基于改进EKF的飞机蓄电池在线SOC估计方法

蓄电池荷电状态(state of charge,SOC)是电池管理系统最为重要的参数之一,由于飞机蓄电池工作环境恶劣复杂,具有较强的非线性,给蓄电池的在线 SOC估计带来较大的困难。以提高复杂应力条件下飞机蓄电池在线 SOC估计精度为目的,采用性能测试实验对蓄电池性能参数的温度、放电率特性进行研究,并提出递推最小二乘法与扩展卡尔曼滤波算法结合的改进 EKF方法,实现蓄电池等效电路模型参数的在线辨识以及蓄电池在线 SOC 的估计。上述方法通过物理实验进行了验证,实验结果表明,改进后 EKF方法的 SOC 估计误差小于0.5%,估计精度获得明显提高。     

基于直流电压注入的永磁同步电机定子绕组温度在线估计

提出一种新的永磁同步电机定子绕组实时温度在线估计方法。该方法无需温度传感器,也无需改变电机驱动系统的硬件,仅需在矢量控制中向α轴注入直流电压信号,通过在线辨识定子电阻并结合金属材料温度与阻值的线性关系实现定子绕组实时温度的估计。该方法特别适用于大功率电机,注入较小的信号即可在相绕组上产生相对较大的直流电流,减小了在交流相电流中提取直流电流分量的难度和温度估计误差。提出三种定子电压直流分量的获取方法,并给出讨论分析和对比结果,其中直接采用所注入信号实现温度估计的方法,无需对相交流电压采样和后处理得到直流分量,估计精度较高。仿真和实验验证了所提方法的有效性。     

基于粒子群优化算法的永磁电机热网络参数识别

监测永磁电机的永磁体温度对于保证电机的使用寿命至关重要,因为过高的温度会产生永磁体不可逆失磁现象。提出了一种基于粒子群优化算法的永磁电机热网络参数识别方法,实现用热网络监测永磁体的温度。该方法首先建立永磁电机的热网络模型,利用粒子群优化算法结合电机温升试验所得温度数据对热网络模型的主要热力参数进行识别;然后利用该热网络模型进行在线温度识别,识别过程能够快速收敛,具备良好的辨识精度;最后,通过对比仿真识别温度和电机温升试验数据,验证了该方法的准确性。     

永磁同步电机定子绕组温度估计的信号注入策略优化

针对永磁同步电机定子绕组在线温度估计策略与信号注入的优化展开研究,分析电机的电气、机械与热特性等参数以及负载在信号注入下对温度估计精度和输出转矩脉动的影响,提出直流电压注入法3要素(信号注入大小、持续注入时长、注入时间间隔)的优化设定策略,以及提出由频率自适应陷波器和低通滤波器组成的实时信号处理模型以提高估计精度,实现准确温度观测的同时降低信号注入对电机运行性能的影响。在不同工况下的研究结果验证了理论分析的正确性与优化策略的有效性,为基于信号注入法的永磁同步电机定子温度在线观测在工程上的应用提供了指导。     

基于热网络法的永磁电机温度在线估计

将集总参数热网络（LPTN）模型应用于永磁电机温度在线估计能够预防电机因过温而造成的电机损坏，特别是降低永磁体的不可逆退磁风险，提高永磁电机使用的安全性。该文首先针对LPTN模型应用于温度估计过程中存在灰度模型的不确定性，对永磁电机LPTN模型进行比较，建立不同节点的低阶灰箱永磁电机LPTN模型。搭建永磁电机变工况温度实验平台，基于实验数据进行模型对比分析，得到用于永磁电机在线温度估计的最优节点数LPTN模型。同时为克服扩展卡尔曼滤波算法出现的滤波发散及热阻参数在变工况下非线性导致温度估计累积误差问题，利用加权多新息强跟踪扩展卡尔曼滤波（WMI-STEKF）算法对永磁电机LPTN模型进行在线参数辨识及温度估计，将温度估计误差降低至3℃，提高非线性系统在变工况条件下参数辨识过程的鲁棒性。最后，通过仿真和温度实验结果对比分析，证明该方法的正确性和准确性。     

