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。     

基于滑模变结构控制的内置式永磁同步电机无位置传感器矢量控制

对一种基于滑模变结构控制(SMVSC)的内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器矢量控制策略进行了研究。针对SMVSC中固有的抖动问题,对其产生的机理进行了详细的分析与研究,用一种饱和函数代替符号函数进行改进,以降低符号函数的不连续性,同时将饱和函数的边界层厚度参数设置为一变量,进行自适应调节,通过调节边界层厚度函数值,减慢状态变量趋于滑模切换面的速度,以减小抖振。仿真结果表明:所研究的控制策略具有良好的动态响应和稳态响应,获得了精确的转子估算位置和估算转速,系统具有较强的鲁棒性。     

基于MRAS的永磁同步电机无传感器矢量控制研究

提出了一种基于模型参考自适应理论(MRAS)的速度与位置估算方法。以PMSM本身作为参考模型,以含有转速变量的定子电流方程作为可调模型,以Popov超稳定性理论为基础设计自适应律,当可调模型等效于参考模型时,输出的估计转速收敛于真实值,实现了无速度传感器的电机控制。利用MATLAB/Simulink搭建了仿真模型,仿真结果表明基于MRAS的无传感器控制对转速和转子位置角有很好的辨识效果。     

基于MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

针对机械式传感器的使用会增加调速系统成本、故障率等问题,基于模型参考自适应系统(MRAS)设计了永磁同步电机(PMSM)无位置传感器矢量控制系统。推导了MRAS算法获取PMSM矢量调速系统转速与位置过程,给出了系统的自适应律选择,并证明了该系统满足Popov超稳定性条件,保证了系统渐进稳定。最后通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建了仿真模型,仿真结果表明所设计的无位置传感器调速系统在负载突变以及转速动态变化等工况下具有良好的控制性能。     

一种新型的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)在低速域运行时模型参考自适应观测器对电机参数变化敏感、位置检测精度低以及鲁棒性差等缺点,提出了通过利用电机本体的参考模型和相应可调模型的差值构造滑模面,取代了传统模型参考自适应观测器中采用PI调节器作为自适应机构的做法,并且采用模糊控制器自适应调整滑模增益以抑制滑模运动的抖振。在MATLAB/Simulink环境下搭建了仿真模型。仿真表明:在外部扰动以及电机参数变化时,估计转速和转子位置均能跟踪到实际的转速和转子位置。     

异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究

为了实时辨识电动机的转子转速,提出利用在异步电机端测量得到的电压和电流来估算电机转速,以实现无速度传感器矢量控制的模型参考自适应方法.在MATLAB/Simulink中,建立了一个基于该方法的无速度传感器矢量控制系统,并进行了仿真实验,仿真结果表明该系统具有良好的动静态特性和稳定性.     

高速永磁同步电机无速度传感器矢量控制研究

针对普通无速度传感器矢量控制算法无法满足永磁同步电机(PMSM)高速运行问题,设计了一种基于模型参考自适应系统(MRAS)的矢量控制方案。该方案由I/F控制器和MRAS控制器组成。低转速采用I/F控制器控制电机转速,高转速采用MRAS控制电机转速,特殊处理后使切换过程中电流平滑过渡,以达到高低转速均可正常运行的目的。以磁悬浮PMSM作为驱动对象,电机转子联接风机实现带载。试验结果表明,与传统的无传感器矢量控制相比,所提出的控制方案更有效地驱动PMSM,满足高速运行工况。     

Position sensorless control of interior permanent magnet synchronous motor using extended electromotive force

Driving a permanent magnet synchronous motor (PMSM) requires the rotor position information to control the motor torque, and this is generally detected by mechanical position sensors such as an encoder or a resolver. However, these sensors increase the machine size and the cost of the drive, and reduce reliability of the system. Therefore, many papers about position sensorless drive method of PMSM have been published. This paper presents a position sensorless control of interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM). A mathematical model of IPMSM using the extended electromotive force (EMF) in the rotating reference frame is utilized to estimate the rotor speed and position. This model has a simple structure integrating position information into the extended EMF term. Therefore, the sensorless control based on the mathematical motor model can be implemented simply. The estimation method proposed is based on the principle that the error of the current is proportional to that of extended EMF. This method was carried out using a 6‐pole, 400‐W, 1750 r/min test motor system. It was found that sensorless speed control was achieved from 80 r/min to 1800 r/min under 0 to 100%loads. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(3): 41–48, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20406     

Sensorless IPMSM position estimation based on multi SVPWM with elimination of inverter nonlinear effects

This paper presents a position‐sensorless interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) control system at low and zero speed based on a multi‐space‐vector pulse‐width modulation (MSVPWM) pattern with the elimination of nonlinear inverter effects. In conventional sensorless methods based on the MSVPWM pattern, the high‐frequency (HF) components of voltage and current are used to estimate the rotor position information. However, the inverter nonlinear effects, such as forward voltage drops and deadtime, distort the HF components of the voltage and current so that an error occurs in the position estimation. Therefore, an improved position estimation scheme is developed in this paper. The compensated HF components of the voltage taking account of the inverter nonlinear effects can be used to decrease the estimation error. The proposed method can be implemented without increasing any hardware cost. Experimental results confirm the effectiveness of the proposed method. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

基于改进全阶滑模观测器的IPMSM无传感器控制

针对传统全阶滑模观测器存在抖振及观测精度差的问题,提出一种改进全阶滑模观测器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制策略.该策略采用准符号函数代替非线性符号函数作为切换函数,并且利用Lyapunov函数和等效控制的思想对系统进行稳定性分析;在此基础上,为了避免电机转速大小变化影响转子位置的估计精度,设计了与电机转速相关的自...     

