感应电机全阶状态观测器及其无源性转速控制

为了实现感应电机的高动态调速性能,针对电机的非线性本质,提出了一种基于全阶状态观测器及其转速自适应估算的感应电机无源性转速控制方案。在基于感应电机无源性与稳定性分析的基础上,设计了渐近稳定转矩跟踪无源性控制器。针对无源控制律所需转子电流难以观测的问题,提出了一种旋转坐标系下以转子电流和转子磁链为状态变量的全阶状态观测器,并应用该观测器对转速进行估算,实现了感应电机无速度传感器的无源性转速控制。仿真结果表明该控制方法易于实现,采用全阶观测器观测转子电流值和估算转速值更为准确,显著提高了感应电机的动静态性能。     

基于三次谐波检测的直流无刷电机无位置传感器控制系统仿真研究

分析了永磁无刷直流(BLDC)电机的数学模型,提出了一种通过三次谐波过零脉冲信号估算转速和位置的方法,实现了基于三次谐波反电势的BLDC电机无位置传感器控制。在Matlab/Simulink仿真环境中,采用电流滞环控制以及转速PI控制方式构建了BLDC电机的无传感器仿真平台。在速度和位置估算仿真模块中,用离散的速度和位置信号代替传统仿真中的连续信号。通过仿真结果分析,验证了三次谐波检测及所提出的速度和位置估算方法的可行性。     

基于比例谐振型自抗扰控制的永磁同步电机电流解耦及谐波抑制策略研究

永磁同步电机矢量控制中dq轴电流存在交叉耦合和多种谐波干扰,如逆变器死区、电机磁场分布谐波、电流采样误差等都会带来不同频率的电流谐波,影响电机控制效果。该文提出一种电流环的比例谐振型自抗扰控制(proportional resonance-active disturbance rejection control,PR-ADRC)方法,可以在实现dq轴电流完全解耦的基础上有效抑制各类电流谐波。为消除电机参数摄动对控制器设计的影响,从电机模型出发推导一种和定子电阻无关的电流解耦型ADRC,并在扩张状态观测器中引入比例谐振项,其谐振频率可设置为被抑制电流谐波的频率。通过对提出的PR-ADRC的传递函数分析,说明该方法对电流谐波的抑制机理,同时给出PR-ADRC的参数设计方法和稳定性证明。最后,通过实验验证所提出的PR-ADRC的电流解耦和谐波抑制效果。     

基于谐振数字滤波器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于受逆变器的非线性特性、转子永磁体磁场谐波和齿槽转矩等因素的影响,永磁同步电机定子电流中含有大量的高次谐波分量,这些谐波分量与转子永磁体磁场作用,使电机产生转矩脉动,特别在直驱系统中,转矩脉动更为严重。针对这一问题,提出一种基于谐振数字滤波器的转矩脉动抑制方法。该方法基于理想谐振控制器在谐振频率点处的增益为无穷大,可以对谐振频率点处的正弦信号实现零稳态误差跟踪控制的特点,在文中设计了一个谐振数字滤波器,并把它串联在电流环PI控制器的输出端。通过谐振控制器产生谐波电压补偿信号,抵消电流环PI控制器输出电压中的谐波分量,实现对输出电压的数字滤波,从而减小定子中的谐波电流含量,实现对转矩脉动的抑制。仿真与实验结果验证了文中所提方法的正确性和有效性。     

永磁同步电机在一相断路故障下的容错控制

针对电机在一相故障下电流缺相引起的转速波动问题,依据准比例谐振能实现对交流信号无误差跟踪的原理,采用重新设计矢量控制电流环的方法减小电流的波动.为了研究设计的控制器在无感下的控制效果,在传统滑模无感控制的基础上,采用准比例谐振和滑模观测器相结合的改进无传感器控制方法.两种控制方法相结合组成了新的复合容错控制方案.通过绘...     

基于负载转矩观测器的直驱式永磁同步电机新型速度控制器设计

为减小采用传统PI速度控制器控制时直驱式永磁同步电机转速的超调量,提出了一种新型速度控制器。同时,针对负载转矩和电机参数变化等扰动因素对系统控制性能的影响,设计了负载转矩观测器,并将观测的转矩值转换为负载电流引入到电流调节器的输入端,对新型速度控制器的输出进行补偿。仿真与实验结果表明,所提出的新型速度控制器可有效减小转速的超调量,提高转速的跟踪性能和系统的抗负载扰动能力;设计的负载转矩观测器能够对负载转矩进行准确的观测;采用的负载转矩前馈补偿控制方法进一步提高了系统的抗负载扰动能力,验证了该文所提基于负载转矩观测器的新型速度控制器的正确性和有效性。     