电动汽车动力电池温度在线估计方法

电动汽车动力电池内部复杂的电化学反应容易受到环境温度的影响,造成电池功率和容量特性的衰减。为了准确估计电池温度变化,提出基于热平衡方程的电池温度在线估计方法,生热部分考虑可逆的熵变生热和不可逆的过电势生热对总体生热的影响,散热部分考虑电池与外界环境的热交换。采用一阶等效电路模型结合扩展卡尔曼滤波实时在线估计模型参数,并利用热平衡方程获得的电池温度递推公式,根据前一时刻电池温度估计当前时刻电池温度。采用联邦城市行驶工况(FUDS)实验对所提方法进行验证,结果表明,所提出的电池温度在线估计方法在电池运行过程中能够实时准确估计电池温度,估计误差在1℃以内。     

电动汽车永磁同步电机转子温度估计

针对永磁同步电机中转子温度过高导致永磁体永久失磁等问题,对永磁同步电机转子温度进行在线估计显得尤其重要.考虑到电机内部实际传热特性和实时温度估计的要求,基于集中参数模型的方法提出了五节点简化等效热模型,推导出电机温度估计状态方程;考虑到离散后的状态方程中节点温度的导数与节点温度和发热损耗的线性函数关系,提出了使用多元线...     

永磁同步电机无速度传感器调速系统设计

介绍了一种永磁同步电机无速度传感器调速系统的方案及硬件组成。系统采用α-β坐标系，对非线性电机方程进行线性化，用扩展Kalman滤波原理，对永磁电机的转角θ和转速ω进行实时在线最优估计，不断修正估计转速面，使其始终与实际转速保持一致，并对电机d—q轴电流进行实时控制。仿真与实验结果证明，该方法在电机模型不准确和参数时变情况下，实现电机平稳调速。     

基于电机热模型的电动机保护方法的研究

本文采用电动机热模型，研究了因过载、不对称运行、频繁起动等原因而引起电动机过热时对电动机实行保护的可行性。在分析电动机热模型的基础上，推导出了电机温度的在线离散算法。采用这种算法可以实现电机故障运行时绕组内部温度的实时计算，从而实现电动机的智能化保护。文中给出了基于热模型的电动机综合保护器的结构。仿真结果表明，基于热模型的电动机综合保护是可行的。     

锂电池组动态热模型在混合动力汽车中的应用

锂离子电池热模型对于电池单体和热管理系统的设计有着重要的意义,研究串并联组合的锂离子电池组在混合动力汽车系统中的性能和寿命,提出面向控制的电池组动态热模型,该模型能根据电池组当前的环境温度、运行负荷、冷却强度和初始荷电状态实时估计电池组中各单体电池的运行温度。实验利用18650型锂离子电池单体,实现3并3串和3串3并形式的电池组循环充放电,得到单体电池温度分布曲线。仿真比较结果表明,提出的电池组热模型具有较高的估计精度,满足混合动力汽车的热管理系统的设计要求。     

永磁同步电机旋转变压器解码算法优化设计

针对旋转变压器解码电路误差对永磁同步电机(PMSM)转子位置检测精度的影响,深入分析了解码电路工作原理,基于角度/速度观测器,设计了一种高精度快响应的旋转变压器信号估算方法。电路采用低电压运放MCA33202对旋变输出正弦和余弦信号进行解码,基于解码后的估算角度构建了单位反馈闭环系统,优化了解码电路关键器件参数,提高了PMSM转子位置检测精度。通过1台2.5 kW高速PMSM验证了该算法的有效性和可行性。     

交互式模型参考自适应PMSM速度辨识

提出了一种基于矢量控制的交互式模型参考自适应永磁同步电机无速度传感器控制方案.该方案利用静止α-β坐标系下的基于电压模型的反电动势估计值和基于磁链模型的反电动势估计值之差作为误差信号,交互式的构成对定子电阻辨识和转子转速辨识的自适应律,实现定子电阻和转速的估计,解决了因电机参数变化所影响速度辨识精度的问题.仿真和实验研...     