双转子PMSM无传感器复合控制方法研究

为了使双转子永磁同步电机(双转子PMSM)在全速域实现无传感器精确控制,研究了该种电机双转子位置的复合自检测方法.结合面贴式双转子PMSM的结构,在低速区采用脉振高频电压注入法确保检测精度,高速区采用模型参考自适应法确保动态响应.将两种方法的优势相结合,设计出无传感器复合控制系统,并给出了速度切换区间和加权切换算法.实验结果显示,这种方法能在高低速之间实现平滑切换,在全速域实现转子位置的准确检测,并保持双转子的等速对转.     

基于扰动滑模观测器的永磁同步电机矢量控制

分析了一类非线性系统基于扰动的滑模状态观测器设计的基本思想,在此基础上将其应用到永磁同步电机无传感器矢量控制策略下永磁转子速度及位置信息的获取当中.为获取精度较高的状态估计,设计了具有变截止频率特性相位补偿的位置及具有自适应调节率的转速滑模观测器,理论分析表明这类观测器对参数变化具有极强的鲁棒性.仿真结果证明基于空间矢量脉宽调制供电技术的永磁同步电机双闭环无传感器矢量控制系统具有较好的动静态性能.     

基于MRAS和磁链补偿的无速度传感器永磁直线同步电机直接推力控制

永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制系统中的传统机械传感器在恶劣工况下难以准确获取控制系统反馈信息。将模型参考自适应算法应用到PMLSM,设计了基于模型参考自适应系统(MRAS)的无速度传感器直接推力控制系统,依据辨识得到的磁链位置重新构建了一种磁链观测器,对磁链进行补偿,减小了直接推力控制推力响应的波动。通过仿真,证明了基于MRAS和磁链补偿的无速度传感器PMLSM直接推力控制系统能够准确地辨识初级的速度和位置信息,得到了较好的动静态性能。     

基于永磁同步电机的SVPWM死区分析与补偿

在理想和实际情况下,按电流方向的不同,分析了死区效应对空间电压矢量脉宽调制逆变器控制的永磁同步电机输出波形的影响。根据电流空间矢量图将三相电流分成6个区域,并在各区域中按电流方向对三相输出电压进行补偿。实验结果表明,该方法避免了系统软硬件复杂程度的增加,同时达到了很好的效果。     

低频信号注入法的永磁同步电机无速度传感器控制

针对永磁同步电机（PMSM）无速度传感器矢量控制方法中低速时反电动势过小,无法获得准确的估计转速的问题,采用在d轴注入低频定子电流的方法来估计电机转速。仿真结果证明了该无速度传感器估算方法在永磁同步电机低速运行中的正确性和有效性,并且具有控制结构简单且对参数误差不敏感的特点。     

基于DSP的PMSM矢量控制系统的设计与研究

为实现对永磁同步电机(PMSM)的最优控制,设计了一种以数字信号处理器(DSP)为核心的控制器,深入分析了控制器中对电机运行精度影响较大的几个模块,并进行了优化。采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术完成了系统的硬件和软件调试,实验结果验证了所设计控制器的可行性,并能满足PMSM的高性能控制要求。     

引入比例谐振调节器的双馈电机转子电流无速度传感器控制

双馈风力发电机转子电流模型参考自适应系统(MRAS)的转速估算方法中,由于定、转子电压、电流采样信号的漂移及AD转换的偏差,致使所估计的双馈电机转速幅值中呈现不同程度的交流脉动。针对此问题,提出了在自适应实时调节机构中,采用PI并联比例谐振(PR)控制器共同作用的控制策略。该方法可消除转速估计中角频率和转差频率的交流脉动,实现转速精确估计,提高双馈电机发电质量。基于10 k W的双馈风力发电模拟平台进行了实验研究,通过与PI控制对比验证了PI并联比例谐振控制的优越性。     

考虑电流谐波的车用IPMSM振动仿真模型研究

为研究电流谐波对永磁同步电机振动的影响,搭建仿真平台,以一台48槽8极内置式永磁同步电机(IPMSM)为研究对象,分析了两种考虑电机电流谐波的振动仿真模型的异同。理论分析了引入电流谐波的永磁同步电机振动源,建立基于MATLAB-ANSYS的联合仿真模型和实测电流-ANSYS多物理场模型,并通过有限元法计算两种仿真模型的电磁激振力和振动加速度频谱,用振动实验验证了两种模型的有效性。     

电动汽车用永磁同步电机模型预测MRAS无速度传感器控制

针对电动汽车机械式传感器在复杂工作环境下易失效的问题,将基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器技术应用于电动汽车中。针对传统MRAS无速度传感器控制存在的转子位置估计相位延迟较大、转速估计误差较大等问题,将模型预测控制算法应用到MRAS中。参考模型选用永磁同步电机(PMSM)电流磁链方程,可调模型选取电压磁链方程,代价函数是磁链的差值,待估计参数选择转子位置。与传统MRAS无速度传感器控制算法相比,转速、转子位置估计结果更加精确,估计误差较小,动态性能和稳态性能优良。通过仿真和试验验证了算法的可行性和有效性。     

无速度传感器直接转矩控制系统的MATLAB仿真

采用定子磁链u-n模型计算定子磁链,并在此基础上将模型参考自适应应用于直接转矩控制系统中,实现了系统的无速度传感器运行。针对3kW异步电动机,采用MATLAB/SIMULINK软件进行了仿真。仿真结果表明,该系统对电机定子磁链的观测精度高,速度运算较准确,在全速范围内能保持较高的性能。