一种新型的改进型积分器定子磁链观测器

在直接转矩控制电压模型定子磁链观测器中,常用一阶低通滤波器代替纯积分器,解决纯积分环节存在的直流偏移和初始值误差,但却在磁链观测中产生了幅值和相位误差,使得估算的定子磁链不准确.一种新型的基于模糊截止频率可调的改进型积分器定子磁链观测器采用模糊控制器,根据感应电机的运行状态实时在线地调整低通滤波器的截止频率,减小了由于使用低通滤波环节而带来的磁链幅值和相位误差,从而提高了磁链观测的精度.在MATLAB6.5/SIMULINK下,对基于模糊截止频率可调的定子磁链观测器的直接转矩控制进行了仿真,仿真结果验证了这种方法的有效性.     

感应电机二阶滑模次优算法定子磁链观测器设计

提出了基于二阶滑模次优算法的感应电机定子磁链观测方法,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.本文设计的磁链观测器,通过准确的跟踪电流及其变化率,从而实现对转子磁链的准确估算,然后利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.由于本文设计的定子磁链观测器是一个多输入多输出(MIMO)系统,稳定性分析非常复杂,为此将磁链估算误差的微分看作扰动处理,从而将MIMO的观测器模型分解成两个独立的单输入单输出(SISO)系统,简化了稳定性分析.将该观测器用于感应电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真和实验验证了该方法的有效性.     

异步电机反馈线性化二阶滑模定子磁链观测器设计

为了提高异步电机定子磁链的观测精度,提出了基于反馈线性化的二阶滑模磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到异步电机直接转矩控制中.为更准确的观测磁链,选取转子磁链为系统输出,运用微分几何理论将异步电机系统的输入/输出线性化,得到以转子磁链为输出的异步电机反馈线性化模型.在此基础上设计基于Super-twisting算法的二阶滑模转子磁链观测器,实现对转子磁链的准确估算,并对所设计的观测器进行稳定性分析.然后再利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.将该观测器用于异步电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真与实验结果验证了该方法的可行性和有效性.     

异步电动机定子磁链观测方法研究

分析了传统异步电动定子磁链观测器--纯积分器的局限性,采用全阶闭环磁链状态观测器实现了定子磁链的观测,并提出一种简单方便的极点配置方法,完成了状态观测器的极点配置工作.理论分析和仿真结果表明,全阶闭环磁链状态观测器不但能够准确观测定子磁链,有效克服传统磁链观测器的同有缺陷,而且能够有效地抑制电机参数变化对磁链观测的影响.     

无速度传感器直接转矩控制系统仿真研究

在直接转矩控制系统中,采用传统的纯积分器(U-I模型)作为磁链观测器存在低速时定子磁链难以准确观测的问题,采用速度传感器测量转速存在增加系统的复杂性、降低系统可靠性和鲁棒性并增加系统成本和维护要求的问题。文章提出了利用闭环磁链观测器取代传统的纯积分器来观测定子磁链、依据模型参考自适应理论(MRAS)构造速度观测器来实现速度估计的方法。应用该方法,在Matlab仿真工具中构建了异步电动机无速度传感器直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果证明了该方法的合理性和有效性。     

感应电机转矩跟踪无源控制及自适应观测器设计

针对感应电机高性能转矩跟踪控制和磁链难以直接测量问题,提出了基于无源性的转矩跟踪和自适应磁链观测器控制方案.首先基于感应电机的无源性特性设计了渐近稳定转矩跟踪控制器,重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度.然后通过将定子电流和转子磁链作为状态变量构建了自适应磁链观测器,简化了观测器结构,根据Lyapunov稳定性理论设计了自适应控制律,实现转子磁链、转速和定子电阻的在线估计.为减小转速估计误差对观测器的影响,给出了观测器增益矩阵的选择方法.仿真结果表明本文所提出的基于自适应观测器的无源控制方案能够有效提高感应电机的动静态性能.     

同步电动机磁链观测的稳定性研究

简要分析了基于电压模型的同步电动机磁链观测器的原理;针对传统电压模型中积分环节带来的直流偏置误差和积分零点漂移问题,提出了一种基于MT轴系电压模型的磁链观测器模型,并在该模型中引入了积分负反馈环节。仿真结果表明,与基于传统电压模型的磁链观测器相比,基于MT轴系电压模型的磁链观测器的稳定性得到了增强,且能够很好地抑制直流偏置扰动和积分零点漂移。     

基于递归神经网络定子磁链观测器的凸极同步电动机直接转矩控制系统

针对传统的凸极同步电动机直接转矩控制系统定子磁链观测器存在积分器漂移等问题,提出了一种基于递归神经网络定子磁链观测器的凸极同步电动机直接转矩控制系统的设计方案。该方案将三相电压与三相电流经3S/2S变换后得到的两相电压与电流送到已经训练好的基于递归神经网络的定子磁链观测器中,观测器的输出是定子磁链的α、β分量,即Ψsα、Ψsβ;Ψsα、Ψsβ经矢量分析器处理后得到定子磁链的幅值以及定子磁链的空间位置角,从而可准确得到定子磁链所在的扇区。仿真结果表明,与基于传统的U-I模型的凸级同步电动机直接转矩控制系统相比,该系统具有优良的动、静态性能。     

