一种基于积分滑模观测器的永磁同步电机 磁链重构方法

针对永磁同步电机转子永磁体的失磁故障问题,提出了一种基于积分滑模观测器的磁链重构方法。首先,建立d-q轴坐标系下永磁同步电机失磁故障时的电流状态方程;其次,结合滑模观测器和比例积分观测器的特点构建了积分滑模观测器,实现了对永磁同步电机磁链信息的在线检测重构;最后,基于Lyapunov 稳定性理论,证明了积分滑模观测器的稳定性,并依据滑模等值控制原理重构了永磁体磁链算式。仿真结果表明,所设计的积分滑模观测器对磁链的观测精度较高,且具有较好的鲁棒性和快速性。     

永磁同步电动机无传感器控制的滑模观测器

提出了一种表面式永磁同步电机无传感器矢量控制自适应滑模观测器.该观测器可以准确估计d、q轴电流,避免了由于转子位置估计带来的时延影响.在保证反电势、电流矢量估计值与各自实际值具有相同延迟角前提下,将估计坐标系下的d、q轴电流反馈给PI控制器产生正确的电压参考信号.采用未经校正的估计转子位置信号完成观测器内的坐标变换，同时采用具有相同时间常数的低通滤波器对估计反电势和电流矢量进行滤波，在此基础上利用估计反电势及其微分实现转子速度与位置估算.仿真结果证实了控制方法的可行性和正确性.     

一种双三相永磁同步电机无速度传感器控制的 实现方法研究

在考虑α-β子空间的基波分量和x-y子空间的谐波分量的情况下,提出一种基于自适应滑模观测器（SMO）和多重比例谐振（PR）控制器的双三相永磁同步电机（DTP-PMSM）无速度传感器控制方法.基于DTP-PMSM的矢量空间解耦模型,首先在其α-β子空间设计了电流滑模观测器,并用双曲正切函数代替符号函数作为切换函数,削弱了滑模抖动并获得了更光滑的反电动势信号.然后设计了反电动势自适应观测器,提高了电机转速和转子位置的估计精度,并免除了常规滑模观测器中采用的低通滤波器和相位补偿单元.随后在α-β子空间利用PR控制器对参考电流实现了无静差跟踪控制;在x-y子空间引入PR控制器对电机相电流中的6k ±1（k=1,3,5,…）次谐波进行抑制,减少了电机损耗和逆变器容量,提高了电机运行性能.仿真实验结果表明了所提控制方案的可行性和有效性.     

表面式永磁直线同步电机初始位置检测方法

由于表面式永磁直线同步电机没有凸极性,当无位置传感器控制时,检测动子初始位置非常困难.利用绕组电感饱和效应,即由于磁路饱和引起的电感随动子位置角变化的规律,检测表面式永磁直线同步电机动子的初始位置.给电机施加相同幅值、不同相位的电压矢量,考虑绕组电感饱和效应,当电压矢量相位和动子位置一致时,直轴电流响应最大.通过观测直轴电流响应的最大值,即可估计电机初始位置.这种估计方法不受电机参数的影响,也无须增加任何硬件.实验表明,给电机注入可控的电压矢量,利用绕组电感饱和效应,可以估计出动子初始位置,估计精度能够满足永磁直线同步电机平稳启动的要求.     

电动汽车用永磁同步电机故障诊断系统设计

针对电动汽车用永磁同步电机的运行环境复杂、更容易发生故障的情况,设计一种永磁同步电机故障诊断系统.该系统通过实时采集定子电流,运用时频分析的方法对信息进行处理,从而准确判断电机的运行情况.实验结果表明:该系统对永磁同步电机的故障诊断具有一定的实用性和可靠性.     

永磁同步电机无传感器变结构矢量控制

针对电机控制中采用的PI调节器对电机参数变化及外加干扰时鲁棒差和无位置传感器控制实现困难等问题,在研究常规永磁同步电机矢量控制策略的基础上,将滑模变结构控制(VSSMC)和无迹卡尔曼滤波(UKF)引入该策略中,用VSSMC分别替代策略中速度PI控制器和2个PI电流控制器,同时利用UKF对电机定子直轴电流、交轴电流、负载转矩、转子位置和转速进行实时估计,提出了一种新颖的基于VSSMC和UKF的永磁同步电机无传感器矢量控制方案.仿真结果验证了新方案的正确性,所设计的VSSMC能有效调节转速和电流,其调节效果优于常规PI控制器,所设计的UKF观测器能准确估计系统状态,而且两者对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声都具有极强鲁棒性,系统的动、静态性能明显增强.     

