双低通滤波器法改进电压型定子磁链观测器研究

针对低通滤波器法电压型定子磁链观测模型所存在的零漂问题,提出了双低通滤波器代替纯积分求解定子磁链的新方法,该方法采用两个不同截止频率和比例系数的低通滤波器,对输入反电势滤波后相减消除零漂。从理论上证明了双低通滤波器法定子磁链观测器能够完全消除直流偏置。根据滤波器的特点,提出了幅值和相位的补偿方法,进一步分析了双低通滤波器中参数的选择对其磁链观测的影响。仿真和实验验证了该磁链观测器的正确性和有效性。     

一种能消除直流偏置和稳态误差的电压型磁链观测器

电压型磁链观测器由于物理概念清晰、简单易用而备受关注.然而它固有的初值误差和直流偏置问题,使用已有的低通滤波器(LPF)等方法很难彻底解决,而且会带来稳态误差.本文在已有方法的基础上,提出了一种使用低通滤波器和高通滤波器(HPF)串联代替纯积分求解定子磁链的新方法,更有效地消除了初值误差和直流偏置的影响,并利用时间相量分析的方法,推出稳态误差的补偿公式,实现了磁链观测零偏置和稳态无误差.该方法简单明了,易于在数字系统中实现.仿真和试验结果都显示,直接转矩控制的低速性能有了显著提高,这也证明了新观测器的有效性.     

基于静态补偿电压模型的改进转子磁链观测器

为解决纯电压模型磁链观测器存在的积分漂移和饱和问题,常采用低通滤波器代替纯积分器。针对传统低通滤波器磁链观测方案的不足,本文提出一种改进的转子磁链观测方案,采用串联低通滤波器提取直流偏置得到理想的转子反电势,然后用可编程低通滤波器代替纯积分器,并在反电势低通滤波前补偿磁链误差。所提出的观测器可以有效消除直流偏置的影响,提高磁链观测的动态精度并改善系统的动态性能。在一台2.2kW感应电机无速度传感器矢量控制系统上对本文提出的改进转子磁链观测器方案进行了仿真和实验研究,结果验证了其正确性和有效性。     

基于电压模型的定子磁链观测器及参数设计方法

基于电压模型的定子磁链观测中,通常采用一阶低通滤波器来替代纯积分环节,以消除积分环节对直流量的积累作用。但低速时在磁链观测上的误差,会直接影响直接转矩控制系统的效率和性能。介绍了3种基于电压模型的定子磁链观测器,给出原理框图,并进行仿真比较。此外,还结合仿真数据分析了低通滤波器截止频率的选择问题。     

带新型死区补偿策略的感应电机磁链转速观测器

感应电机转子磁链观测准确与否直接影响电机的控制性能。传统的电压、电流磁链观测模型在低速时观测结果存在显著的幅值误差和相位滞后问题。采用电压-电流混合模型构成闭环磁链观测器,将混合模型的磁链角作为反馈实现电流模型的转子磁链定向,避免了检测转子的速度或瞬时角度;并采用模型参考自适应法,将混合模型得到的转子磁链作为参考模型,电流模型作为可调模型,转速误差信息经PI调节获得准确的转子角频率。为了抑制死区效应对观测器性能的影响,提出一种相电压对称补偿策略,消除了输出电压的偏移,并辅助一种新型滤波器,有效滤除高频分量,提高电流极性判断的精确性。通过仿真和实验测试验证了所提方法的可行性及有效性。     

新型锁相环定子磁链观测器

在交流电机转矩控制系统当中，需要对电机输出电磁转矩进行观测。准确观测定子磁链是实现转矩精确观测、控制的必备条件。传统磁链观测大都采用对电压积分求得磁链的方法，这种方法会因为直流量偏差的引入而导致积分器饱和。近来提出一种基于锁相环原理的电机定子磁链观测器，可以消除积分飘移以及滞后现象。但是这种磁链观测器只能在静止两相坐标系下对交流电压输入进行观测，而且电机低速运行时的磁链位置观测性能很差。该文提出了一种新型的基于锁相原理的磁链观测器，极大地改善了低速时观测器的稳定性，可以在旋转坐标系下对直流旋转电压进行磁链观测。仿真和试验都验证了这种磁链观测模型的稳定性以及对输入电压的快速跟踪能力。     

