具有参数自适应功能的永磁同步电机无位置传感器控制

永磁同步电机运行过程中,电机参数在不同工况下会发生变化而影响转子位置的获取,从而影响电机控制系统的效率和性能,因此对电机参数的在线辨识非常必要。提出了基于递推最小二乘法的在线参数辨识无位置传感器控制方法,该方法对定子交轴电感进行在线辨识,并将结果反馈到滑模观测器,同时更新电流控制器参数,实现了电机控制的参数自适应功能。基于永磁同步电机系统的实验结果表明,该控制方法下系统有良好的稳定性和动态性能。     

基于模型参考自适应参数辨识的永磁同步电机电流预测控制

在永磁同步电机运行过程中,电机参数时变使得电流预测控制器的模型参数和实际电机参数不匹配,导致其控制性能下降。提出了基于模型参考自适应系统(MRAS)的改进电流预测控制方法,利用旋转坐标系下d、q轴电流方程作为参考模型,基于Popov超稳定理论构建永磁同步电机的电感和磁链在线辨识系统,将得到的辨识参数应用于电流预测控制模型中,实现控制模型参数的在线更新。分析与仿真结果表明该方法能够有效地提升在电机参数变化下的电流预测控制性能。     

基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识

为了达到永磁同步电机系统的动态响应快、稳态误差小、控制精度高的要求,采用模型预测控制设计转速控制器和电流控制器分别代替传统矢量控制系统的转速PI控制器和电流PI控制器,又因预测控制器较依赖于电机模型参数,易在电机运行过程产生参数失配现象,提出模型参考自适应方法对基于模型预测控制的永磁同步电机进行在线多参数辨识,以保证电机控制系统的性能要求,为了解决多参数辨识存在的欠秩问题,采用模型参考自适应分步辨识策略,以准确辨识电机模型参数,并在MATLAB/Simulink上仿真验证了所描述方法的有效性和可行性。     

基于电感辨识的内置式永磁同步电机电流模型预测控制

为了开发内置式永磁同步电机的电流模型预测控制算法,针对被控对象模型的非线性特点在控制器的设计过程中通过扩张转速相关状态的方式获得线性的预测模型,将d-q坐标系下的定子电压和电流的二次不等式形式的约束用一系列的线性不等式来近似以简化预测算法的复杂性,由此把该模型预测控制问题转化为线性约束系统的多参数二次规划问题,通过离线求解获得全部最优控制状态反馈规律,解决了传统模型预测控制算法在线计算量大的问题.同时考虑到参数的时变特性,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对交直轴电感参数进行在线辨识,将辨识结果用于扩张状态的参数和目标控制电压的计算中,提高了该电流控制器的鲁棒性.     

永磁同步电机调速系统间接模型参考自适应控制

文章利用Matlab／Simulink环境下建立的PMSM控制系统的仿真模型，速度控制器采用间接模型参考自适应控制(IMRAC)，控制参数采用基于递推最小二乘法的自适应控制算法。仿真结果证明：间接模型参考自适应控制系统有很强的自适应能力和抗负载扰动能力，在系统性能上优于PI控制。     

永磁同步电机有限集无参数模型预测控制

针对常规有参数有限集模型预测控制(FCS-MPC)在参数失配时性能下降的问题,提出一种用于永磁同步电机电流预测控制的有限集无参数模型预测控制(NMPC)。NMPC基于局部建模思想,采用集总参数模型进行预测控制,将任何影响稳态误差的因素折合在集总电势中,任何影响电流变化率的因素折合在集总动态电感中,并在线估计更新模型,从而无需任何电机参数实现预测控制。采用包含电流预测误差的代价函数推导了用于两种集总参数在线估计的自适应律。仿真和实验结果表明,集总参数模型预测精度高,在参数和工况未知或时变的情况下,NMPC仍能达到模型精确FCS-MPC的控制性能,证明了方法的有效性。     

仅已知单参数的永磁同步电机在线参数辨识

为了能在电机运行过程中得到电机的各项参数,提出遗忘因子最小二乘法在线参数辨识。在实际工况下,表贴式永磁同步电机仅需获取电机永磁磁链即可对电机的电感与电阻进行在线参数辨识。首先建立电机物理模型与矢量控制系统,而后将电机物理模型进行离散变换,将变换后的模型与遗忘因子最小二乘法相结合,从输出的待辨识矩阵中得到突变、渐变的电阻与电感,最后在Matlab/Simulink中进行仿真并搭建实验平台验证算法。仿真得到渐变情况下的辨识电阻与电感的平均误差分别约为1.152%和0.36%。突变情况下的辨识电阻与电感的平均误差分别约为1.23%和0.2334%。实验验证得到的辨识电阻误差为4.05%,辨识电感误差为1.94%。     