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.     

电动汽车用三相开绕组永磁同步电机的控制及容错运行

设计了一种新型电动汽车驱动与充电一体化拓扑结构,建立了三相开绕组永磁同步电机(TPOW-PMSM)在两相旋转d、q坐标系下的数学模型。研究了单电源供电的两并联逆变器电压矢量的空间分布状况,当系统处于正常运行状态时,采用了一种中矢量六边形空间矢量脉宽调制(MVH-SVPWM)控制策略,设计了转速、电流双闭环矢量控制系统,实现了系统的无零序电压运行。以单管故障且故障相开路为例,研究了两并联逆变器故障后的电压空间矢量分布,两并联逆变器经拓扑重构为两相2H桥逆变器拓扑,基于该拓扑结构设计了一种改良的小矢量六边形空间矢量脉宽调制(SVH-SVPWM)控制策略并给出了实现方法。TPOWPMSM系统的仿真和样机实验结果表明:本文控制策略能够保证TPOW-PMSM系统在容错前、后都运行状态良好,验证了本文控制策略的有效性和正确性。     

一类含有传感器故障的网络化系统容错估计

针对一类具有传感器故障的闭环网络化系统,推导了一种新的容错估计方法。闭环网络化系统意味着在传感器到估计器信道和控制器到执行器信道中,都可能存在由网络引起的随机延迟和数据包丢失。由两组随机变量单独驱动的指示函数用来表征两个通道中网络化所产生的影响。在考虑存在传感器故障的情况下,设计状态估计器。为处理闭环网络化系统中存在的传感器故障,开发了一种无偏最小方差容错估计器。最后,在一个实际的网络化永磁同步电机驱动系统上进行的仿真,验证了所提方法的可行性和有效性。     

一类含有传感器故障的网络化系统容错估计（英文）

针对一类具有传感器故障的闭环网络化系统,推导了一种新的容错估计方法。闭环网络化系统意味着在传感器到估计器信道和控制器到执行器信道中,都可能存在由网络引起的随机延迟和数据包丢失。由两组随机变量单独驱动的指示函数用来表征两个通道中网络化所产生的影响。在考虑存在传感器故障的情况下,设计状态估计器。为处理闭环网络化系统中存在的传感器故障,开发了一种无偏最小方差容错估计器。最后,在一个实际的网络化永磁同步电机驱动系统上进行的仿真,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于EKF的永磁直线电机无位置传感器进给系统研究

永磁直线同步电机（PMLSM）要实现高性能矢量控制，需要知道精确的位置及速度反馈信号．提出了一种基于状态观测器的永磁直线同步电机无位置传感器控制系统，该系统采用扩展Kalman滤波器（EKF）算法对直线电机的位置和速度反馈信号进行估计．在EKF设计的基础上，构建了基于EKF的PMLSM无位置传感器进给系统．系统电流环采用PI控制，其输出用于产生空间矢量PWM电压源型逆变器的控制信号；速度环采用PI控制；由EKF产生位置及速度反馈信号估计值．仿真结果表明EKF能在宽的速度范围内对系统的状态做出精确稳定的估计，基于EKF的永磁直线电机无位置传感器进给系统具有良好的动态响应特性．     

永磁同步电机矢量控制系统研究

无论电机的转速高低和电机参数的大小，都可以通过计算交叉项得到准确的d、q轴电压给定值，从而准确地控制d、q轴电流,提高d、q轴电压控制精度.为此，根据永磁同步电机转子磁场定向的矢量控制理论，在分析传统控制方法存在问题的基础上，提出了一种在d、q轴电压控制方程式中引入交叉耦合项的改进的矢量控制方法,使控制系统在较宽的速度范围内能满足较高的速度控制精度要求，使永磁同步电机伺服系统可实现准确的位置、速度及转矩控制.利用所提出的控制方法，进行系统仿真研究，表明了所提出的控制策略的有效性.     

基于磁链估计的PMSM无传感器矢量控制

针对永磁同步电机的无传感器矢量控制,利用对磁链的估计,提出了一种转子位置、速度的估计方法.该方法通过测量的相电流和端电压估计电机的定子磁链,再利用定子磁链对估计位置进行校正.针对二阶多项式曲线拟合位置估计方法所存在的问题,又提出了引入锁相环结构来减小稳态估计误差.理论分析和仿真结果表明,所提出的永磁同步电机无速度传感器控制方法在低速和高速时都能精确辨识出转子的位置和速度,系统具有较好的鲁棒性和良好的动静态运行性能.     