优化反馈补偿闭环定子磁链观测器

针对纯积分定子磁链观测器存在的直流偏置与积分漂移问题,对反馈闭环磁链观测器进行了优化,设计了一种改进的反馈补偿闭环磁链观测器。该观测器先利用磁链与反电动势两矢量的正交关系,控制二者的夹角余弦值为零,再通过简单的乘法运算,实现对磁链的动态补偿,从而得到正确的积分结果。理论分析显示,积分结果中的直流分量能够得到完全消除,同时仿真结果证明了,改进观测器的良好性能以及理论分析的正确性。     

基于低通滤波器的定子磁链观测器改进研究

在直接转矩控制系统的定子磁链观测器中,通常采用低通滤波器取代纯积分器,以消除积分环节的直流偏置误差和初始值误差.同时,也引入了定子磁链的幅值和相位误差,严重影响了磁链观测精度和系统的动、静态性能.在深入分析纯积分器和低通滤波器的局限性的基础上,提出了一种改进型定子磁链观测器,给出原理图,并进行仿真比较.     

感应电机的带通滤波器补偿电压模型及其应用研究

对于高性能的感应电机矢量控制系统,磁链估计是首先要解决的问题。该文阐述了感应电机带通滤波器补偿电压模型的基本原理,提出了基于该模型的新型定子磁链估计算法。深入分析了带通滤波器极点位置对算法的影响,获得了极点位置与电机运行频率的限制条件。在此基础上引入了定子磁链的自适应相位控制器,增大了滤波器极点的取值范围,提高了算法的动态性能。该文提出的定子磁链估计算法在理论上可彻底解决对反电动势积分时的积分初值与直流漂移问题,在较宽的速度范围内均可获得幅值和相位较为准确的定子磁链,可用于高性能的无速度传感器感应电机矢量控制系统,具有较好的实用性。通过仿真及实验对提出的磁链估计算法进行了验证。     

带零漂补偿和定子电阻自校正的磁链观测器

电压型磁链观测器的应用中,存在电动势零漂和定子电阻参数变化的问题,为此设计了一种自校正电压型磁链观测器.根据电动势零漂和定子电阻参数变化对磁链观测结果影响方式的不同,分别设计了电动势零漂估计器和定子电阻误差估计器,可以根据定子磁链计算值和定子电流进行零漂和电阻误差在线估计,并对相应变量进行校正.经过校正后,能够完全消除观测结果中的直流分量,并且保证磁链幅值、相角的准确性.观测器的效果通过Matlab/Simulink仿真和试验台实验进行了验证.仿真和实验结果表明了该磁链观测器的合理性和有效性.     

基于滑模观测器定子磁链观测研究

定子磁链观测是直接转矩控制系统中的关键环节.基于电压模型的磁链观测方法是常用的观测方法,但其低速观测精度受定子电阻变化的影响,低速时,定子电阻压降在反电动势中所占比例较大,较小的定子电阻误差都会导致观测精度下降.提出了一种基于滑模观测器观测定子磁链的方法,通过滑模函数驱动估计电流跟随实际电流.实现对定子磁链的观测.该方法不含有定子电阻,对定子电阻具有完全鲁棒性,而且不需要定子电压信息.仿真结果表明该方法能在全速范围内准确观测定子磁链,且具有结构简单,容易实现的特点.     

定子磁链观测器低通滤波器的改进

为提高传统的改进低通滤波器的动态性能,提出一种新型改进低通滤波算法。与传统改进低通滤波算法不同,新算法对定子感应电势进行相位和幅值补偿,然后再通过低通滤波获得定子磁链,有效提高了传统改进低通滤波器的动态性能,尤其是低速性能。通过理论分析,解释了新算法利用交换补偿与低通滤波环节顺序后磁链观测动态性能提高的原因,该方法在理论上能消除低通滤波器磁链动态跟踪误差。为进一步验证新算法的有效性,建立了感应电动机直接转矩控制系统仿真与实验平台。大量仿真与实验结果验证了该方法的有效性及其优良的动态性能。     

