一种适合DTC应用的非线性正交反馈补偿磁链观测器

提出一种适合永磁同步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器，从确保磁链和反电势正交的角度出发，保证电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性，能有效解决传统磁链观测器存在的直流漂移、磁场饱和及电机极低速运行时磁链观测不准等问题。新型观测器结构简单，无需PI调节，没有非线性饱和限幅环节，对电机参数鲁棒性好，且易于工程实现。针对一台2 kW永磁同步电机，采用数字信号处理器DSP对所提出的观测器进行了数字化实现。实验表明，该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链，实现永磁同步电机直接转矩控制系统的高性能控制。     

永磁同步电机磁链修正无位置传感器控制

表贴式永磁同步电机转速可以由电机反电势和磁链的比值进行估算,而永磁同步电机在运行时,永磁体磁链会因为交叉耦合和饱和效应而非线性实时变化,直接影响无位置传感器控制中电机转速和位置的估算.本文提出了一种磁链误差滑模观测器,通过重写定子磁链方程构建磁链误差观测器,由观测的磁链误差对永磁体磁链初值进行在线修正,利用修正得到的磁...     

基于多项式磁饱和模型及EKF的感应电机磁链观测

感应电机的转子磁链通常用定子电流进行观测,易受测量噪声影响,且观测模型精度与电机参数有关。当电机内磁场幅值变化时,磁路非线性饱和效应会引起互感参数波动,导致观测磁链的幅值和方向偏离实际值,使控制出现偏差。对此,提出基于四阶多项式磁饱和模型以及扩展卡尔曼滤波(EKF)的全状态估计算法,以定子电流作为反馈,观测转子磁链的同时,辨识互感参数。仿真及实验结果表明所提算法能降低磁饱和非线性对控制系统的影响。     

直驱型机电作动器中永磁容错电机非线性模型研究

针对直驱型机电作动器中永磁容错电机存在饱和凸极效应的特点,建立三相12槽10极永磁容错电机非线性数学模型。将电机绕组磁链分为定子电流和转子磁极产生的磁链两部分,把转子磁极产生磁链等效为随转子位置变化的等效电流产生磁链,将电感表示为绕组总电流函数。辨识电机非线性磁链模型,在此基础上得出永磁容错电机非线性模型参数,在Matlab/Simulink中建立永磁容错电机非线性数学模型,并进行仿真分析。最后,利用有限元法和实验验证永磁容错电机非线性数学模型的有效性。此模型可推广到其他永磁容错电机中,可以为永磁容错电机无传感器控制设计提供参考,对提高直驱型机电作动器可靠性很有帮助。     

多绕组交流旋转电机饱和电感的快速求解算法

为了解决多绕组交流旋转电机饱和电感的统一、快速、准确求解难题,从电感的基本定义出发,提出一种磁网络迭代法。在考虑铁心饱和与转子旋转的情况下,分析并建立动态磁网络模型,求解交流旋转电机在给定激励下的磁场分布,然后冻结该工况下定转子铁心各部分的磁导率,计算单位电流产生的绕组磁链,进而求得饱和电感,算法具有很好的统一性。在此基础上,以1台混联式笼型转子无刷双馈电机为例,利用该算法求解多套交流绕组的饱和电感,并将计算结果分别与有限元能量摄动法和样机实测数据进行对比。结果表明,磁网络迭代法在保证电感求解精度的前提下,比有限元能量摄动法具有更快的求解速度。     

非线性正交磁链观测器在异步电机直接转矩控制中的研究

提出一种适合异步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器,该观测器从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证了电机在宽运行范围内定子磁链观测的准确性。试验表明：该观测器能在较宽的速度范围内精确估算电机定子磁链,实现异步电机直接转矩控制系统的高性能控制。     

基于磁链重构的永磁同步电机分布参数模型

针对基于电感的永磁同步电机(PMSM)线性集中参数模型无法描述电机磁路饱和、反电动势非正弦等非理想特性的问题,提出一种基于磁链重构的PMSM分布参数模型,并进行了仿真和试验验证。首先通过有限元分析(FEA)获取电机不同工作点下的磁链,其次利用傅里叶级数展开和多项式拟合方法对磁链进行重构,再根据重构的磁链建立起PMSM分布参数模型,并进行了仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,模型能准确描述PMSM在不同工况下的非线性特性。     

转子磁场定向速度自适应估算感应电机控制系统的研究

介绍了一种采用磁链和开环速度估算器的转子磁场定向的控制系统,系统设计的关键问题是磁链的观测和速度的准确估算。按照模型参考自适应系统构造出参考模型和可调模型来实现电机转速的估算,并对三相交流感应电机的磁链观测和速度估算进行了推导,求出了磁链观测和速度估算的数学公式,在实验系统中实现了扩展卡尔曼滤波对磁链和转速的估计,并成功设计了一种速度自适应识别方法,采用开环速度估算器实现了无速度传感器的系统速度估算。系统模型试验采用DSP处理器(TMS320LF2407)应用于1.0kW的感应电机。     

非线性正交磁链观测器在异步电机直接转矩控制中的研究

提出一种适合异步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器,该观测器从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证了电机在宽运行范围内定子磁链观测的准确性.试验表明:该观测器能在较宽的速度范围内精确估算电机定子磁链,实现异步电机直接转矩控制系统的高性能控制.     

