永磁无刷电机霍尔位置传感器容错控制

针对永磁无刷电机霍尔位置传感器故障问题,提出霍尔位置传感器(单霍尔和双霍尔)故障容错控制方法。任意霍尔信号跳变沿时刻,根据具体霍尔跳变沿类型和当前霍尔状态判别霍尔故障类型;分析永磁无刷电机的机械运动方程,提出3种改进型霍尔传感器故障补偿策略:线性外差法霍尔故障补偿、一阶泰勒算法故障补偿(first-order algorithm)、基于降阶观测器的霍尔故障补偿。将霍尔传感器容错控制策略在方波和正弦波电流控制的永磁无刷电机实验平台上进行测试,验证不同霍尔传感器容错控制策略的性能。实验证明,基于降阶观测器的霍尔传感器容错技术较另外两种方法具有更好的容错性能。     

霍尔传感器故障下的永磁无刷电机容错控制及其动态性能研究

该文针对霍尔位置传感器的故障,提出永磁无刷电机的容错控制方法,并研究了容错控制系统在动态过程中的性能。首先,分析霍尔传感器的故障情况,定义故障类型。分析各种故障对霍尔信号中的角度间隔和时间间隔的影响,提出针对霍尔故障的转子角度外插估计法。为减小角度预估的滞后,将外插估计法和电机的机械动态模型结合,提出能够克服霍尔故障的闭环角度观测器,以电磁转矩作为前馈信号,提高观测器的动态反应速度。为了完全消除估计角度的滞后现象,将霍尔信号变换为霍尔矢量,并对霍尔矢量进行了频谱分析和谐波消去,在此基础上提出了具有容错功能的霍尔矢量跟踪观测器。最后,通过仿真和实验验证了三种容错控制方法。实验结果表明,三种容错控制方法都能在故障情况下完成转子角度的估计,实现驱动系统的容错控制,而且霍尔矢量跟踪观测器有效地改善了容错控制系统的动态性能。     

开路故障下模块化永磁同步电机的容错控制

为提升模块化永磁同步电机的容错能力与故障条件下的输出能力,提出了一种新型的扩展开路容错控制(EOCFTC)策略.首先,构建了n模块的模块化电机数学模型,根据模块化电机的特点,提出了一种新型绕组重构策略处理各模块中的多相开路故障,并对剩余的正常相进行合理重构.其次,分析了几种典型开路故障及其处理方法,运用磁动势补偿和磁场...     

永磁同步电机传感器故障诊断及容错控制

针对三相永磁同步电机驱动系统中的位置/速度传感器和电流传感器开路故障问题,提出基于滑模观测器的故障检测与系统容错方法。通过建立系统的滑模观测器模型,获得系统输出电流与速度信号的预测值,利用预测值与系统实际输出值的残差分析并检测系统的传感器故障,在故障被检测的情况下,针对电流传感器,提出了一种V/f控制算法以实现故障情况下系统的平滑切换;针对位置/速度传感器,提出一种反电动势直接计算法以实现故障情况下系统的平滑切换,实验结果表明:所提出的算法能够在线检测故障并实现故障前后系统平滑切换与容错控制。     

基于无传感器的永磁同步电机容错控制

分析了旋转变压器故障对永磁同步电机控制系统和车辆运行的影响。针对旋转变压器的故障隐患,研究了一种基于脉振高频信号注入法和柔性开关函数滑模观测器的全速度范围无传感器控制算法作为容错控制,在旋转变压器发生故障之后代替硬件位置检测,保证车辆继续安全行驶,避免交通事故的发生。通过仿真和实验验证了该算法的有效性。     

永磁同步电机在一相断路故障下的容错控制

针对电机在一相故障下电流缺相引起的转速波动问题,依据准比例谐振能实现对交流信号无误差跟踪的原理,采用重新设计矢量控制电流环的方法减小电流的波动.为了研究设计的控制器在无感下的控制效果,在传统滑模无感控制的基础上,采用准比例谐振和滑模观测器相结合的改进无传感器控制方法.两种控制方法相结合组成了新的复合容错控制方案.通过绘...     

