基于状态误差PCH和L_2增益的永磁同步电机位置控制

针对隐极永磁同步电动机状态误差PCH控制系统因存在负载转矩扰动而产生位置稳态误差的问题,提出了一种基于状态误差PCH和L2增益相结合的控制方法。建立了基于dq坐标系的永磁同步电机的PCH系统数学模型,同时采用基于状态误差PCH和L2增益理论,并根据最大转矩/电流(MTPA)原理确定了在负载转矩恒定已知时系统的平衡点。利用状态误差PCH系统理论求出系统的控制器,在系统存在负载转矩扰动时,采用状态误差PCH系统理论和L2增益抑制扰动原理求出控制器。通过Matlab/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,在系统含有L2增益时,能够快速到达给定位置,并能够有效抑制负载转矩扰动,减小稳态误差,而且L2增益和状态误差PCH相结合能够抑制负载转矩扰动,使该控制器具有一定的实用价值。     

混合动力汽车凸极式永磁同步电机电流解耦控制

针对电机旋转坐标系下直轴与交轴电流耦合的问题,采用对角矩阵解耦控制方法,通过在电机的电流环中增加一个解耦器矩阵,将励磁电流id与转矩电流iq解耦成互不干扰的量,保证电机输出转矩的精准性。仿真试验结果表明:与前馈解耦控制方法、反馈解耦控制方法相比,该方法在电机转速较高或电机参数发生变化时,鲁棒性更好,解耦效果显著。     

基于背靠背四象限变流器的永磁同步电机PCH控制

以背靠背电压源变流器与永磁同步电动机（PMSM）组成的交流传动系统为研究对象,基于能量成形和端口受控哈密顿（PCH）系统理论,结合传统PI控制策略,研究电机的四象限运行。网侧变流器的控制采用带有负载电流前馈的双闭环矢量控制,机侧变流器采用状态误差PCH控制方法。通过网侧和机侧协调控制策略,实现了能量双向流动、直流母线电压可控、单位功率因数、电机四象限运行等控制目标。仿真结果验证了控制策略的有效性。     

永磁同步电机的极坐标系无位置传感器控制

利用极坐标系下的永磁同步电机(PMSM)模型,提出基于跟踪微分算法的极坐标系永磁同步电机转子状态观测方法.该观测方法采用跟踪微分算法对电流的极坐标分量进行处理,得到2个电流分量的微分,从电机模型中提取出转子位置信息和转速信息.通过理论分析表明,电机参数的变化对该观测方法所得结果的影响非常小.搭建了永磁同步电机矢量控制系统的实验平台,实验结果验证了该方法在电机稳态运行和转速波动的情况下都能够准确地估算出转子的位置和转速.     

基于反步滑模和PCH的永磁同步电机协调控制

针对单独采用传统意义上的信号控制策略和能量控制方法都难以满足对永磁同步电机的高性能控制要求,本文提出了将信号控制策略和能量控制策略相结合的控制方法。采用滑模控制思想,并结合反步法对信号控制器进行了设计,而能量控制器则根据端口受控哈密顿系统,利用最小损耗原理进行设计,同时利用指数函数将信号控制器与能量控制器协调起来,考虑当负载转矩未知时,引入负载转矩观测器,并利用Matlab/Simulink对所设计的协调控制系统进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的协调控制策略不仅可以实现快速的转速响应,而且可以显著降低能量损耗。该研究为永磁同步电机的优化控制提供了新的解决方案。     

有源电力滤波器的状态误差PCH控制与仿真研究

为减少电力系统网侧电流谐波并提高电网电能质量,本文采用状态误差端口受控哈密顿控制方法,实现对三相三线制有源电力滤波器的补偿电流实时控制和直流侧电压恒定控制。在dq旋转坐标系下,建立有源电力滤波器的PCH状态平均数学模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统,并根据系统的设计目标确定了系统期望平衡点;根据能量成形原理求出期望的闭环哈密顿PCH函数,并依据阻尼和互联配置设计了APF控制器。同时,运用比例积分控制(proportional integral control,PI)方法设计控制器,确保直流侧母线电压恒定。为了验证该控制策略的合理性,采用Matlab/Simulink软件进行仿真分析。仿真结果表明,基于状态误差PCH控制方法的有源电力滤波器对谐波起到了很好的抑制作用;在APF直流侧母线电压趋于恒定情况下,经过APF补偿的电力系统网侧电流中的谐波含量大大降低,达到控制目标,具有良好的稳态和动态控制性能。该研究具有一定的应用价值。     

三相PWM整流器的状态误差PCH控制与仿真研究

采用一种新的状态误差端口受控哈密顿(PCH)和能量成形控制方法,实现三相电压型PWM整流器的单位功率因数和输出直流电压恒定控制。在d-q旋转坐标系下给出三相电压型PWM整流器的PCH模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据系统的设计目标和引入比例积分控制确定期望的平衡点。基于能量成形原理选取了期望的闭环哈密顿函数,通过互联和阻尼配置设计了控制器。利用SVPWM信号变换控制整流桥。仿真结果表明,系统达到了控制目标且具有良好的负载扰动抑制能力。     