基于正弦波滤波器的轮缘推进永磁同步电机无速度传感器控制

针对传统永磁同步电机控制中普遍存在的电磁干扰、低频振动、端电压爬升以及现有无位置技术无法覆盖全转速范围的问题,并结合轮缘推进电机对这些方面提出的严格要求,提出一种基于正弦波滤波器的轮缘推进永磁同步电机无速度传感器控制方法。其核心思想是,根据带正弦波滤波器的完整电机模型,在每个计算周期利用电流观测器观测的电流偏差不断修正电机的初始估算转速和最终估算转速,使得最终估算转速能快速收敛于真实转速。仿真和实验也体现了这一拓扑和算法相对于目前常用的无速度传感器控制算法具有的优势。该方法不仅使得电机侧输入电压接近于正弦波,而且可使电机直接从零速无位置闭环启动,无需进行状态切换,较好地突破了永磁同步电机在轮缘推进领域无法安装速度传感器的限制。     

基于同步旋转滤波器的磁通记忆式双凸极永磁电机无位置传感器控制

针对电机磁场空间谐波给反电势观测值带来谐波脉动,从而导致转子位置和速度观测值存在脉动误差的问题,研究一种基于同步旋转滤波器(synchronous reference frame filter,SRFF)的改进滑模观测器。采用SRFF消除反电势观测值谐波,提取反电势基波信号,用于计算电机转子位置和转速,提高观测精度,改善无位置传感器控制系统性能。最后建立磁通记忆式双凸极电机无位置传感器矢量控制实验平台,分别对采用传统滑模观测器和基于SRFF的滑模观测器电机控制系统性能进行比较,分析系统的稳态性能、转速跟随性能和抗扰性能。实验结果验证了控制策略的有效性。     

双三相永磁同步电机谐波电流抑制技术

针对双三相永磁同步电机定子电流中存在较大谐波问题,根据比例谐振(proportional resonant,PR)控制器在谐振处无穷大增益,能够对交流输入信号进行无静差跟踪调节特性,提出一种基于PR控制器对谐波电流进行抑制的改进型矢量控制策略。基于谐波基下的双三相永磁同步电机数学模型和谐波电流分析基础,在z1-z2子平面引入2个PR控制器对定子电流的5、7次谐波进行控制,并进行了软件仿真与实验验证。结果表明,在z1-z2子平面引入PR控制器能有效地改善定子电流波形,谐波电流含量下降50%以上,能较好地降低电机损耗与逆变器容量,提高电机运行性能。     

永磁同步电机基于双积分器模型实现的改进离散准谐振控制器设计EI北大核心CSCD

因逆变器非线性和电机本体设计缺陷所带来的电流谐波会导致转矩脉动和损耗增加,影响电机控制性能甚至缩短使用寿命。基于双积分模型实现的准谐振控制器能较好地抑制电流谐波,但因积分器采用欧拉离散会带来谐振点的偏移和相位滞后等问题,影响谐波抑制效果。针对此问题,该文改进传统的基于双积分模型实现的准谐振控制器,提出双积分器零极点解耦校正模型,以达到谐振点准确跟踪、控制器稳定裕度高的目的,且计算量较小;为避免因加入准谐振控制器导致电流控制系统失稳,将所提出的改进离散准谐振控制器放入整个电流控制系统中,分析其稳定性并给出控制参数选择依据,并考虑到电流控制系统的采样和更新延迟。最后,通过台架实验对比验证所提出的改进离散准谐振控制器在谐波抑制性能上的有效性。     

基于形态学滤波器的谐波电流抑制方法

针对由电动汽车驱动系统中异步电机谐波电流引起的转矩脉动问题,本文提出一种基于形态学滤波器谐波电流抑制方法。首先对电机产生谐波电流进行分析,然后对电流控制器以及形态学滤波器进行设计,并分析滤波器不同参数设计对信号处理的影响,以及对该滤波器结构元素进行优化。基于此,提出形态学滤波器谐波电流抑制方法。最后,通过在异步电机驱动系统中,与无滤波器和巴特沃斯滤波器抑制方法进行不同转速的比较验证结果表明本文所提谐波电流抑制方法可以有效提高谐波电流抑制性能。     

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。     

基于软计算的感应电机无速度传感器控制

文章提出了一种基于软计算的感应电机无速度传感器控制方案，用以提高无速度传感器控制的低速性能，采用T－S模糊估计器，通过定子电流和定子频率估计定子电阻，以Elman网络为电流转速模型，采用模型参考自适应的方法估计转速和暂态时的转子电阻。令稳态运行的转子电阻以估计的定子电阻同比率变化。文末仿真了采用文章提出的控制方案竽转子磁场定向的无速度传感器控制的低速较长时间运行的情况。说明了这种控制方案可以在一定程度上提高系统的低速性能。     