刮板输送机永磁同步电动机无位置传感器控制

传统转子磁链观测器受直流扰动和谐波扰动的影响无法准确估计转子磁链,进而基于转子磁链的永磁同步电动机无位置传感器控制方法无法准确估计转子位置。针对该问题,提出了一种基于三阶广义积分磁链观测器的刮板输送机永磁同步电动机无位置传感器控制策略。通过引入三阶广义积分磁链观测器,能有效抑制高次谐波分量,稳态时可完全消除转子磁链中的直流分量,且对基波的幅值和相位没有任何影响,从而准确估计转子磁链,提高转子位置估计精度。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

基于波波夫不等式的新型自适应定子磁链观测器设计

在异步电动机矢量控制系统中,定子磁链估算的准确性直接影响其控制的性能。在分析现有基于低通滤波器的磁链观测器存在问题的基础上,提出了用于电动机定子、转子电阻及转速估计的模型参考自适应方案,设计了一种基于波波夫不等式的新型自适应定子磁链观测器。该观测器可准确快速获得定子电阻及转速估计值,性能明显改善。仿真结果验证了其优越性。     

基于U—N模型的三电平异步电机直接转矩控制的仿真研究

构建了基于二极管钳位式三电平逆变器的直接转矩控制仿真系统。针对直接转矩控制系统存在的转矩脉动、中点电位平衡控制和电压跳变等问题,提出优化的三电平矢量选择方法。为了解决U—I和I-N磁链观测模型易受定转子参数和转子角速度精确度的影响,该系统采用了全速度范围的U—N模型,提高了定子磁链观测的精确度。最后通过Simulink仿真验证了该模型的正确性和该算法的可行性。     

感应电机全阶观测器低速稳定运行的仿真

针对基于全阶磁链观测器的感应电机无速度传感器矢量控制系统低速不稳定问题,采用波波夫(Popov)超稳定性理论分析了观测器在低速发电区域不稳定原因,提出了一种保证观测器低速稳定运行的反馈增益设计准则。为了简化该系统稳定性分析过程,基于转子磁通定向,利用劳斯赫尔维茨(Routh-Hurwitz)判据将一个关于系统极点稳定的多维问题转化为系统零点稳定的一维问题进行处理,推导了转速估算系统稳定性条件,并给出了反馈增益设计方法。仿真结果表明,该系统在低速50r/min和极低速10r/min时均能稳定运行,相对于传统的基于极点配置方法,在低速发电区域的收敛性和稳定性更优,改善了无速度传感器矢量控制系统低速区域的动、静态性能。     

基于电流模型的异步电机双闭环控制系统仿真

分析了直接转矩控制中传统的异步电动机定子磁链观测器——纯积分器的局限性,换用电流模型,在磁场定向的旋转坐标系下,建立了带有转矩、磁链双闭环的交流异步电机矢量控制系统。其转矩、速度、和磁链的闭环都是采用带有限幅的PI调节器。仿真结果验证了带有转矩和磁链闭环的双闭环控制系统具有更好的性能。     

基于Matlab/Simulink异步电机矢量控制系统仿真

在分析异步电动机数学模型的基础上,利用Matlab/Simulink建立了按转子磁场定向的异步电动机矢量控制变频调速系统仿真模型,详细介绍了电流滞环PWM调节器、转子磁链观测模块的建立。仿真结果验证了建模方法的有效性。     

PMSM有效磁链滑模观测器及转矩精确控制

为了改善轨道交通永磁同步电动机转矩控制的性能,提出了一种改进的有效磁链滑模观测器,实现了永磁同步电动机的精确转矩闭环控制。采用有效磁链的概念,建立了基于有效磁链的内置式永磁同步电机数学模型;在[α-β]静止坐标系建立了有效磁链的滑模观测器,并基于滑模等值控制方法实现了有效磁链的观测,进而进行转矩的实时估算,以此和转矩给定值形成精确转矩闭环控制。通过仿真验证该方法的可行性和有效性。结果表明提高永磁同步电动机的转矩控制精度,改善了轨道永磁同步电动机控制系统的性能。该方法不仅适用于内置式永磁同步电机,而且适用于表贴式永磁同步电机。     

神经网络磁链估计的感应电机反步法研究

为实现感应电机的位置渐近跟踪,基于反步法并取转矩和磁链控制信号作为虚拟控制,设计了感应电机位置控制系统．采用多层前馈神经网络估计转子磁链,以Levenberg-Marquardt算法训练网络并调整权值．最后基于Lyapunov稳定性理论证明了系统的稳定性．仿真结果表明,所设计的神经网络磁链观测器具有良好的估计效果,位置跟踪误差迅速收敛,具有较优的伺服跟踪特性．     

Sensorless fault tolerant control for induction motors

In this paper, a sensorless fault tolerant controller for induction motors is developed. In the proposed approach, a robust controller based on backstepping strategy is designed in order to compensate for both the load torque disturbance and the rotor resistance variation caused by the broken rotor bars faults. The proposed approach needs neither fault detection and isolation schemes nor controller re-design. Moreover, to avoid the use of speed and flux sensors, a second order sliding mode observer is introduced to estimate the flux and the speed. The observer converges in a finite time and leads to good estimates of the flux and the speed even in the presence of the rotor resistance variation and the load torque disturbance. Since the observer converges in the finite time, the stability of the closed-loop system (controller with observer) is shown in two steps. First, the boundedness of the closed-loop system trajectories before the convergence of the observer is proved. Second, the convergence of the closed-loop system trajectories is proved after the convergence of the observer. To highlight the efficiency and applicability of the proposed control scheme, simulation and experimental results are conducted for a 1.5 kW induction motor.