基于坐标变换的永磁同步电机电流传感器容错控制

研究了在永磁同步电机矢量控制系统之下,电流传感器的故障诊断及容错控制。针对目前双电流传感器的矢量控制系统中可能出现的软故障,提出一种基于定子坐标变换的故障诊断及容错方法,通过控制器输出的电流值与实际反馈的电流值相比较,来判断故障类型并选择相应的容错方案。仿真结果表明:该方法能准确判断出一相或两相电流传感器故障,并选择相应的实际电流计算值来完成电流闭环控制,具有较高的可行性。     

绕组开路故障下的双三相永磁同步电机容错控制

针对汽车方向盘电动助力转向系统可靠性问题,基于双三相永磁同步电机(PMSM)研究了绕组开路故障下的容错控制策略。以一相绕组开路为例,通过推导出电机绕组开路时的坐标变换矩阵,建立了故障下的双三相PMSM d-q轴坐标系数学模型。在对电压方程进行解耦变换的基础上,设计了结合前馈补偿的电流调节器架构,研究了定子总铜耗最小的容错控制策略。仿真结果表明,所研究的控制策略改善了双三相PMSM绕组缺相后的运行性能。     

基于高频注入的永磁同步电机零低速下位置传感器失效故障容错控制

为提高电动汽车等领域永磁驱动电机系统的可靠性,该文对电动汽车领域永磁同步电机位置传感器失效故障下容错控制技术进行研究。针对传统基于旋转高频注入的位置传感器失效故障容错控制策略在信号解调过程中由于多重滤波器的引入所带来滞后效应叠加、参数整定困难和动态性能受限等固有难题,提出利用二阶广义积分器来代替传统信号解调过程中所运用的带通滤波器和高通滤波器,并根据估计的转速信息来自适应地改变二阶广义积分器的中心频率,有效提高了转子位置的辨识精度和位置失效故障容错系统的动态性能,为电动汽车永磁驱动电机系统领域位置传感器失效下提供了一种行之有效的容错控制方法。通过理论分析与实验结果,验证所提容错方法的正确性和有效性。     

非对称六相永磁同步电机的故障容错控制

针对由非对称六相永磁同步电机(PMSM)和T型中点钳位型(T-NPC)三电平变频器构成的电力传动系统的可靠运行问题,提出了一种新型复合容错控制策略。结合简化空间矢量调制(SVM)和直接转矩控制(DTC)形成了非对称六相PMSM的SVM-DTC控制方案,并设计了谐波电流抑制单元,同时获得了较好的电流谐波性能和快速动态响应。通过解析分析开路故障下各相定子磁链与定子电压之间的关系,设计了SVM-DTC方案下的开路故障容错控制策略。通过样机实验,验证了控制方案的效果。     

基于霍尔位置传感器的电动汽车用永磁同步电机的控制

介绍了采用低分辨率霍尔位置传感器估算转子角度和转速的基本原理,提出了在永磁同步电机(PMSM)中应用的一种转子角度慢校正控制方法,能有效减小电流的波动,利于电流的平滑控制。在基于数字信号控制器STM32F103RBT6的硬件平台上,实现正弦波矢量控制,角度慢校正的方法能有效抑制转矩脉动,电机运行平稳。     

三相永磁同步电机断相容错控制

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的容错能力,减小定子绕组断路故障时电机电磁转矩的脉动,提出了三相永磁同步电机断相容错控制策略。基于故障后正常相绕组电流与电压之间的关系,建立了三相PMSM一相绕组开路时的数学模型。通过分析故障前后电机的电磁转矩,提出了电磁转矩输出不变的容错控制策略,通过调整非故障相电流的幅值与相位,计算前馈零轴电压,保证一相绕组开路故障时电机的正常运行。为了提升电机故障下电磁转矩输出的平稳性,提出前馈零轴电压与中线电流闭环修正相结合的容错控制策略,实现了电机控制系统故障条件下的无扰动运行。采用转子磁场定向的方法,通过在旋转坐标系下交直轴电流控制器上增加前馈零轴电压和中线电流闭环修正,实现了一相绕组开路时的转矩脉动的补偿。实验结果表明,该文提出的容错控制算法可以有效减小三相PMSM在定子绕组发生开路故障时的电机电磁转矩脉动,提高电机控制系统的容错性能。     

电流滞环型永磁同步电机驱动系统的相电流传感器容错控制

为了实现永磁同步电机驱动系统在发生相电流传感器故障条件下的可靠运行,提出了一种容错控制方法。该永磁同步电机驱动系统采用id 0控制方法,开关策略采用电流滞环方式。基于统计学方法,提出了可靠度的概念,并据此分析了相电流传感器故障。提出了最小电流偏差绝对值法,以确保一旦发生相电流传感器故障后,三相电流值能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新。对传统电流滞环控制和容错型电流滞环控制算法进行了对比分析。基于Matlab/Simulink和dSPACE1103,进行了仿真和实验研究,证明了所提容错控制方法的正确性和可靠性。     