基于状态约束的永磁同步电机的位置跟踪控制

针对传统反步法无法约束永磁同步电动机的状态量和控制量的问题,本文运用模糊自适应反步法对永磁同步电动机进行位置跟踪控制,同时基于约束李雅普诺夫函数对电机系统的状态量和控制量进行了约束。为验证本文方法的有效性,采用Matlab进行仿真分析,仿真结果表明,本文设计的控制器使所有状态都在预定义的约束状态空间中,跟踪误差也收敛到原点很小的邻域内,实现了对永磁同步电动机快速有效的位置跟踪控制;系统的输出可以很好的跟踪期望信号,电机的各个状态量都在约束空间内,控制器输入ud和uq都稳定在一个有界区域内。该研究对实际系统具有一定的应用价值。     

永磁同步电机的参数及状态估计

永磁同步电动机的参数及状态估计是提高控制性能的基础。扩展卡尔曼滤波器是永磁同步电机参数和状态估计的一种有效方法；本文给出了滤波器的设计方法，工作原理及实现；仿真结果表明该方法具有良好的参数估计和辨识能力，能够逼近电机的实际状态。     

永磁同步电机新型矢量控制

为消除交流伺服系统运行易受电机参数变化和负载扰动等不确定性的影响,使其动态响应和抗扰能力能很好地兼顾,提出了一种基于预测控制的新型矢量控制方案．该方案引入自动微分法,使预测控制中泰勒级数计算变成简单的数值运算．选择系统误差为二次型性能指标,并对性能指标和永磁同步电机数学模型进行泰勒展开,把求解雅克比矩阵问题转化为求解泰勒级数的灵敏度．结合Levenberg-Marquardt算法对永磁同步电机进行速度控制,运用德斯拜思实时仿真系统进行半实物仿真实验验证．实验结果表明,所设计的控制器提高了系统鲁棒性,整个控制系统具有较好的动、静态特性．     

永磁同步电机伺服控制系统设计

根据永磁同步电机的特点,研究、开发了数字信号处理器(DSP)和可编程逻辑器件(CPLD)控制的数字伺服系统,并进行了电流环、转速环和位置环的闭环实验.实验结果表明,该系统无论在调速比、定位时间、定位精度和抗干扰能力等性能指标上都已达到高性能伺服系统的一般要求.     

凸极同步电机的隐极机模型——稳态分析

本文推导了既适台于凸极同步电机又适合于隐极同步电机的稳态分析模型,由本文提出的方法代替凸极同步电机的经典方法——“双反应理论”。同时,利用本文介绍的模型对华北电力学院6.25KVA的模拟水轮发电机进行了稳态计算并得出了满意的结果。     

凸极同步电机的隐极机模型—暂态分析

本文推导出了既适合于隐极同步电机又适合于凸极同步电机的统一的非线性模型,得出了与数学模型相对应的等效非线性电网络。同时,利用该模型对一台6.25kVA模拟水轮发电机暂态运行进行了计算,并和线性计算及实验进行了比较。     

变极凸极同步电机定子支路电感系数及分析

本文以定了并联支路为基本单元，导出了交极凸极同步电机定子支路电感系数的一般表达式，该表达式不仅适合于分析变极同步电机，同时可用于常规同步电机多种故障运行的分析．通过对各支路电感系数的分析，指出了不同性质空间谐波的作用，从而为建立相应的空间谐波分析模型提供了理论基础．     

永磁同步电机的转动惯量辨识及状态估计

为提高永磁同步电机伺服系统的动态性能和鲁棒性,研究了基于模型参考自适应系统的转动惯量辨识方法以及基于卡尔曼滤波器的自适应状态估计策略。提出了一种适用于宽转速、高噪声环境下的电机角速度、角位移和负载扰动转矩的在线估计方法,分析了该方法的抗干扰能力以及系统参数变化对估计效果的影响,并通过辨识出的伺服系统转动惯量对卡尔曼滤波器的系数矩阵进行实时更新,实现了转动惯量自适应状态估计。仿真和实验结果表明该算法在速度分辨率、实时性和抗干扰能力上均优于传统M／T方法。     

基于扩张状态观测器的永磁同步电机转速环连续螺旋控制

针对传统矢量控制策略在保持系统动态性能的基础上无法消除系统扰动的问题,为进一步提高系统的控制精度及抗扰能力,提出了一种基于扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的连续螺旋滑模控制(Continuous Twisting Sliding Mode Control, CTSMC)方法。首先,该方法以双闭环矢量控制结构为基础,在转速环部分采用连续螺旋控制方法,与传统控制方法相比,可以将误差收敛到一定的区域,不仅提高了负载扰动的鲁棒性,还有效减少了系统的抖振。其次,在此控制器的基础上加入扩张状态观测器,估计系统的总扰动,并将此信号用于前馈补偿,以进一步提高系统的动态性能。最后,利用Lyapunov稳定性理论进行了闭环稳定性分析。通过仿真和实验,验证了基于扩张状态观测器的连续螺旋滑模控制方法的正确性及可行性。     

永磁同步电机直接转矩控制研究

对永磁同步电机直接转矩控制系统中准确观测磁链的方法进行了研究,提出了一种适合于表面贴片式永磁同步电机的改进磁链观测策略,并用MATLAB/SIMULINK进行了仿真,仿真结果表明:在各个速度区间内磁链模型能够正确估算定子磁链.