具有参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

转子磁极位置估计的准确性决定永磁同步电机无位置传感器控制系统的性能,为了实现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。根据实际冰箱制冷系统需求,采用模型参考自适应系统构建无位置传感器矢量控制方案,在仿真研究电机参数变化对位置估算影响的基础上,提出了一种具有参数辨识的内埋式永磁同步电机无位置传感器控制方案。利用电机的电流模型,运用扩展卡尔曼滤波器对转子磁链和交轴电感同时进行在线辨识,并将辨识出的参数用于更新无位置传感器矢量控制算法中的电机模型。仿真和实验结果表明,参数辨识算法可以有效地辨识出实际的转子磁链和交轴电感,具有参数辨识的无位置传感器矢量控制方案可行有效,在压缩机厂商提供的电机参数存在一定误差的情况下可以保证冰箱制冷系统的性能。     

带离线参数辨识的降阶观测器PMSM无位置传感器控制

提出了一种带有离线参数辨识的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制方案。使用改进的基于解耦PMSM模型降阶反电动势观测器来估计转子位置与速度,提出一种极点配置方案,简化了降阶观测器的结构,同时分析了模型参数变化对位置估计误差的影响并且基于稳定性分析推导出交轴电流允许的极限值。在电机静止状态下,使用递推最小二乘方法将需要的电气参数离线辨识出来以供观测器使用,定子电阻和直交轴电感三个参数的辨识误差均在6%以内,能够满足应用需求。最后,通过实验验证了整个方案的可行性,电机转子位置估计误差在4°以内,速度估计误差在20 r/min以内,所使用的无传算法具有良好的动态性能。     

基于递推最小二乘离散辨识法的飞轮储能系统无位置控制方法

为了提高飞轮储能系统无位置传感器控制性能,飞轮电机必须具有参数辨识和参数自整定的功能。因此,提出一种基于递推最小二乘离散法在线辨识未知参数的转子位置扩张观测器,以使位置观测环节具有较强的鲁棒性能。首先,建立飞轮电机数学模型并进行离散化分析,在此基础上,采用通过将反电动势估算值反馈引入到非线性扩张观测器计算中的转子位置估算方法。随后,将基于递推最小二乘辨识算法应用于飞轮电机离散模型并可同时辨识定子电阻、交直轴电感等关键电磁参数,以便消除因飞轮电机模型误差引起的转子位置估算误差,提高系统无位置检测性能。最后,搭建基于DSP2812的硬件实验平台。仿真和实验结果表明所提算法对未知参数的辨识具有一定的准确性和实时性,可实现对飞轮储能系统的无位置传感器运行控制。     

具有参数自适应功能的永磁同步电机无位置传感器控制

永磁同步电机运行过程中,电机参数在不同工况下会发生变化而影响转子位置的获取,从而影响电机控制系统的效率和性能,因此对电机参数的在线辨识非常必要。提出了基于递推最小二乘法的在线参数辨识无位置传感器控制方法,该方法对定子交轴电感进行在线辨识,并将结果反馈到滑模观测器,同时更新电流控制器参数,实现了电机控制的参数自适应功能。基于永磁同步电机系统的实验结果表明,该控制方法下系统有良好的稳定性和动态性能。     

基于仿射投影算法的内置式永磁同步电机控制

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器的控制精度,需要对电机参数进行在线辨识。以永磁同步电机矢量控制为控制策略,利用模型参考自适应法对电机转子的位置和转速进行估计,提出了一种基于仿射投影算法的多参数辨识。通过仿射投影算法设置两个不同的采样时间分别辨识交直轴电感和定子电阻、永磁体磁链,将辨识的参数更新到基于模型参考自适应的矢量控制中,并搭建了实验平台。结果表明,该方法能够进行多参数在线辨识,参数值迅速收敛到真实值附近,模型参考自适应法采用辨识的参数值大大降低了转速估计误差。     

