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。     

基于霍尔传感器的永磁同步电机高精度转子位置观测

为了获得较高精度的永磁同步电机转子位置,提出一种基于开关型霍尔位置传感器的新型转子位置观测算法。当电机低速运行时,采用改进的一阶加速度算法,引入转速与交轴电流估算转子位置;当电机中高速运行时,利用霍尔位置传感器输出的转子位置信号对滑模观测器算法估算的转子位置数值进行分段线性校正,结合改进的一阶加速度算法进行加权平均处理,得到估算的转速和转子位置。实验结果表明,新型观测算法可减小一阶加速度算法滞后性与霍尔传感器安装误差带来的影响,能在宽速度范围内精确地估算电机转子位置,实现永磁同步电机矢量控制系统的高性能控制。     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链观测器

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器，获得直接转矩控制中需要的电机磁链信息，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链估算方法。选取定子固定坐标系下定子磁链、电机转速和转子位置为状态变量，电压和电流作为输入、输出量，建立估算定子磁链、电机转速和转子位置的EKF滤波器系统。采用空间矢量调制的直接转矩控制策略，有效减小了直接转矩控制方法的转矩脉动，并保持了功率器件恒定的开关频率。实验结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链，所构建的无速度传感器DTC控制系统具有良好的转速和转矩控制性能。     

基于传感器集成概念的永磁同步电机转子位置检测

在分析高频信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种基于电机凸极跟踪的转子位置估算自检测方法;讨论了利用高频信号注入、外差法及转子位置跟踪观测器等转子位置检测原理,并应用这种位置检测方法建立了永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的仿真模型。仿真研究表明,上述凸极跟踪方法能在永磁同步电机全速范围(包括零速和极低转速)准确地观测出转子的位置,是一种基于传感器与电机集成概念的无传感器交流调速系统,具有较好的静、动态性能。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无速度传感器控制

永磁同步电机(PMSM)的高性能控制需要提供转速及转子位置的精确信息。这些信息通常可以通过旋转变压器、光电编码器等机械传感器来测得。但是高性能的机械传感器价格较高,安装困难且难以适应恶劣环境。通过测量电机的电信号,根据获得的电信号和电机自身参数能够计算出转子的位置和电机转速信息。利用电机反电动势与电机转速之间的关系,设计了基于反电动势的滑模观测器来对电机转子位置及电机转速进行估算,从而实现表贴式永磁同步电机的无速度传感器控制。     

基于高频注入法的内置式永磁同步电机无传感器控制

针对零低速下内置式永磁同步电机的无位置传感器控制方法存在精度低、稳定性差等问题,提出了一种滑膜控制下的基于脉振高频注入法的无位置传感器控制方法。基于电机的固有或人为的凸极效应,脉振高频注入法对电机的基波方程和参数没有依赖性,可有效估算出包括零速在内的电机转子位置和速度,实现永磁同步电机的无速度传感器控制。仿真结果表明,内置式永磁同步电机在滑模控制下能在低转速突变、负载转矩扰动的情况下,快速、准确估算转速和转子位置,动态性能好,鲁棒性强。     

风机用永磁同步电机无传感器转子位置检测方法

针对目前无传感器检测永磁同步电机转子位置方法存在对电机参数敏感的问题,提出一种通过控制直轴电流为零估算转子位置信息的新方法。基于直轴电流PI调节器中输出电压中包含转子位置误差信息,通过控制直轴电流为零,进而通过控制转子位置锁相环跟踪比例积分控制器的转子位置趋于零来估算出转子位置与转速。理论分析和试验结果表明:提出的无传感器算法只需永磁磁链,无需其它电机参数,算法十分简单,在20%额定转速以上都能准确地检测到转子位置和转速,适用于功率等级宽泛的暖通、工业净化风机用永磁同步电机。     

两级滤波滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

实现永磁同步电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取,为此设计了一款基于两级滤波的滑模观测器用来对电机的转子位置和速度进行估算。第一级滤波的输出反馈给电流观测器,第二级滤波的输出用来计算转子的位置,并采用分段线性补偿对位置估算误差进行补偿。给出了永磁同步电机无位置传感器控制系统方案,分别对滑模观测器的电流观测、反电势观测、位置和速度估算、负载扰动和动态过程进行了仿真分析,验证了该滑模观测器算法的可行性。搭建了控制系统实验平台,分别对启动过程、反电势观测、位置和速度估算以及变参数控制进行了实验研究,验证了该滑模观测器算法的正确性。仿真和实验结果表明:该滑模观测器能够快速和准确的跟踪电机转子的位置和速度,系统具有响应快、鲁棒性强的特点。     

基于变结构控制的无传感器交流伺服系统研究

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器,获得矢量控制中需要的电机转速和位置信息,设计了一种基于变结构控制的永磁同步电机转速和转子位置估算方法。选取定子固定坐标系下定子电流及电机感应电动势为状态变量,定子电压和电流作为输入、输出量,建立估算电机转速和转子位置的自适应滑模观测器系统。通过观测电机感应电动势来估计电机转子位置和转速,并结合扩展的卡尔曼滤波对电机感应电动势进行滤波。实验结果表明带有扩展的卡尔曼滤波的滑模观测器具有良好的动态性能,对被控对象的参数变化和扰动有很强的鲁棒性。     

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。     

基于死区补偿的PMSM无传感器矢量控制方法

针对永磁同步电机控制系统提出了一种基于死区补偿的无速度传感器控制方法。为获得出色的无传感器低速控制性能,对考虑死区因素的电压源型逆变器输出电压进行了数学建模,随后基于建立的数学模型对逆变器的输出电压进行补偿。最后采用算法简单且鲁棒性好的反电动势法估算永磁电机的转子位置和转速,以达到无传感器控制的目的。该方法消除了转子相位畸变现象,扩大了系统运行范围。实验结果证明了这种控制算法的可行性。     