基于自适应线性元件神经网络的表面式永磁同步电机参数在线辨识

提出一种基于自适应线性元件(Adaline)神经网络辨识表面式永磁同步电机定子绕组电阻、电感和转子磁链的方法。所提出的辨识方法不需要知道电机的任何设计参数信息,只需在线采样定子电流、电压和转速值即可。该方法首先在电机静止状态时估算出定子绕组电阻值,并利用该电阻值在电机启动时辨识出转子磁链和定子电感值,而所辨识出来的转子磁链值将被进一步用来在线估算定子绕组电阻的变化。实验显示该方法能够有效辨识定子电阻、电感和转子磁链。此外,当电机带负载运行时,该方法依然能够有效地在线跟踪电机定子绕组电阻变化。     

基于直接转矩控制的高性能磁链观测与速度观测

提出了一种高性能的定子磁链和转子磁链的观测方法，并在转子磁链的基础上估算出电机转速，最后将结合磁链观测的速度估计器应用到无速度传感器直接转矩控制系统中。仿真和实验结果表明，这种观测方法能够提高速度的观测精度，增强系统的鲁棒性，并使直接转矩控制系统的低速性能得到较大提高。     

基于新型定子磁链观测器的直接转矩控制

文中提出一种基于转子位置的面贴式永磁同步电动机的定子磁链估计方法。该方法从转子的位置信息和定子电流预测定子的磁链。给出了磁链观测器的数学模型，并在空间矢量调制直接转矩控制（SVM-DTC）策略中对该磁链观测器与常规电压积分式观测器进行了比较研究。仿真与实验结果表明，采用该观测器的SVM-DTC可以在2％-100％额定转速内稳定运行，电流波形畸变小，转矩性能优越，而采用常规电压积分式观测器的SVM-DTC在转速低于15％额定转速已不能稳定运行。     

考虑磁场饱和效应的电励磁同步电机矢量控制

电励磁同步电机矢量控制系统中电压模型磁链观测器受初始定子磁链值以及电压和电流测量值的影响,采用电流模型对其进行修正可提高磁链观测器的精度。随着负载电流的增大,电机的磁路会进入饱和状态,传统线性电流模型磁链观测器误差较大,通过引入d轴饱和指数可准确描述磁场饱和状态下电机定子磁链随电流的变化规律。同步电机矢量控制实验验证了电压-电流混合磁链观测器的准确性以及饱和磁场控制的有效性。     

Stability analysis of a controlled-current source-fed induction motor vector control system without a speed sensor

One of the representative vector-controlled induction motor drive systems without a speed sensor is composed of a rotor flux estimator, a PI torque current controller and a conventional vector-controlled current source. However, the stability analysis of this system has not been reported. In this paper, the flux estimator is interpreted as a flux observer. Then a linear model of the system is proposed by deriving the equations of the flux estimator in a synchronously rotating reference frame. By computing the trajectories of the poles and zeros and the transient responses, the following results are obtained. (1) If the rotor flux is estimated using only the stator equations (voltage model), the system becomes unstable when the actuator stator resistance is smaller than the value used by the controller. (2) By choosing a small time constant of the first-order lag element in the flux estimator (reciprocal number of observer gain), the poles and zeros on the imaginary axis move to the stable region. However, another pair of poles has reverse performance. (3) From the viewpoint of stability, the gain of the PI torque current controller should be chosen as large as possible and the stator and rotor resistances in the controller should be set to values smaller than their actual values.     

感应电机无速度传感器矢量控制的速度估算器研究

基于转子磁通空间矢量的MRAC速度估算器 ,提出了通过改进的感应电机模型得到的速度估算器 ,配合改进的间接矢量控制器结构以提高估算器的精度。还研究了对主磁通饱和进行补偿的速度估算器 ,提出了一种新型的速度估算器。仿真研究结果证明该速度估算器具有良好的补偿效果     

无速度传感器三电平矢量控制系统研究

为了适应高精度的转速闭环控制及磁场定向控制的需求,传统的控制系统采用速度传感器,这在一定程度上降低了调速系统的可靠性,增加了速度传感器本身带来的误差.采用改进型的全阶速度自适应转子磁链观测器实现对转子磁通和转速的估计,并在改进的三电平算法基础上,实现了系统的无速度传感器控制.在将一个55 kW的三相异步电机上进行了实验,实验结果证明该系统具有优良的稳态性能和快速的动态响应能力.     

新型磁链观测器在矢量控制系统的应用

本文介绍了一种改进的定子磁链观测方法,并在此基础上设计了转速估算器。磁链观测器和速度估算器结合起来应用于无速度传感器的矢量控制系统。通过Matlab仿真试验,得到转速、转矩、定子电流及其磁链等的仿真波形。仿真结果验证了该控制方法具有较好的动态响应和较强的鲁棒性。     

An adaptive sliding-mode observer with a tangent function-based PLL structure for position sensorless PMSM drives

This paper proposes a position estimation strategy for the sensorless control of permanent-magnet synchronous motors (PMSMs) based on an improved sliding-mode observer (SMO) and a tangent function-based phase-locked loop (PLL) structure. The improved SMO adopts a rotor speed-related adaptive feedback gain, and is able to derive a flux model-based estimator that contains rotor position and speed direction information. To extract accurate rotor position from the proposed SMO and reduce position estimation errors in both forward and reverse rotation of the PMSM, a tangent function-based PLL structure is established. The proposed SMO together with the PLL structure realises a solution to position and speed estimation for sensorless PMSM drives. Compared with the conventional back electromotive force (EMF)-based position estimator, the proposed position estimation strategy has advantages of simple design and robust estimation performance at a wider speed range. Effectiveness of the proposed method has been validated with simulations on virtual platform.     

基于新型磁链观测模型的矢量控制系统研究

在异步电动机数学模型的基础上,介绍了一种改进的定子磁链观测方法,并在此基础上设计了转速估算器.磁链观测器和速度估算器结合起来应用于无速度传感器的矢量控制系统.通过Matlab仿真试验,得到转速、转矩、定子电流及其磁链等的仿真波形.仿真结果验证了该控制方法具有较好的动态响应和较强的鲁棒性.