无传感器永磁同步电机参数辨识技术的研究

随着使用环境和工作负荷的变化,永磁同步电机(PMSM)参数的变化较大,有必要对电机参数进行在线辨识。采用扩展反电势(EEMF)法对PMSM转子位置和转速进行估算,提出一种基于递归最小二乘法(RLS)的PMSM电感在线辨识方法。经过仿真分析各种电机参数对电机转子位置估算精度的影响,在保证辨识精度的前提下,精简了参数辨识算法。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

基于参数辨识的永磁同步电动机无位置传感器控制

研究了基于参数辨识的永磁同步电动机无位置传感器控制算法。通过逆变器向电机绕组注入电压激励,根据其响应的电流来离线辨识电机的定子电阻和交轴电感。为了避免逆变器死区引起的辨识误差,采用差分的方式进行信号注入。利用辨识得到的电阻和电感值进行动态磁链的估计,结合软件锁相环估计出转子位置,从而能够在电机参数未知的情况下实现永磁同步电机的无传感器运行。通过实验验证了参数辨识算法和无传感器算法的有效性。     

基于转速扰动的表贴式永磁同步电机参数辨识

为解决表贴式永磁同步电机参数在线辨识时参数辨识耦合造成的辨识误差,从电机数学模型角度分析了参数辨识时的耦合关系,并通过仿真验证了表贴式永磁同步电机参数辨识时的定子电阻和转子磁链的耦合关系,同时提出了一种基于转速扰动的递推最小二乘法永磁同步电机在线解耦参数辨识方法。该方法通过加入转速扰动结合递推最小二乘辨识方法实现了交直轴电感、定子电阻、转子磁链的在线解耦辨识。实验和仿真验证了转速扰动的注入可以有效实现解耦辨识。     

嵌入式永磁同步电机离线参数辨识技术

详细介绍了一种永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)矢量控制系统电机参数的离线辨识技术.该技术基丁电机的动态数学模型,通过在电机端注入直流或交流电流,测量相应的电压响应,辨识出电机的定子电阻、转子磁链、直轴电感和交轴电感.实验结果证明了该算法的正确性.     

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。     

Position and speed sensorless control system of permanent magnet synchronous motor with parameter identification

The model parameters of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) are required for high‐performance control and a model‐based sensorless control. This paper proposes a sensorless control system of PMSM that does not need parametric information beforehand. The parameters of a PMSM drive system, including the inverter, are identified at standstill and under operating conditions. At first, the initial rotor position is estimated by a signal injection sensorless scheme in which the machine parameters are not required. After the initial position has been estimated, the resistance, including the on resistance of the IGBT, the voltage error caused by dead time in the inverter, and d‐axis and q‐axis inductances, are identified at standstill. After the motor starts by the signal injection sensorless control, the sensorless scheme changes to an extended EMF estimation scheme. The estimated parameters for the resistance, and daxis and q‐axis inductances are used in such sensorless control. The magnet flux‐linkage, which cannot be estimated at standstill, is identified under the sensorless operation at medium and high speeds. The effectiveness of the proposed method is verified by several experimental results. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 160(2): 68–76, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/ eej.20548     

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。     

基于参数辨识的永磁同步电机电流精确控制方法

在永磁同步电机电流控制环节中,电阻、电感等参数的变化影响控制器的性能;随着转速的升高,反电势使电流跟随性能变差。针对这些问题,设计了一种利用参数辨识校正控制器的系数和实现反电势补偿的电流环精确控制方法:根据面装式永磁同步电机i_d=0的矢量控制特点,使用统计均值的方法辨识电机的电感,在此基础上根据波波夫超稳定理论设计了电阻和磁通的模型参考辨识方法。电阻和电感的辨识值校正PI控制器的系数,电感和磁通的辨识值用于反电势的补偿环节。仿真结果表明,该方法能够通过参数辨识对控制器系数的校正和反电势的补偿实现电流环的精确控制,电流环控制性能优于PI控制和普通反电势补偿的方法。     