基于粒子群优化的神经网络容错控制算法

针对一类非线性系统的传感器故障,将故障诊断与容错控制方法相结合,提出了一种容错控制方法。用BP网络建立传感器故障模型,并用粒子群算法来训练BP网络的参数,在线估计系统的状态和故障参数。然后将故障参数与修正的Bayes分类算法相结合,对传感器故障在线检测、分离和估计,通过补偿算法,实现容错控制。对连续搅拌釜式反应器（CSTR）的仿真结果表明,该方法收敛性好,对传感器故障具有很强的容错能力。     

基于无迹卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器直接转矩控制

文章研究了一种永磁同步电机直接转矩控制定子磁链观测器及无传感器控制实现方案.利用永磁同步电机dq坐标系下的非线性模型和无迹卡尔曼滤波技术建立了无迹卡尔曼滤波磁链观测器以估计定子磁链,同时可以实时估计转子位置和转速.在时变、动态、非线性控制系统中,该观测器针对带有噪声的输入量进行实时递归优化估计状态,对参数变化、模型不精确、过程噪声和测量噪声具有较强的鲁棒性.为了提高系统性能,采用了空间矢量调制以保持逆变器开关频率恒定.仿真研究验证了所提出控制策略的有效性,系统对定予磁链初始误差和转子初始位置误差具有较快的收敛特性,并具有较好的速度响应和转矩响应特性.     

基于滑模观测器的异步电动机速度传感器故障诊断及容错控制

针对异步电动机矢量控制系统中速度传感器故障问题,提出基于滑模观测器的故障诊断及容错控制方法。通过坐标变换的方法建立异步电动机的状态空间模型,从而构造滑模观测器,并使用李雅普诺夫稳定性理论求解稳定性条件并给出转速自适应律;设计矢量控制系统的转速切换策略,当残差信号大于给定阈值时使系统切换到无速度传感器矢量控制方式,保持异步电动机稳定运行。仿真结果表明该方法可以在0.2 s内实现故障检测,并使系统稳定运行,体现出该方法的快速性和有效性。     

船用永磁容错电机CHBPWM与SVPWM矢量控制的比较研究

永磁容错电机因综合了永磁同步电机和开关磁阻电机的优点而适合用作电力推进船舶的推进电机。永磁容错电机的各相绕组间采用H桥逆变器进行供电,消除了各绕组间的中性点,实现了电气隔离,提高了电机控制系统的直流电压利用率和容错性能。在分析永磁容错电机H桥逆变电路结构和工作原理的基础上,阐述了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)和电流滞环跟踪脉宽调制(CHBPWM)的原理,对比分析了二者的区别和联系,设计了三相永磁容错电机的矢量控制系统,并建立了三相永磁容错电机SVPWM和CHBPWM的矢量控制仿真模型,搭建了基于DSP的三相永磁容错电机矢量控制系统实验平台。通过仿真和实验结果,对比分析了两种控制策略的优缺点和适用范围。     

基于3电平整流器的永磁同步电机侧的研究

针对二极管箝位式3电平PWM整流电路拓扑结构和直驱型风力发电系统的特点,介绍了3电平空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理,建立了3电平永磁同步发电机在旋转坐标系下的数学模型,分析了电流转速双闭环控制策略,并对3电平整流器控制系统及SVPWM调制脉冲的产生进行了仿真.结果表明:3电平永磁同步电机SVPWM整流技术能够有效地控制转速,稳定系统直流电压.     

基于单霍尔传感器的PMSM位置检测方法

为了解决永磁同步电机矢量控制需要高精度位置传感器的问题,提出了一种基于单个霍尔传感器的永磁同步电机转子位置检测方法.对基于单个锁定型霍尔元件的转子位置、速度预估算法及其误差进行了分析,为了提高动态过程中的预估精度采用了一阶速度预估.采用一路方波信号模拟霍尔输出信号对该检测方法进行了实验验证.最后将该方法用于一台高速永磁同步电机驱动,实现了高速永磁同步电机的矢量控制.实验证明该方法具有较高的静态和动态精度,可工作于较宽的速度范围,适合于永磁同步电机矢量控制.     

一种改进的永磁同步电机直接转矩控制仿真

在转子旋转的坐标系d-q中建立永磁同步电机数学模型,建立了针对永磁同步电机的直接转矩控制系统的模型.采用空间电压矢量调制与获得空间电压矢量(SVPWM)的优化组合,实现转矩、磁链误差的精确补偿,同时保证功率器件开关频率恒定.SVM-DTC 系统可有效提高永磁同步电机直接转矩控制系统的稳态和动态运行性能.