改进的永磁同步电机无传感器快速启动方法

提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器快速启动控制策略。启动阶段采用电流闭环-速度开环中的(I-F)控制,速度上升到一定水平后切换成速度-电流双闭环控制。状态切换过程中,以滑模观测器估测的转子位置与给定坐标系位置的相位差为参考变量,对电机电流采用变斜率的方法进行控制,使相位差趋于零,最终实现控制策略的快速平滑切换。对所提控制策略进行实验验证,证明了其有效性。     

表贴式永磁同步电机改进滑模观测器控制

针对中高速情况下,永磁同步电机滑模观测器无位置传感器控制系统容易出现抖振的问题,提出了采用在零点处连续的切换控制函数代替在零点处不连续的切换控制函数,并结合趋近律控制的改进方法.以电机的相电流和相电压为输入量,转速和转子位置角度为输出量,重新建立滑模观测器并推出经改进后的滑模观测器算法.选取表贴式永磁同步电动机,采用速度和电流的双闭环磁场定向矢量控制方法进行仿真、实验.通过对比改进前后的滑模观测器实验数据及结果得出:单独采用在零点处连续的切换控制函数或单独采用趋近律控制方法,均可减小传统滑模观测器出现的抖振现象;将两种控制方法相结合还能进一步减小抖振,提高算法的估计精度,使电机的估计转速、估计转子位置角度更加接近实际值.     

基于卡尔曼滤波滑模变结构转子位置观测器的 PMSM 无差拍控制

针对永磁同步电机(表贴式永磁同步电机)无转速传感器矢量控制系统,设计了新的滑模观测器进行转子位置和转速的观测。在通常滑模电流观测器基础上,采用sigmoid函数代替常数切换函数在一定程度上减小了抖振,采用扩展卡尔曼滤波器代替常用低通滤波器,用锁相环技术完成了转速的提取。用李亚普诺夫稳定性定理证明了设计的滑模变结构观测器的渐进稳定性。提出在同步旋转轴系下的一种基于无差拍算法的永磁同步电机离散化电流预测控制方法以提高电机电流环的性能。通过实验验证了设计的滑模观测器和无差拍控制器有效性和可行性。     

IF控制结合滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器复合控制策略

用于永磁同步电机低速区的高频信号注入无位置传感器控制算法会产生额外的损耗,而且算法数字运算量较大。针对这一问题,提出一种IF控制结合滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器复合控制策略。在电机低速区采用转速开环、电流闭环的IF控制策略,对IF控制使用的虚拟同步坐标系和转子同步坐标系相位关系进行分析。在电机中高速区采用基于滑模观测器的无位置传感器控制策略,在滑模观测器中采用正弦型切换函数,改善了滑模运动的抖振问题。通过合理设计过渡状态,实现了两种控制策略的平滑切换。在一台三相永磁同步电机上对所提复合控制策略进行了实验验证。     

基于改进滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器I／F起动方法

针对传统的永磁同步电机无位置传感器开环起动过程中存在启动电流大、功率因数小、抗负载扰动能力弱的问题,提出了一种基于改进滑模观测器的无位置传感器电流闭环I/F起动策略。起动加速阶段,在电枢绕组中产生幅值固定、频率逐渐增大的旋转电流矢量,使转子加速起动。当转速达到设定值时,检测指令位置角与用改进滑模观测器估算的转子位置角之间的偏差角,当该偏差角低于设定的阈值时,立刻切换至基于改进滑模观测器的无位置传感器电流解耦控制阶段。仿真和实验结果表明,采用所提起动策略后,起动电流可控,切换时刻的电流、转矩平稳无冲击。实验结果也验证了该起动策略能有效避免过流的产生,具有良好的动态性能和一定的抗负载扰动能力。     

优化I/F起动的PMSM改进型SMO无位置传感器控制

为了削弱滑模控制中的抖振现象,提高永磁同步电机的无位置传感器矢量控制性能,提出了一种改进型滑模观测器。使用sigmoid函数代替sign函数进行削弱抖振,使用PLL锁相环代替反正切估算转子位置,提高了转子位置的估算精度。传统的电流闭环I/F起动策略中电流矢量幅值恒定,将会导致起动加速阶段转矩失衡,且切换过程转矩不稳,速度突变。提出了一种优化I/F起动方法,改变电流矢量的幅值保证转矩平衡和匀速切换。实验证明:相比于传统的I/F起动和滑模观测器,基于优化I/F起动方法的改进型滑模观测器起动迅速,转矩平稳无冲击,且能更好地抑制抖振,稳定性更强。     