低通滤波器观测定子磁链对DTC性能改善研究

对传统的直接转矩控制产生的低速时磁链观测不准确对系统的性能影响进行了详细分析。研究了一种在低速下用基于电压模型的异步电机定子磁链观测的低通滤波器设计,该方法通过检测电机定子电流在低速下对滤波器截止频率进行动态调整和补偿,给出了原理框图和实现方法。利用Matlab/Simulink对探讨改进后的系统进行了仿真。仿真结果表明低速性能得到了提高。     

基于卡尔曼滤波器的永磁同步电机定子磁链观测研究

提出了一种基于卡尔曼滤波器理论的永磁同步电机定子磁链观测的新方法,着重分析了卡尔曼滤波器的设计原理,最后将该方法运用到永磁同步电机直接转矩控制系统中。仿真结果证明该方法具有良好的观测效果,完全消除了常规电压积分磁链观测方法存在的直流偏移和累积误差等缺点。     

基于新型定子磁链观测器的直接转矩控制

文中提出一种基于转子位置的面贴式永磁同步电动机的定子磁链估计方法。该方法从转子的位置信息和定子电流预测定子的磁链。给出了磁链观测器的数学模型，并在空间矢量调制直接转矩控制（SVM-DTC）策略中对该磁链观测器与常规电压积分式观测器进行了比较研究。仿真与实验结果表明，采用该观测器的SVM-DTC可以在2％-100％额定转速内稳定运行，电流波形畸变小，转矩性能优越，而采用常规电压积分式观测器的SVM-DTC在转速低于15％额定转速已不能稳定运行。     

感应电机Super-twisting算法定子磁链观测器设计

为了提高感应电机定子磁链的观测精确度,提出了一种基于Super-twisting算法的磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中。依据滑模变结构控制的鲁棒性特点来抑制多输入多输出定子磁链观测器系统中的扰动。利用Super-twisting算法所需信息少的优点,设计了简单的控制律,从而更适合于实际工程应用。在对观测器稳定性进行分析时,将转速和耦合量看作扰动来处理,并给出了系统一致渐近稳定的充分条件。与常规电压模型法相比,基于Super-twisting算法的定子磁链估算值更加准确,且对电机定子电阻参数变化具有更强的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

一种改进的模型参考自适应定子磁链观测器

分析了几种常用磁链观测方法,提出一种改进的MRAS(模型参考自适应)磁链转速观测器,同时辨识了定子磁链和转子转速。在异步电机按定子磁场定向控制系统中,采用定子电阻压降补偿和电流转矩分量的闭环控制,实现了定子磁链的控制,系统具有较好的鲁棒性。     

基于卡尔曼滤波器的永磁同步电动机定子磁链观测研究

着重分析了卡尔曼滤波器的设计原理，并将该方法运用到永磁同步电动机直接转矩控制系统中。仿真结果证明该方法具有良好的观测效果，完全消除了常规电压积分磁链观测方法存在的直流偏移和累积误差等缺点。     

异步电机定子磁链的间接观测方法

磁场控制是实现高性能交流调速方法（矢量控制、直接转矩控制等）的基础。目前,为了尽可能地减少调速系统对电机参数特别是转子参数的依赖,提高控制系统的鲁棒性,按定子磁场控制的磁场控制法已越来越得到重视。磁场控制的关键是磁链的正确计算,本文仔细分析了目前常用的几种异步电机定子磁链的观测方法,讨论了各自的实质及其优缺点,通过数值仿真对其误差收敛性及由参数变化造成的观测误差进行了定量分析。     

一种改善异步电机定子磁链观测器精度的方法

介绍了引起电机参数变化的因素,定性和定量分析了定子磁链观测器的u-i模型和i-wr模型.根据高速时u-i模型观测精度高,低速时i-wr模型观测精度相对较高的特点,将定子磁链u-i模型和i-wr模型综合在一起.高速时u-i模型起主要作用,低通滤波器将i-wr模型的观测值滤除.低速时i-wr模型起主要作用,高通滤波器将u-i模型的观测值滤除.并且通过设置这两个滤波器的转折频率相同,实现了模型之间的平滑过渡.仿真结果表明定子磁链的观测精度得到提高.