电动汽车用永磁同步电机模型预测MRAS无速度传感器控制

针对电动汽车机械式传感器在复杂工作环境下易失效的问题,将基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器技术应用于电动汽车中。针对传统MRAS无速度传感器控制存在的转子位置估计相位延迟较大、转速估计误差较大等问题,将模型预测控制算法应用到MRAS中。参考模型选用永磁同步电机(PMSM)电流磁链方程,可调模型选取电压磁链方程,代价函数是磁链的差值,待估计参数选择转子位置。与传统MRAS无速度传感器控制算法相比,转速、转子位置估计结果更加精确,估计误差较小,动态性能和稳态性能优良。通过仿真和试验验证了算法的可行性和有效性。     

一种永磁同步电机的有限集无模型容错预测控制算法

针对传统有限集模型预测控制在电机发生参数摄动和永磁体失磁故障时模型失配导致系统性能下降的问题,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)电流控制的有限集无模型容错预测控制方法.首先,考虑电机参数不确定性,依据永磁同步电机在参数摄动下的dq轴数学模型,建立基于系统输入和输出的永磁同步电机新型超局部模型.其次,基于新型超局部模型设计PMSM电流环的有限集无模型容错预测控制器,利用滑模观测器估计PMSM新型超局部模型中未知部分h.最后,与传统有限集模型预测控制方法进行实验结果对比,证明了所提方法对电机参数摄动和永磁体失磁故障具有容错性和鲁棒性.     

具有参数辨识功能的永磁同步电机双矢量模型预测电流控制

传统永磁同步电机有限集模型预测电流控制策略存在电流波动大、控制性能依赖于电机参数准确性的问题。为此,该文提出一种具有参数辨识功能的双矢量模型预测电流控制策略。首先,为避免传统电压矢量自由组合原则导致算法复杂度增加,根据电压矢量对q轴电流的增减效果,设计一种对第1个、第2个电压矢量可选范围进行约束的双矢量组合原则。随后,为降低整个控制周期内的电流波动,设计一种包含双矢量切换点处电流跟踪误差项的价值函数对候选矢量组合进行枚举寻优。此外,为提升系统参数鲁棒性,提出一种级联模型参考自适应多参数辨识方法。该方法通过建立dq轴电流增量状态方程并与q轴电流状态方程构成满秩方程组,可实现对电阻、电感及磁链参数的准确辨识。最后,通过实验验证所提策略的有效性。     

永磁同步电机模型预测直接转矩控制

针对传统直接转矩控制方法转矩和定子磁链脉动大的问题,提出基于性能指标评估函数的永磁同步电机模型预测直接转矩控制,在dq旋转坐标系下建立内埋式永磁同步电机预测模型,阐述模型预测控制方法具体实施过程,提出可实现不同控制目标的权重系数可调的性能指标评估函数,并以评估结果为依据选取最优电压矢量,同时与传统直接转矩控制进行详细比较。实验结果表明,所提出的模型预测直接转矩控制优于传统直接转矩控制,可以有效地抑制转矩和定子磁链脉动,同时降低逆变器开关频率,减小开关损耗,并可以通过调节权重系数控制电机运行状态,验证了该方法的可行性和有效性。     

一种改进的永磁同步电机模型预测控制

利用传统的模型预测控制算法确定下一时刻所要应用的开关状态时,需遍历变换器的全部开关状态,计算量较大,不利于在线应用。对此,提出了一种改进的永磁同步电机模型预测控制算法,通过求出期望的电压矢量角,确定电压矢量所在扇区,进而减少算法对开关状态的选择数量,使算法的计算量得到显著降低。实验结果说明,采用所提改进模型预测控制算法,系统具有较好的电流动态特性和较小的纹波电流。     

永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动和磁链纹波大的问题,提出一种改进的模型预测直接转矩控制方法。在两相静止坐标系下,依据无差拍控制理论计算出使电磁转矩和定子磁链在下一周期达到给定值的期望电压矢量。通过引入虚拟电压矢量将电压矢量空间划分成13个扇区,根据期望电压矢量所在扇区位置选取相应的实际电压矢量,可选取的实际电压矢量由传统的8个电压矢量扩展为14个电压矢量。该方法具有虚拟电压矢量占空比固定、调制简单以及运算次数少的优点。对直接转矩控制、传统的模型预测直接转矩控制以及改进的模型预测直接转矩控制进行仿真对比,结果表明,改进的模型预测控制方法能有效地抑制转矩脉动和磁链纹波,减小定子电流畸变率,提高系统的鲁棒性。     