基于滑模观测器的PMSM无速度传感器研究

为解决传统机械传感器应用存在的诸多缺陷,针对永磁同步电机矢量控制系统,采用一种滑模观测器的无速度控制方法.该方法是通过测量永磁同步电机定子侧电流和端电压来计算出转子的实际位置,系统成本低、可靠性较高.根据滑模观测器原理,建立了基于滑模观测器的PMSM无速度传感器控制的系统模型.同时利用Matlab仿真工具建立无位置传感器的永磁同步电机仿真平台,仿真结果验证了滑模观测器法的有效性.     

基于滑模观测器的交流伺服电机无传感器控制

研究了一种基于滑模观测器的永磁同步交流伺服电机无传感器控制方案。通过对静止坐标系中永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析,在滑模电流观测器基础上引入扩展反电势(EEMF)估计值,其中包含传统反电势及与电机凸极性相关的电压分量,构造了相应的滑模观测器来估计两相静止坐标系中EEMF分量。通过分析抖振存在的原因,采用Sigmoid函数代替常数切换函数来减小抖振,并利用扩展龙贝格观测器观测出转子的速度和空间位置。仿真结果验证了控制方案的有效性和可行性。     

全速范围永磁同步电机无位置传感器控制研究

针对滑模观测器在低速范围内的不适用性,以及中高速范围内高频注入法跟踪性能差的问题,采用一种复合控制策略实现永磁同步电机全速范围无位置传感器控制.为避免电机启动失败在零低速范围内采用带磁极辨别的高频脉振电压注入法;为减小传统滑模观测器的抖振,采用改进型滑模观测器在中高速范围内获取转子位置信息;为实现速度平滑切换采用一种非...     

用于PMSM无位置传感器控制的改进滑模观测器的设计与仿真

根据永磁同步电机两相坐标系下的数学模型,建立一种以电流和反电动势为观测对象的四阶滑模观测器。根据定子电流误差构造滑模面,最终由改进的滑模观测器估算转子速度和位置,加以分析得到观测器的收敛条件及自适应律,证明了改进滑模观测器的稳定性。理论分析表明该方法的滑模观测器性能不依赖于电机参数等,具有较强的鲁棒性。同时对永磁同步电机系统进行了Matlab/Simulink仿真,仿真结果表明,该方法不依赖于电机参数,能够快速跟随速度的变化,实现对永磁同步电机的无位置传感器控制。     

永磁同步电动机的无抖振滑模控制系统设计

针对永磁同步电动机位置伺服系统,基于同步旋转坐标系下永磁同步电动机精确的数学模型,利用矢量控制技术,设计了位置/电流双闭环解耦控制结构,以实现转矩线性化控制,简化控制器设计.结合高阶滑模和非奇异终端滑模的控制思想,利用鲁棒微分估计器技术,分别提出了位置环和电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案,在保证控制系统全局非奇异和稳定性情况下,可消除控制信号的高频抖振,提高系统的动态响应速度和控制精度,实现系统强无抖振的滑模控制.提出一种自适应负载转矩估计方法,解决了未知负载扰动系统的鲁棒控制问题.仿真结果证明所提控制方法的有效性和可行性.     

基于改进滑模观测器的PMSM控制系统

针对永磁同步电机(PMSM)控制系统中常用位置传感器来获取速度反馈信息造成的系统体积大、成本高的问题,采用一种自适应滑模观测器(SMO)代替传统位置传感器来估计PMSM的位置和速度信息。基于磁场定向控制(FOC)理论,在MATLAB/Simulink平台搭建基于改进滑模观测器的PMSM双闭环控制系统。以TMS320F28335微控制器和EPM570T144C5可编程逻辑器件为核心设计硬件实验平台。仿真和实验结果均表明,改进的滑模观测器较好地抑制了系统抖振并提高了速度观测的准确性,PMSM控制系统的动态性能也得到了改善。     