BLDCM霍尔传感器故障诊断与容错控制

为了提高无刷直流电机（BLDCM）运行的可靠性,提出一种基于最小二乘法的霍尔传感器故障诊断及容错控制方法。利用最小二乘法拟合曲线作为一阶泰勒算法的评价模型,对电机的转子位置进行精确估算,从而实现对有故障霍尔传感器的诊断。采用正常霍尔位置传感器跳变沿对霍尔传感器故障下丢失的跳变沿时间进行重构,重新获得最小二乘法拟合曲线。该方法能实现霍尔传感器故障下的容错控制,从而有效抑制机械安装偏差对霍尔传感器故障下位置估算错误的产生。试验结果表明,提出的故障诊断方法能快速准确地识别故障霍尔传感器,且提出的容错控制方法能够有效改善故障时的系统性能。     

永磁同步电机霍尔位置传感器自标定算法研究

为提高采用霍尔位置传感器的永磁同步电机控制效率,解决标定精度低的问题,提出了两种自标定算法。对提出的霍尔位置传感器自标定算法进行了建模仿真和算法编程验证,将标定后的霍尔传感器得到的转子位置与通过旋转变压器测得结果对比,验证两种自标定算法的准确性。结果表明,所提的霍尔位置传感器位置自标定方法既可以提高标定效率,也可提高获取转子位置的准确度,为实现电机的精准高效控制提供保障。     

断相故障下开绕组永磁同步电机模型预测控制容错控制策略研究

共直流母线型开绕组永磁同步电机系统由于双逆变器供电且存在零序回路,具有一定的容错能力,但控制中需考虑零序电流的影响.然而当永磁同步电机发生单相断相故障后,原电机模型不再适用,若继续沿用断相前控制策略,将导致电机转矩脉动变大、控制性能变差.该文根据开绕组永磁同步电机断相后的系统特性,重新设计坐标变换矩阵,得到新坐标变换下的dq轴电机数学模型.新的转矩方程表达简洁、转矩控制方便,同时新的电压方程也相互解耦,因此电流预测计算量小,且控制更加准确.为提高电流控制性能,断相前后均采用三矢量模型预测控制策略.考虑到断相后的基本电压矢量将发生变化,重新构建了断相系统拓扑下新的电压矢量平面并基于新的基本电压矢量计算电压矢量占空比.实验结果证明了所提方法的有效性和优越性.     

基于AEKF的永磁同步电机容错控制研究

永磁同步电机(PMSM)驱动系统需要具备故障容错运行的能力,因此提出一种基于自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)的电动汽车(EV)用PMSM驱动系统故障容错控制策略。由于AEKF能连续估计系统状态并获取系统统计特性,故新控制方案基于AEKF设计了观测器。控制器检测到传感器故障发生后,立即进行重构以保证系统连续运行。不同于传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)方案,后者使用了固定的协方差矩阵,新的AEKF方案能自适应地调整协方差矩阵,大大提高了控制器精度和鲁棒性。最后,基于PMSM驱动试验平台,进行了新方案和传统EKF方案的对比试验,试验结果验证了新方法的转速估计更精确,鲁棒性更好。     

基于线性霍尔传感器的高速永磁同步电机控制系统设计

本文针对高速永磁同步电机控制系统中的转子位置检测问题,在分析高速永磁同步电机工作原理,建立高速永磁同步电机数学模型的基础上,得出一种基于线性型霍尔传感器位置检测的新方法。详细分析了转子位置检测电路的工作原理,同时对电路的误差和动态过程进行了研究,将该电路用于以高速永磁同步电机为被控对象的驱动系统中。建立高速永磁电机全数字控制的矢量控制系统平台,并进行了实验分析。实验结果表明电机在高速情况下实现了稳定运行,验证了所设计的控制系统的可行性。     

基于霍尔传感器的永磁同步电机高精度转子位置观测

为了获得较高精度的永磁同步电机转子位置,提出一种基于开关型霍尔位置传感器的新型转子位置观测算法。当电机低速运行时,采用改进的一阶加速度算法,引入转速与交轴电流估算转子位置;当电机中高速运行时,利用霍尔位置传感器输出的转子位置信号对滑模观测器算法估算的转子位置数值进行分段线性校正,结合改进的一阶加速度算法进行加权平均处理,得到估算的转速和转子位置。实验结果表明,新型观测算法可减小一阶加速度算法滞后性与霍尔传感器安装误差带来的影响,能在宽速度范围内精确地估算电机转子位置,实现永磁同步电机矢量控制系统的高性能控制。     

永磁同步电机驱动系统逆变器容错重构控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统在逆变器故障状态下的容错控制,讨论了容错逆变器的拓扑结构,分析了六开关三相逆变器和四开关三相逆变器驱动系统输出电压空间矢量及其对系统性能的影响。研制了一个基于常规六开关逆变器的容错辅助控制电路,实现了容错逆变器在故障下的重构。针对PMSM直接转矩控制系统的实验研究,验证了容错辅助控制电路设计的正确性,证明采用容错逆变器可实现驱动系统的不间断运行。