动态性能更好.     

基于滑模变结构和SVM-DTC异步电机调速系统的研究

针对异步电机传统直接转矩控制系统中转矩脉动大,以及因电机负载波动等因素使调速性能变差的问题。构造了基于滑模变结构和SVM-DTC异步电机调速系统。仿真结果验证该策略减小异步电机的转矩和磁链脉动,对参数变化、干扰具有较强的鲁棒性,使得电机转速响应加快。