交流电机无传感器低速驱动技术分析

无机械速度传感器的交流驱动控制技术具有成本低及可靠性高的特点.无速度传感器控制技术需要对电机内部状态变量如磁链和转子速度进行估计.通常,转子速度的估计只有通过定子电压和电流的检测获得.开环速度估计器的鲁棒性因电机参数变化较差,为了提高抵抗参数变化和信号噪音的鲁棒性,采用闭环观测器估计电机的状态变量以及对电机的参数进行在线辨识.然而,根据无传感器控制文献可知,电机在低速稳定运行时存在困难,解决的方法必须采用电机的寄生效应,即为电机提供附加的状态信息如转子齿谐波电压等.给出了近年来报道的改善交流电机低速估计性能的若干解决方案的要点及一些在无传感器条件下观测的结果并进行了分析,从而对进一步研究提出可能新颖的建议.     

永磁同步电机模糊自适应低开关频率模型预测 电流控制

在永磁同步电机有限集模型预测控制中没有脉宽调制环节,最优电压矢量直接作用于逆变器,开关频率高。为降低 开关频率,拟通过永磁同步电机模型预测电流控制系统的代价函数中,引入权重系数自适应调整的开关频率控制项。首先, 建立模型预测电流控制模型,分析运行工况及控制周期对开关频率的影响;其次,在代价函数中引入开关频率控制项,分析开 关频率控制项权重系数对开关频率和电机控制性能的影响规律;然后,基于模糊控制理论设计权重系数自适应调整的模型预 测电流控制系统,通过检测定子电流和参考电流的控制误差值作为模糊控制的输入量,开关项权重系数作为模糊输出量,实 现开关项权重系数的自适应调整。仿真结果表明,模糊自适应开关项权重系数控制方式相比于固定权重系数控制,在转速为 500 r/min时电流谐波增大0.36%时而开关频率降低1.5 kHz 左右,在2000 r/min时开关频率降低0.8 kHz 左右。     

PMSM比例谐振自抗扰电流谐波抑制方法

基于扩展状态观测器的永磁同步电机转子位置和速度估算中,由于死区效应、电气元件误差、逆变器非线性因素会产生大量的电流谐波,影响位置和速度估计精度。本文提出一种基于比例谐振与自抗扰控制的PR-ADRC电流环控制策略,可以有效抑制dq坐标系下6次电流谐波,从而降低静止坐标系下5、7次谐波含量。基于MATLAB和HiGale平台对提出方法进行仿真和实验验证,结果表明改进后的电流环降低了三相电流谐波,估算反电动势波形良好,转子位置和速度估算误差降低,无位置传感器控制系统控制精度得到提高。     

基于逆变器的永磁同步电机端口特性模拟及控制技术研究

文章提出了一种基于逆变器的永磁同步电机模拟系统,该系统可在电机驱动测试中取代实际电机和机械测试平台。文章采用亚当斯法建立永磁同步电机的数学模型,模拟电机可实时计算出当前时刻电流和转速等电机状态量。采用改进内模控制器,控制逆变器准确跟踪指令电流,保证电机模拟器电流跟踪的快速性和准确性。设计的龙伯格转矩预估观测器,使电机产生高频脉动转矩以抵消电机转矩的波动。对设计的电机模拟器进行空载启动、突加负载2种典型运行状态的验证,仿真结果表明该电机模拟系统性能良好,能够准确高效的模拟永磁同步电机电机端口的电流特性。     

无速度传感器感应电机控制的新方法

目前针对无转速传感器感应电机的控制已经提出了多种控制算法,这些方法主要是用来估计磁链和转速来进行电机的控制.提出了一种新的控制方法,这种方法是估计电流的,而非估计磁链和转速,其中通过控制定子电压使电机的数学模型中的定子电流和实际电机的定子电流相等,通过仿真证实了所提出方法的可行性.     

异步电动机直接转矩控制中高性能磁链观测器研究

磁链观测是实现高性能电机传动系统的关键环节,为解决传统直接转矩控制系统中定子磁链观测方法的局限性,设计了高性能全阶磁链观测器实现了定子磁链在全速度范围,尤其在极低速时的准确观测。仿真和实验结果表明:此方案对定子磁链的观测效果明显优于传统的观测方法,降低了稳态时转矩、磁链和速度的波动,并对电机参数的变化具有良好的鲁棒性。