采用扩展卡尔曼滤波磁链观测器的永磁同步电机直接转矩控制

提出利用卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)观测器对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接转矩控制(direct torque control,DTC)系统进行精确参数估计的方法。通过检测定子电压和电流,应用EKF观测器精确估计电机的定子磁链、电机转速和转子位置,间接估计转矩,近而实现PMSM的无速度传感器控制;同时改进常规的EKF估计状态方程,提高速度估计的精确性,并证明了基于EKF的控制系统的稳定性定理。仿真结果表明该方法减小了系统的非线性、参数变化以及干扰带来的影响,EKF能够准确估计状态变量,提高了直接转矩控制的性能。     

粒子群算法优化扩展卡尔曼滤波器电机转速估计

转速估计的精度直接影响无速度传感器矢量控制的效果,针对感应电机扩展卡尔曼滤波器(EKF)转速估计中难以取得系统噪声矩阵和测量噪声矩阵最优值的问题,提出了一种基于改进粒子群算法优化的EKF转速估计方法.该方法利用改进的粒子群算法对EKF中的系统噪声矩阵和测量噪声矩阵进行优化处理,将优化后的EKF应用于感应电机转速估计.仿真试验表明,与试探法、标准粒子群算法及遗传算法比较,该方法能有效提高转速估计的精度,从而提高无速度传感器矢量控制系统的性能.     

基于UDUTUKF的无传感器PMSM直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统(DTC),提出一种不需要计算平方根的Unscented卡尔曼滤波(UKF)算法,即UDUTUKF滤波算法,对定子磁链、转子速度和转子位置进行精确估计并得到电磁转矩估计值,建立了基于UDUTUKF的无传感器PMSM直接转矩闭环控制系统.对比了UDUTUKF和EKF的估计误差,仿真结果表明基于UDUTUKF的无传感器PMSM直接转矩闭环系统具有快速的转速和转矩响应特性.UDUTUKF的估计误差低于EKF的估计误差,且误差收敛速度比较快.     

一种改善异步电动机定子磁链观测器精度的方法研究

直接转矩控制中(DTC),定子磁链的观测精度直接影响控制系统的性能,尤其在低速下,观测精度极易受定子电阻的影响.提出一种新的定子磁链观测方法.该方法是从异步电动机数学公式出发,推导出不含有定子电阻参数的定子磁链计算公式.仿真和实验结果证明了该磁链观测方法的可行性,尤其在低速下提高了磁链观测精度,对电动机参数的变化具有良好的鲁棒性,对于辨识定子电阻奠定了一定基础,有一定指导意义.     

自适应补偿磁链观测器在DTC中的应用研究

为了提高异步电机直接转矩控制(DTC)的调速性能,优化设计了一种具有自适应补偿的电压模型定子磁链估计方法。通过与其他几种常见的定子磁链观测方法比较,分析了该策略的可行性和优越性。通过仿真分析,进一步验证了此模型的优越性,并对参数进行了优化配置。实验结果验证了该策略良好的控制效果。     

直接转矩控制系统性能改善的仿真研究

基于u-i磁链观测模型的直接转矩控制(DTC)系统,低速下极易受定子电阻参数的影响,导致系统性能不佳.提出一种新的DTC系统,该系统将新的磁链观测模型与u-i模型进行比较,比较结果通过PI控制器调节定子电阻参数,达到改善电机转矩、转速的目的.采用MATLAB仿真软件对该系统进行仿真试验,验证了该方法的可行性.     

磁通观测改进的无速度传感器DTC系统

针对定子电阻摄动与积分漂移对直接转矩控制(DTC)性能的影响,在分析直接转矩控制特点的基础上,推导了以电机有功功率为基础的定子电阻辨识算法与以反电动势为基础的定子磁链辨识算法,并将坐标系定向于定子电流矢量上推导出转速估计算法.以此建立的直接转矩控制系统,定子电阻辨识算法不依赖电机其他易变参数,转速估计中未使用转子电阻或转子时间常数;通过4kW感应电机无速度传感器DTC系统仿真试验表明,积分漂移得到有效抑制,估计速度与实际速度良好吻合,系统具有较好调速性能.     

基于定子磁链定向的直接转矩控制

把直接转矩控制 (DTC)与定子磁链定向矢量控制 (SFOVC)相结合 ,利用DTC中电压矢量的空间位置角推导出SFOVC中的磁链定向角 ,然后根据旋转坐标系中的d轴和 q轴电流分量建立定子磁链估计的数学模型。使DTC中磁链的估计更简便易行也要精确。同时给出了仿真实验结果 ,由仿真结果可知该方法是正确可行的。     

一种中高速区转矩优化的异步电机直接转矩控制算法EI北大核心CSCD

提出一种在异步电机基速内转矩性能优化的直接转矩控制(direct torque control,DTC)算法。该算法在中高速段采用连续定子磁链轨迹切换技术实现了各段定子磁链轨迹平滑切换。随着电机转子速度的升高,定子磁链轨迹依次从圆形、多边形及六边形连续与平滑地切换,算法具有电机转矩脉动小,电机转矩平稳等特点;在高速区段,给出一种非零电压矢量提前注入的控制方案,实现了减小转矩向下脉动,因此有效提高了转矩平均值与转矩平稳性。该DTC算法仅需在传统DTC结构中增加调节定子磁链和调节电压矢量作用时刻算法,既保留了传统DTC算法快速动态响应,以及对电机转子参数不敏感等特征,又确保控制系统较低的计算量要求。理论分析和实验结果都证明了该DTC算法的有效性和可行性。     

