永磁同步电机无位置传感器控制技术发展与研究

为了对永磁同步电机进行有效地控制,必须对转子位置和转速进行检测.基于无位置传感器的控制技术一直是该领域的一个研究热点.介绍了该技术目前的国内外研究现状,对基于电机电磁关系估算方法、观测器法、电机相电感法、人工智能法进行了分析,比较了各类方法的优缺点.针对隐极式永磁同步电机无位置传感器控制,还具体研究了一种转子初始位置估计的新方法.该方法不需要知道电机的精确参数,也不需要额外的硬件,实现比较简单,特别适用于表面安装式永磁同步电机,最后还给出了该估算方法的实验结果,验证了理论分析的正确性.     

基于VPVM永磁同步电机无传感器控制策略的研究

贴面式永磁同步电机的无传感器控制在低速和静止时一直存在着转子位置难以检测和估算的问题,本文针对该情况提出了一种新的无传感器控制策略。转子初始位置检测是根据定子铁心的非线性磁化特性,采用电压脉冲矢量注入法（VPVM）。这种方法不需要电机参数和额外的硬件设施.电机开始运行时,由闭环自适应磁通观测器估算转子位置、速度.通过MATLAB仿真,从理论上验证了该方法的有效性。     

基于滑模状态观测器和SVPWM的无传感器永磁同步电动机控制研究

将滑模状态观测器和空间矢量脉宽调制技术应用于永磁同步电机无传感器矢量控制中.根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个滑模状态观测器用于估算电机转子位置和速度,建立其自适应规律并采用李亚普诺夫理论对其稳定性进行了分析.该方法对电机参数变化不敏感,具有较强的鲁棒性.系统采用空间矢量脉宽调制技术进行脉宽调制以减小转矩脉动,实验结果表明,滑模变结构状态观测器能够在较广速度范围内追踪转子实际位置,实现对转轴位置的观测,从而实现了永磁同步电机的无传感器磁场定向控制.     

基于MRAS和SVPWM的无速度传感器永磁同步电动机控制研究

将模型参考自适应状态观测器和空间矢量脉宽凋制技术应用于永磁同步电机无速度传感器矢量控制中。根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个模型参考自适应状态观测器用于估算电机转子速度,建立其自适应规律,并采用Popov理论对其稳定性进行了分析。系统采用空间矢量脉宽调制技术以减小转矩脉动,仿真结果表明,模型参考自适应状态观测器能够在较广速度范围内追踪转子实际位置,实现对转子转速的观测,从而实现了永磁同步电机的无速度传感器磁场定向控制。     

PMSM自适应观测器算法低速稳定性研究

针对基于自适应观测器的永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统,根据观测器线性化模型,分析了系统在低速电动状态下由于电机参数变化引起的不稳定问题。据此研究了一种自适应观测器与高频信号注入法相结合的转速估算方法。仿真实验结果表明该方法有效地提高了系统在低速时的参数鲁棒性和速度观测精度,改善了无速度传感器调速系统的低速性能。     

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.     

贴面式永磁同步电机无传感器控制策略的研究

贴面式永磁同步电机(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor,简称SPMSM)的无传感器控制在低速和静止时一直存在难以检测和估算转子位置的问题,针对该情况提出了一种新的无传感器控制策略。转子初始位置检测是根据定子铁心的非线性磁化特性,采用电压脉冲矢量法(Voltage Pulse Vector Method,简称VPVM)。此方法无需电机参数及额外的硬件设施,当电机开始运行时,由闭环自适应磁通观测器估算转子位置、速度。利用TMS320F240搭建的硬件实验平台,验证了该方法的有效性。     

基于ASMO的PMSM无传感器控制系统

针对永磁同步电机滑模控制策略中出现的抖振以及转子位置预估精度等问题,引入了基于静止坐标系的自适应滑模观测器代替传统的滑模观测器,用sigmoid函数代替传统sign函数,并且利用锁相环代替传统的反正切函数实现转速及转子位置估算。在理论研究和仿真验证的基础上,搭建了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的实验平台,结果证明了基于自适应滑模观测器的永磁同步电机无传感器伺服驱动系统的正确性和有效性。     

用于PMSM无位置传感器控制的改进滑模观测器的设计与仿真

根据永磁同步电机两相坐标系下的数学模型,建立一种以电流和反电动势为观测对象的四阶滑模观测器。根据定子电流误差构造滑模面,最终由改进的滑模观测器估算转子速度和位置,加以分析得到观测器的收敛条件及自适应律,证明了改进滑模观测器的稳定性。理论分析表明该方法的滑模观测器性能不依赖于电机参数等,具有较强的鲁棒性。同时对永磁同步电机系统进行了Matlab/Simulink仿真,仿真结果表明,该方法不依赖于电机参数,能够快速跟随速度的变化,实现对永磁同步电机的无位置传感器控制。     