一种永磁同步电机可视化双矢量调制模型预测控制方法

针对常规永磁同步电机单矢量模型预测控制存在电流谐波较大的问题,采用了一种永磁同步电机双矢量调制模型预测控制方法,以降低电流谐波。首先,定义了一个与常规单矢量模型预测控制相同的目标函数;然后,根据逆变器8个基本电压矢量构建了12个虚拟电压矢量,在计算电压矢量作用时间时,假设每个电压矢量的作用时间与其对应的目标函数值成反比;最后,为了降低计算量,使用了一种改进的电压矢量预选方法,但该双矢量调制模型预测控制方法仍缺乏严格的理论基础。因此提出一种可视化方法来详细证明了所述双矢量调制模型预测控制的有效性,从而为调制模型预测控制及其推广应用提供了坚实的理论基础。所提可视化分析方法还可以扩展到三矢量模型预测控制中。详细的对比实验结果验证了所述控制方法的有效性以及所提可视化分析的正确性。     

基于增量模型的永磁同步直线电机鲁棒预测电流控制

为了解决永磁同步直线电机预测电流控制对电机参数的依赖,提出一种鲁棒增量式预测电流控制算法。通过建立永磁同步直线电机增量式预测模型来克服电机磁链变化的影响,并详细分析了增量预测模型对电机参数敏感性。为提高电流带宽,对增量式预测电流控制进行一拍延时补偿。针对电感不匹配引起的电流预测误差,提出一种新型滑模观测器来观测电压扰动值并将扰动前馈补偿,从而实现精准电流控制。实验结果表明所提方案可有效地提高系统鲁棒性,具有较好的效果。     

永磁同步电机三矢量优化预测磁链控制

永磁同步电机的传统模型预测控制由于备选电压矢量覆盖范围有限,因此存在单个控制周期内计算复杂、电流脉动大等缺陷,在实际工况中难以实现良好的控制性能.针对这一问题,以磁链为控制变量提出一种优化三矢量模型预测磁链控制策略,利用磁链无差拍原理计算下一周期的第一最优电压矢量,相比传统方法可减少单个控制周期内的预测次数;再遍历第一...     

基于GPIO的永磁同步电机模型预测转矩控制

在永磁同步电机模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)中,由于目标函数控制变量的量纲不同,为了在代价函数中选取最优的权重系数,提出一种改进高斯变异鸽群算法(Gaussian mutation pigeon-inspired optimization algorithm, GPIO)实现权重系数自整定。首先,基于代价函数最小化原则设计PIO的目标函数,用电流id、iq脉动误差均方根评价权重系数。其次,在传统高斯变异算子的基础上引入自适应调整动态参数实现变异。仿真和实验结果表明,将改进后的算法应用于永磁同步电机模型预测转矩系统,能在较少的迭代次数内整定出最优的权重系数,极大地降低了转矩误差和电流谐波畸变率。     

Parameter measurements for permanent magnet synchronous machines

The advances in inverter drive technology and permanent magnet materials have enabled the application of permanent magnet synchronous machines (PMSMs) to various fields. PMSMs are rapidly spreading in their applications with their advantage of high efficiency, which is highly needed in many applications in recent years. Although there have been standardized measurement methods of the machine parameters for synchronous machines, they are not intended to apply to PMSMs. Therefore, several new measurement methods suitable for PMSMs have been proposed. This paper presents a review and analysis of these methods. Copyright © 2007 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

开绕组永磁同步电机零矢量注入模型预测控制

针对开绕组永磁同步电机在共母线型拓扑结构中存在的零序电流问题,提出一种零序电流抑制的改进模型预测控制方法.采用无差拍预测模型,得到跟随系统状态变量给定的期望电压矢量,根据电压误差最小化原则确定最优基本电压矢量,并划分占空比间隔选取出最优基本电压矢量的作用时间.改进后的模型预测控制,通过比较非零电压矢量所产生的零序电压与...     

多约束永磁同步电机稳定模型预测控制策略

针对多变量约束条件的永磁同步电机(PMSM)调速问题,提出一种稳定模型预测控制(MPC)策略.采用更加简单、精确的PMSM线性化模型设计一个线性MPC控制器;在线性MPC策略中引入终端函数和终端多面体不变集概念,通过构造包含多变量约束条件的线性规划问题,使线性MPC控制器能够保证系统的闭环稳定性.与传统抗饱和(Anti...