基于死区补偿的PMSM无传感器矢量控制方法北大核心

针对永磁同步电机控制系统提出了一种基于死区补偿的无速度传感器控制方法。为获得出色的无传感器低速控制性能,对考虑死区因素的电压源型逆变器输出电压进行了数学建模,随后基于建立的数学模型对逆变器的输出电压进行补偿。最后采用算法简单且鲁棒性好的反电动势法估算永磁电机的转子位置和转速,以达到无传感器控制的目的。该方法消除了转子相位畸变现象,扩大了系统运行范围。实验结果证明了这种控制算法的可行性。     

基于滑模观测器的无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制

为解决无轴承永磁同步电机矢量控制系统中传统机械式传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到其控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,并基于转矩绕组观测电流和其实测电流差值构建滑模面,观测电机反电动势,从而实现转子位置角及转速的精确估算。利用MATLAB仿真软件构建了无速度传感器运行仿真系统,对电机转速、转角信号进行辨识。仿真结果表明:滑模观测器的转角、转速信号辨识精度较高,并能满足无轴承永磁同步电机无速度传感方式的稳定悬浮运行要求。     

永磁同步电机电流控制模型的无传感器运行

传统基于扩展反电势估算转子位置和转速的永磁同步电机无位置传感器控制系统,其扩展反电势幅值易受负载转矩变化影响,使得电机转子位置和转速估算不精确。针对该问题,基于实际电机电流值与模型电机电流值之差,提出γ-δ旋转坐标系下的永磁同步电机无位置传感器电流控制模型算法。新型电流控制模型算法包含模型转速和γ-δ轴估算转速,通过δ轴电流误差求取模型转速,对模型转速补偿处理得到轴估算转速。在此基础上,对轴估算转速补偿后积分处理得到转子位置估算,从而获得准确的电机转速,避免了扩展反电势的求取。仿真和实验结果表明新型电流控制模型算法负载转矩波动下动态转矩性能良好,对电机内部参数摄动和外部干扰具有鲁棒性。     

无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统的研究

在永磁同步电机矢量控制系统中,需要利用转子位置信息来实现转子磁场的定向控制。为了取消机械传感器,电机转子的速度和位置通过测量定子电流和电压来估计。基于滑模变结构理论,本文将滑模变结构控制应用于永磁同步电机控制系统。根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个滑模变结构观测器,以估算电机的转子位置和速度,实现无传感器永磁同步电机的矢量控制。通过MATLAB建立了无传感器矢量控制系统的仿真模型,通过仿真验证了该方法的可行性和正确性,具有良好的性能。     

基于带通频率跟踪滤波器的永磁同步电机转子位置与速度估算

在电动助力车用永磁同步电机（PMSM）控制系统中,针对PMSM在正常运行过程中发生霍尔位置传感器安装位置偏移的问题,提出基于带通频率跟踪滤波器的电机转子位置与速度估算方法。该算法将三相霍尔信号通过坐标变换转换为霍尔矢量,通过带通频率跟踪滤波器与锁相环提取霍尔矢量中的电机转子位置信息,以实现在霍尔位置传感器安装位置偏移情况下,对永磁同步电机转子位置与速度信息的正确估算。通过实验验证,该算法有效地减小了在霍尔位置传感器发生安装位置偏移时电机转速与电流的波动,提高了控制系统的可靠性和稳定性。     

基于自适应观测器的IPMSM无位置传感器控制

在内置式永磁同步电机(IPMSM)的无位置传感器控制系统中,状态观测器的收敛性能与转子位置信息提取环节对驱动系统性能起了决定性的作用。为了提升电机在不同转速运行时估算转子位置信息的精度,提出了一种静止坐标系下的自适应全阶Luenberger观测器用于电机扩展反电动势估算与转速信息提取。通过对全阶Luenberger观测器与自适应转速估算环节的控制参数分级式设计,确保了电机运行于不同转速时估算转子速度的准确性并且抑制了噪声信号对估算转子转速信息的干扰。实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于瞬时无功型MRAS的PMSM无速度传感器控制

研究了一种基于瞬时无功功率的MRAS永磁同步电机转速辨识系统,将PMSM瞬时无功功率作为参考模型,稳态下的无功功率作为可调模型。2个模型的输出误差,通过设计的自适应律来辨识电机转速和转子位置,利用该方案建立了永磁同步电机无速度传感器控制系统。理论分析和仿真结果均表明,该控制系统在转速和负载突变下均能准确跟踪转子的速度和空间位置,具有良好的鲁棒性和动、静态性能,同时降低了参数敏感性。     

基于SMO的PMSM无位置传感器算法研究

基于滑模变结构观测器(SMO)的基本理论,构造了永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统的仿真模型,并对永磁同步电机无位置传感器的转子位置和速度估计算法进行改进,用一个饱和函数代替sign函数,用变截止频率低通滤波器代替固定截止频率低通滤波器,用自适应算法速度观测器代替传统基于电机模型的无位置传感器,实现了无位置传感器对电机转速的准确估算.仿真和实验结果验证了该技术的有效性和合理性.     

内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识

在无速度传感器工作条件下,为了实现永磁同步电机转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。本文研究了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的辨识。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁磁链辨识方法。本文基于上述研究,实现了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识,采用上述方法能够很好地避免由于电机的低阶状态方程而引起的辨识问题。仿真和实验结果证明了该辨识方法的可行性与有效性,而且在模型参考自适应中采用辨识得到的磁链参数,能够大幅度降低转子位置的估算误差。