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。     

基于PSO理论的PMSM无位置传感器低速控制系统研究

针对表贴式永磁同步电机在无位置控制系统中各种强耦合因素进行解耦分析,提出了永磁同步电机无位置传感器低速控制的一种新途径。通过搭建永磁同步电机的高频注入模型,优化了系统的拓扑结构。采用非线性状态观测器代替传统的观测器,提升了系统的估算精度和实时性。在参数整定方面,将粒子群算法引入控制系统,实现对于系统调节参数的动态整定,使系统可以适应多种复杂工况。并在硬件平台上验证基于无位置传感器的永磁同步电机低速控制系统整体功能,通过对于电机起动特性以及带载、转速跌落特性的整体验证。研究结果表明：基于PSO(粒子群优化算法)理论的永磁同步电机低速控制系统可以按照预定速度平稳运行,并且具有良好的抗扰动性能,满足实际应用中的控制需求。     

基于滑模观测器的PMSM无速度传感器研究

为解决传统机械传感器应用存在的诸多缺陷,针对永磁同步电机矢量控制系统,采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压来计算出转子的实际位置,系统成本低、可靠性较高.根据滑模观测器原理,建立了基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制的系统模型.同时利用Matlab仿真工具建立无位置传感器的永磁同步电机仿真平台,仿真结果验证了滑模观测器法的有效性.     

永磁同步电机调速系统二阶滑模控制器的设计

在表贴式永磁同步电机调速系统中,针对经典PI控制中超调大、鲁棒性差、易受负载扰动等问题,设计一种基于二阶滑模算法的控制器,采用积分型滑模面,通过李雅普诺夫函数证明了其在有限时间内收敛,将其应用于转速控制环节,具有对内部参数变化不敏感的优点;并针对负载扰动问题,设计一种负载转矩观测器,将负载转矩观测值补偿到电流中,减小了负载扰动对系统的影响。仿真和实验结果表明,该控制方法能改进永磁同步电机的调速性能,响应速度快且无超调,系统鲁棒性强。     

基于q轴电流的模糊MRAS观测器PMSM无速度传感器控制

针对永磁同步电机的模型参考自适应系统（MRAS）无速度传感器技术对电机参数变化敏感、转速及负载突变后转速及位置估计值不精确等缺点,提出一种基于q轴电流分量的模糊PI模型参考自适应观测方法。在传统的MRAS观测器方法基础上,通过实时检测q轴电流分量,结合模糊算法实时调整MRAS中的PI参数,形成模糊MRAS观测器,以修正由转速、负载及电机参数发生改变带来的速度及位置检测误差。同时,针对观测器内部电机参数敏感的特点,通过对电机d轴注入阶梯电压信号,从而得到稳态d轴电流,并利用欧姆定律对电机定子电阻进行预辨识,使模糊MRAS观测器得到的转速及位置估计值更准确。最后,以400W表贴式永磁同步电机为实验研究对象进行了仿真以及实验分析,验证了该方法的有效性。     

自适应高阶滑模永磁同步电机永磁磁链观测

针对永磁同步电机(PMSM)用传统方法难以准确观测永磁体的失磁问题,讨论基于自适应非奇异终端滑模变结构的永磁磁链观测策略。依据永磁体失磁工况建立永磁同步电机数学模型,根据永磁同步电机失磁故障检测,构建自适应和非奇异终端滑模观测器,给出定子电阻自适应估计值,借助Lyapunov稳定性理论对观测器的稳定性加以证明,依据滑模变结构等值控制原理构造出永磁磁链算式。仿真实验验证了在改变定子电阻参数后,自适应高阶滑模永磁磁链观测器能准确地检测磁链参数。     

基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制

为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法。在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律。采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义。将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于ESO的PMSM无差拍预测电流控制研究

在永磁同步电机调速系统中,优良的电流控制效果对系统的控制性能至关重要.为解决数字控制中存在的采样、滤波等因素带来的控制延迟,基于永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,提出一种基于最小电流误差的无差拍预测电流控制策略.同时,为解决预测电流控制存在的对模型参数尤其是电机电感的参数鲁棒性较低的问题,结合自抗扰控制技术,在...     

一种优化SMO的永磁同步电机转速抖振抑制方法

针对传统的滑模观测器在估计永磁同步电机转子位置和转速时存在的抖振问题,提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制改进方法。基于传统滑模观测器的PMSM无传感器控制系统,其针对抖振问题,在传统SMO基础上进行了改进,提出了一种基于滑模新型趋近律和改进新型饱和函数结合的抖振抑制方法,使滑模控制具有更好的收敛速度和控制性能,有效的削弱了滑模抖振这一现象;开关增益改进为与给定转速成正比的变量,有效的改善了不同转速切换下抖振加剧的现象。仿真结果表明了新型滑模观测器的有效性,转子位置、转速的抖振得到显著抑制,测量精度得到显著提高。     

基于滑模控制的永磁同步电机控制系统仿真研究

在分析永磁同步电机的数学模型及其矢量控制原理的基础上,对永磁同步电机转子磁链定向的控制策略作了研究,针对转子磁链定向的矢量控制技术的关键问题转子磁链观测,设计了滑模转子磁链观测器,给出了基于滑模观测的控制系统,并用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真分析结果表明该系统调速范围宽,具有良好的动态及静态性能。