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。     

基于MPHFE的PMSM转矩脉动优化控制策略

为了按照选定的谐波次数优化永磁同步电机（PMSM）驱动控制系统的谐波转矩,设计了一种新颖的最少参数谐波磁链估计器（MPHFE）以进行电机谐波磁链的在线估计,从而实现了PMSM转矩脉动优化控制。所提出的MPHFE中无需使用电机电感、电阻和定子电流及导数等参数即可完成谐波磁链的估计,从而无惧参数扰动,具有极强的鲁棒性。MPHFE是通过磁场定向控制器和自适应前馈控制器组合作用将谐波电流强制为零实现的,即可以直接从估计的谐波反电动势中获得谐波磁链,无需其他电机参数参与运算。进一步将估计的磁链与电机谐波转矩综合模型结合使用,以确定消除谐波转矩的注入定子电流值。开展了PMSM不同工况下的测试,实验结果验证了所提出的方法能显著降低PMSM的转矩脉动。     

基于新型指数趋近率和转子位置观测器的PMSM积分滑模控制

基于传统指数趋近率的滑模控制系统因复杂性较低,在永磁同步电机(PMSM)中被广泛应用.但当滑模控制系统在做趋近运动时,存在明显抖振,其精度无法应对复杂情况.为了抑制抖振和提高永磁同步电机控制系统的抗外部干扰能力,提出了一种新型指数趋近率,并在该趋近率中使用连续切换函数来平滑控制信号.为进一步降低处理信号时产生的高频扰动,滑模控制器采用了积分型控制器.针对转子位置的估计精度问题,依据龙伯格线性观测器设计了转子位置观测器.仿真结果可以看出,基于新型指数趋近率的积分型滑模控制器和转子位置观测器不仅改善了滑模抖振问题,使系统抗外部扰动能力得到增强,而且对转矩和电流的超调和脉动问题进行了优化.     

基于TR-BFGS的PMSM变参数识别及优化控制

永磁同步电机参数会随着运行工况的变化而改变,为实现高精度控制,提高系统稳定性,工程上可采用PMSM变参数控制技术。针对目前PMSM在线参数辨识方法对噪音等非电气因素的鲁棒性差、辨识精度不高的问题,本文介绍了基于TR-BFGS算法的变参数识别方法及优化控制技术。建立PMSM在dq坐标系下的等效数学模型,以实际电机电流和模型输出电流为基准,设计合适的目标函数,去除辨识中的系统扰动和固有误差,通过求解目标函数最小值获取PMSM参数预测值,并以此更新电流、转速双闭环控制系统中电机参数值。试验结果表明,本文所提参数辨识方法辨识精度高,可实现PMSM变参数高性能控制。     

基于自适应滑模观测器无位置传感器PMSM控制方法研究

针对无位置传感器永磁同步电机控制存在的转子位置与转速估计精度不高的问题,结合自适应算法设计了一种新型的自适应滑模观测器。滑模自身机制引起的系统抖振问题是影响电机转子位置与转速估计的最大因素。为了降抖减振,采用连续的sigmoid阈值函数代替sign符号函数;提出一个反电动势自适应估计环节代替传统的低通滤波器,提高反电动势估计精度;此外为了降低转子位置及其转速的估计误差,采用锁相环对其进行估计。最后,基于200W的PMSM搭建实验平台对上述改进算法进行验证。结果表明:电机转子位置与转速估计稳态误差分别为0.129 rad、79 r/min,能够实现无位置传感器PMSM高精度控制。     

永磁同步电机非线性黄金分割自适应转速控制

针对永磁同步电机系统复杂设计高精确度的控制器比较困难的问题,采用id=0的矢量控制策略,基于永磁同步电机的特征模型,设计一个以非线性黄金分割自适应控制为主的控制方案。通过安排过渡过程和特征模型参数的在线辨识实现了该控制方案下控制器参数的在线自适应调节。实验结果表明该控制方案不仅能够实现永磁同步电机较高精确度的转速控制,与一阶自抗扰控制、增广状态反馈控制和传统的PI控制相比,具有更加优越的暂态和稳态性能。     

基于二阶滑模和MRAS的PMSM速度与磁链估计

针对永磁同步电机无传感器控制系统,提出了一种基于二阶滑模和模型参考自适应的速度估计算法.估计算法直接在旋转坐标下估计电机的感应电动势,用模型参考自适应辨识永磁体磁链,两种方法相结合,实现电机速度的估计.该算法能有效抑制滑模固有的抖振,还能减少永磁体磁链对速度估计的影响,增强系统的鲁棒性.仿真结果验证了该算法的有效性.