高速BLDCM无位置传感器滑模观测器控制

研究了基于滑模观测器来实现无刷直流电动机的无位置传感器控制的理论方法,由滑模观测器观测电机的反电动势信息,然后估算出电机的转速以及换相信号,由转速估算值和测得的母线电流控制Buck电路占空比构成双闭环调节。同时通过趋近律和低通滤波器削弱了滑模抖振对系统的影响。最后利用MATLAB/Simulink对该控制方法进行仿真研究,仿真结果表明该系统设计合理,并具有一定的鲁棒性。     

基于全局快速终端滑模观测器的无刷直流电机无位置传感器控制

无刷直流电机(BLDCM)位置传感器的存在影响控制系统的可靠性、体积和成本,所以控制系统常采取无位置传感器的控制方法。提出了基于全局快速终端滑模观测器(GFTSMO)的无位置传感器控制策略,所提出的滑模观测器结合了非奇异终端滑模观测器(NTSMO)和线性滑模观测器的优点。该观测器引入了混合滑模面,具有全局快速收敛性和较好的跟踪精度,减少了常规滑模观测器的相位滞后问题,提高了转子位置与速度的估算精度。设计了高阶滑模控制律,保证观测器的稳定性并抑制抖振现象,可以得到平滑的反电动势信号。实验结果表明,所提出的控制策略能够准确估计得到无刷直流电机的线反电动势,加快收敛速度,系统具有较好的静、动态特性。实验结果验证了所提出控制方法的有效性。     

一种优化SMO的永磁同步电机转速抖振抑制方法

针对传统的滑模观测器在估计永磁同步电机转子位置和转速时存在的抖振问题,提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机矢量控制改进方法。基于传统滑模观测器的PMSM无传感器控制系统,其针对抖振问题,在传统SMO基础上进行了改进,提出了一种基于滑模新型趋近律和改进新型饱和函数结合的抖振抑制方法,使滑模控制具有更好的收敛速度和控制性能,有效的削弱了滑模抖振这一现象;开关增益改进为与给定转速成正比的变量,有效的改善了不同转速切换下抖振加剧的现象。仿真结果表明了新型滑模观测器的有效性,转子位置、转速的抖振得到显著抑制,测量精度得到显著提高。     

改进的车载空调压缩机无位置传感器控制起动方法

无位置传感器控制是空调压缩机控制系统的较优选择。针对基于滑模观测器(SMO)的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统零速观测精度低、起动难度大等问题,提出了一种改进PMSM无位置传感器的零速低速起动及中高速域使用的SMO控制的切换方法。在电机低速和零速时,I/F控制使其工作在角度开环电流闭环的工况下,该算法的给定相位与观测相位误差达不到系统切换要求,需利用降低开环电路的方式来降低误差;在电机转速提高的同时补偿SMO的角度,使观测角度接近真实角度,2种算法切换时稳定性更高,抗干扰能力更强。根据MATLAB/Simulink仿真结果和实际3.5 kW车载空调PMSM调试,验证了该方法的可行性和改进算法的有效性。     

基于龙伯格观测器的BLDC滑模控制系统仿真研究

针对无刷直流电机（BLDC）负载频繁改变导致电机调速性能差的问题,提出了一种基于负载转矩观测器的速度滑模控制方法。速度环采用滑模变结构控制方法,基于改进指数趋近律设计了速度滑模控制器;同时为了减小负载转矩扰动对电机运行状态的影响,基于龙伯格观测器设计了负载转矩观测器,通过观测器来估计实际的负载转矩并将观测器的输出前馈给速度滑模控制器来抵消负载转矩扰动的影响。为了验证提出方案的有效性,在MATLAB/Simulink仿真环境上搭建了仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明基于负载转矩观测器和速度滑模控制器的无刷直流电机系统有着优异的性能,与传统PI控制相比,抗扰能力强、恢复时间短、转速响应快,证明了提出方案的有效性。     

基于全阶状态滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制策略

传统模型预测控制(MPC)需要对永磁同步电机(PMSM)的所有电压矢量进行动态预测,存在计算量大,计算周期长的问题。因此,提出一种改进型模型预测电流控制(MPCC)方案,该方案采用一种缩减电压矢量选择的方式,降低了算法的冗余度和计算量,提高了控制效率。在此基础上,采用全阶滑模观测器对PMSM的转子位置和转速进行精准估测,在设计全阶滑模观测器的过程中,将模糊控制的思想融入传统滑模观测器中,有效解决了转子位置和转速在观测过程中存在抖振的问题。最后,通过仿真验证了该方案的正确性和实用性。     

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。