一种中高速区转矩优化的异步电机直接转矩控制算法

提出一种在异步电机基速内转矩性能优化的直接转矩控制(direct torque control,DTC)算法。该算法在中高速段采用连续定子磁链轨迹切换技术实现了各段定子磁链轨迹平滑切换。随着电机转子速度的升高,定子磁链轨迹依次从圆形、多边形及六边形连续与平滑地切换,算法具有电机转矩脉动小,电机转矩平稳等特点;在高速区段,给出一种非零电压矢量提前注入的控制方案,实现了减小转矩向下脉动,因此有效提高了转矩平均值与转矩平稳性。该DTC算法仅需在传统DTC结构中增加调节定子磁链和调节电压矢量作用时刻算法,既保留了传统DTC算法快速动态响应,以及对电机转子参数不敏感等特征,又确保控制系统较低的计算量要求。理论分析和实验结果都证明了该DTC算法的有效性和可行性。     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链观测器

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器，获得直接转矩控制中需要的电机磁链信息，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链估算方法。选取定子固定坐标系下定子磁链、电机转速和转子位置为状态变量，电压和电流作为输入、输出量，建立估算定子磁链、电机转速和转子位置的EKF滤波器系统。采用空间矢量调制的直接转矩控制策略，有效减小了直接转矩控制方法的转矩脉动，并保持了功率器件恒定的开关频率。实验结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链，所构建的无速度传感器DTC控制系统具有良好的转速和转矩控制性能。     

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。     

采用定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统

为解决异步电动机直接转矩控制(direct torque control,DTC)中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统。其中定子电阻采用模糊神经网络进行辨识;电机转速采用基于转子磁链的模型参考自适应系统(model reference adaptive sys-tem,MRAS)法进行估计;同时采用三输入单输出的模糊控制器调节脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号占空比的异步电动机直接转矩控制的策略,三输入变量为转矩误差、磁链幅值误差和磁通角。此策略即在传统异步电动机直接转矩控制的基础上,用模糊控制器代替传统DTC中的滞环比较器和空间电压矢量状态选择器来细分控制规则,最后控制逆变器的开关,以减小低速时转矩和磁链脉动,提高系统转矩响应速度。仿真结果表明该系统可减小转矩和磁链脉动,提高系统的鲁棒性和自适应性,改善系统的动、静态品质。     

基于全维观测的模糊直接转矩控制方法研究

此处以永磁同步电机(PMSM)为被控对象,针对其传统直接转矩控制(DTC)系统转矩和磁链脉动大的问题,提出了模糊控制的概念,并将传统DTC系统中的定子磁链积分环节用全维状态观测器代替,有效地减少了直流偏移及积分误差累积等缺点。对传统的带有定子磁链积分器的PMSM DTC系统和设计的基于定子磁链全维状态观测的PMSM模糊DTC系统分别进行实验验证,结果表明,改进后控制系统的控制性能明显优于改进前,即改进后的定子磁链和转矩脉动大幅度减小。     

感应电机直接转矩控制系统

为了确定影响感应电机直接转矩控制系统稳态性能的主要因素,使用自己开发的仿真软件包进行了仿真实验分析,指出了定子电阻、磁链滞环容差和转矩滞环容差是影响感应电机直接转矩控制系统性能的三个主要因素.定子电阻主要对磁链轨迹影响较大,磁链滞环容差和转矩滞环容差主要影响定子电流谐波和电机转矩,并提出了一些补偿措施.这些结论为进一步改进系统性能提供了一些依据.     

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。     

一种新型永磁同步电机直接转矩控制

由于采用传统的电压空间矢量开关表控制逆变器动作的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)直接转矩控制(Direct Torque Control, 简称DTC)存在着电流畸变、磁链和转矩脉动大的缺陷.为解决之,提出了一种新型的基于电压空间矢量(Voltage Space Vectors,简称VSV)和磁链扇区细分的PMSM DTC策略.实验结果表明,该策略克服了DTC中VSV选择开关表存在的缺陷;减小了磁链位置观测及磁链和转矩补偿误差;改善了电流正弦度;抑制了转矩和磁链脉动;提高了系统的稳态性能,同时仍保持了DTC固有的转矩响应速度快,对系统参数摄动、外干扰、测量误差等鲁棒性强的优点.     

利用定子磁链检测器的异步电机直接转矩控制系统调速方案

直接转矩控制广泛应用于异步电机调速系统中,但其磁链模型中积分环节迟滞偏移较大,以致转矩和定子电流都含有很强的脉动分量。提出了三电平供电定子磁链全速检测的异步电机直接转矩控制系统调速方案,通过在定子磁链观测模型中加装高通滤波器和低通滤波器,实现对定子磁链和转矩的全速跟踪,有效地改善了异步电机直接转矩控制系统的低速运行状况,并通过仿真验证了方案的可行性和有效性。