具有变磁阻励磁回路的永磁同步电动机电感参数

为解决永磁同步电动机弱磁问题,提出了一种能够跟随转速自动调节励磁磁阻的新型永磁同步电动机.在介绍电机基本结构和原理的基础上,通过不同励磁下电机磁力线分布,指出了影响交直轴电感主要有永磁体、隔磁磁桥和交直轴电流.并分别就永磁体厚度、隔磁桥尺寸、电流饱和、非导磁体的引入和永磁体的运动,运用有限元数值法计算了交直轴电感.计算结果与电感分析结果和测试结果相吻合.     

二维云模型在线优化永磁同步电机无传感器电压模型控制

提出一种基于二维云模型在线优化智能PID的永磁同步电机无传感器电压模型控制算法。在虚拟γ-δ旋转坐标系下利用实际电压值与理想电压值之差对电机转速误差进行实时校正,获取到相对准确的电机转速以及转子位置估计。同时,设计了一种具有参数动态实时自整定功能的智能PID对上述电压模型控制中的转速、电流进行实时调节。通过引入混沌粒子群算法离线优化控制参数,使整个控制系统处于优化状态,再利用二维云模型在线调节模块对其实时整定。实验结果表明,该控制算法能够准确估计出电机转速以及转子位置,对电机内部参数摄动以及外部负载扰动具有较强的鲁棒性。     

电感不对称对双绕组永磁同步电机无位置传感器控制的影响

本文研究电感不对称对双绕组永磁同步电机基于脉振高频电压注入法的无位置传感器控制的影响。基于Ansoft/Maxwell建立有限元仿真模型,分析双绕组永磁同步电机两种工况下的电感波形。仿真结果表明由于绕组结构的非对称性,单个子电机工况下三相电感不再对称,d-q轴电感产生较大波动。理论推导了非恒值d-q轴电感条件下脉振高频电压注入法的数学模型,证明了该方法对电感波形有较高要求。通过Simulink搭建仿真模型,研究电感不对称对双绕组永磁同步电机高频注入法控制的影响,并且dSPACE实验平台上进行验证。仿真和实验结果表明,两个子电机同时运行工况下,基于脉振高频电压注入法的无位置传感器控制可以正常运行;但在单个子电机运行工况下,由于d-q轴电感存在较大波动,PLL锁相环并不能有效跟踪转子位置,导致无位置传感器控制无法正常起动。     

考虑互感影响的开关磁阻电机无位置传感器控制技术

针对开关磁阻电机采用电流斩波控制(CCC)方式时相间互感对无位置传感器角度估算的影响,提出一种转子位置估算方法,该方法可以消除相间互感对位置估计的影响,并且无需测量相间互感大小。当电机在单相励磁区时,此时采用变系数电感模型方法进行角度估计;当电机在两相同时处于励磁区时,相间互感不为零,此时对导通相的磁链做差值运算以消除相间互感,最终通过实验对提出的转子位置估算方案进行验证。实验结果表明,与传统的忽略相间互感影响的转子位置估计方案相比,该方案能够消除互感对转子位置估计的影响,并且具有更高的估计精度,能够实现较大转速范围的无位置传感器稳定可靠运行。     

基于反电动势法的双绕组永磁容错电机转子位置估计算法研究

针对双绕组永磁容错电机,在反电动势法基础上,提出一种改进的适用于容错电机的转子位置估计算法。利用每相绕组产生的磁链增量及单位反电动势来估算双绕组永磁容错电机转子的位置,通过锁相环技术进行误差补偿,对该方法中使用到的电机参数进行在线辨识,把辨识结果更新到转子位置估计算法中。通过该方法可以在双绕组永磁容错电机正常工作、单相故障或者多相故障容错的情况下,实现对转子位置以及转速的估计。通过MATLAB/Simulink进行仿真,验证转子位置估算方法的准确性和鲁棒性。     

电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制

通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.