基于永磁无刷轮毂电机的矢量跟踪观测器研究

在电动汽车轮毂电机直接驱动应用时,为避免出现较大转矩脉动,高精度的位置信息十分关键。提出一种改进方法,用于永磁无刷轮毂电机的正弦波矢量控制。矢量跟踪位置观测器结合霍尔传感器的输出信号可精确地提取出转子位置信息,结构包括基于定子侧反电动势向量的位置误差检测器和使位置误差快速收敛到零的比例积分型控制器。该结构不仅解决了霍尔传感器的低精度的缺陷,而且还增强了它们的动态位置检测能力。所提出的方法已经用于永磁无刷轮毂电机汽车驱动器中并进行了实验验证。     

一种感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略

在无速度传感器感应电机驱动系统中,需要利用电流传感器提供电流信号以实现速度估计。然而,电流传感器作为驱动系统的脆弱部件,易发生故障。当电流传感器出现故障时,系统控制性能显著恶化。为进一步提高感应电机驱动系统的可靠性,该文研究一种适用于感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略。该方案通过坐标变换实现电流传感器的故障诊断,并利用二阶广义积分器–锁频环重构故障电流信息,并将其反馈到基于滑模观测器的速度估计方案中,实现感应电机无速度传感器控制系统的电流传感器容错控制。此外,在所提出的控制策略中进一步采用改进型二阶广义积分器–锁频环,以克服直流偏置带来的不利影响。最后,利用实验测试验证所研究方法的可行性。     

感应电机系统传感器故障平滑容错控制策略

针对感应电机驱动系统的传感器故障容错运行问题,设计了一种间接磁场定向控制、直接转矩控制和V/f控制相复合的平滑容错控制策略。通过适当改进间接磁场定向控制器和直接转矩控制器,可将其与V/f控制器集成于同步坐标系中,从而允许不同控制器的直流型电压指令来回切换,使得三者在转速、电流或电压传感器故障和故障恢复时相互替换。同时采用了架构简单的速率限制器实现了不同控制器的平滑切换过渡。利用1.2 kW感应电机驱动测试平台开展了实验研究,结果表明,新型容错控制策略通过不同控制器平滑切换实现了感应电机驱动系统各类传感器故障下的故障容错运行。     

开关磁阻电机无位置传感控制器研究

针对机械式位置传感器增加控制系统复杂性和降低系统可靠性的问题,提出了开关磁阻电机一种新的无位置传感控制器。在建立开关磁阻电机电感模型基础上,推导无位置传感器数学模型,构建无位置传感器控制系统。通过测量激励相电压和电流,估算转子实际位置,采用电流斩波控制方法控制开关磁阻电机低速运行,采用角度位置控制方法控制开关磁阻电机高速运行。对该无位置传感系统进行仿真,并实现了对开关磁阻电机无位置传感器的控制。实验结果表明该方法能在较宽调速范围内准确地估计开关磁阻电机转子位置。     

基于矢量旋转的永磁同步电机容错控制系统

永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中电流传感器故障将导致整个系统无法正常工作。为实现电流传感器故障诊断及其容错控制,引入了基于矢量旋转的故障诊断方法,利用在不同轴定向的坐标系下定子电流分量,判断相电流传感器故障信息,然后通过基于α,β坐标系的逻辑判断机制选取恰当的反馈电流以重构系统。为避免该方案中反馈电流恒等于指令值,引入了一种电流估计算法,当故障发生时,保证电机能更加平稳地运行。基于Matlab/Simulink和dSPACE1007进行仿真和实验研究,证明了该容错控制方法的正确性和可靠性。     

开关磁阻轮毂电机非线性建模及驱动控制仿真

针对开关磁阻轮毂电机气隙偏心产生的不平衡径向力对车辆平顺性造成的不利影响,提出一种基于电流斩波的脉冲调制控制（PWM）的方法抑制开关磁阻轮毂电机不平衡径向力,从根本上改善车辆平顺性。首先通过Ansoft Maxwell 对一台8/6极四相开关磁阻电机进行有限元分析,在获取电机特殊位置电感数据的基础上,采用傅里叶级数拟合的方法建立开关磁阻电机非线性模型,并与有限元分析结果做对比验证了该模型的准确性。在此基础上建立开关磁阻轮毂电机驱动模型和轮毂电机驱动电动汽车机电耦合一体化模型,将所提出基于电流斩波的PWM控制方法与传统电流斩波控制方法对车辆平顺性影响做对比,仿真结果显示基于电流斩波的PWM控制方法能有效降低开关磁阻轮毂电机不平衡径向力的大小,在提高电机输出转矩的同时改善轮毂电机驱动电动汽车平顺性。     

无刷直流电机霍尔位置传感器容错控制

本文的研究对象为中低转速的无刷直流电机驱动系统,根据三相霍尔位置传感器输出信号的相位特征,分析了其可能出现的故障模式及其对电机工作性能的影响,改进了原有霍尔位置传感器故障检测方法,并提出了一种基于霍尔位置信息本身相位特点的转子位置信息容错控制方法。采用Mtalab/Simulink仿真与实验,对容错控制方法进行了验证。通过实验与仿真结果,根据电机在故障状态切换过程中,三相电流、转速和电磁转矩等主要参数的变化规律,给出了该方法对电机性能的影响分析及其优缺点。本文提出的容错控制方法提高了无刷直流电动机转子位置信息获取的可靠性。     

采用滑模观测器的交流永磁直线伺服电机无传感器控制

本文提出了一种采用滑模观测器的交流永磁直线伺服电机无传感器控制的新方法，利用非速度信息，电机的电压，电流及电机本身参数，通过滑模观测器产生控制器所需的反馈信息。     

基于电流估算的永磁同步电机伺服控制系统设计

在有位置精度要求的伺服电机控制应用场合,为了降低电机控制系统的成本,设计了一种永磁同步电机(PMSM)的无电流传感器控制方法。基于矢量控制策略,通过电机定子电压方程对定子电流进行迭代估算,根据系统响应速度要求,对控制器参数进行了设计,利用Bode图分析了系统的带宽,在不使用电流传感器的情况下实现了PMSM位置环、速度环和电流环控制,通过仿真验证了该控制器参数的有效性。在表贴式永磁同步电机(SPMSM)上进行了位置控制实验,动态响应效果满足设计要求,验证了该方案的有效性和可行性。     

基于宽速滑模观测器的新型自减速永磁轮毂电机无传感器直接转矩控制

研究了一种基于宽速滑模观测器的新型自减速永磁轮毂电机无传感器直接转矩控制方法,解决了传统直接转矩中转矩和磁链脉动大以及电机运行于空载或突加负载时直轴电流分量较大等问题;并解决了传统滑模观测器相位延迟的问题,有效改善系统抖振并提高了低速时转子位置估算精度。建立新型自减速永磁轮毂电机无传感器直接转矩控制调速系统并进行仿真和实验测试。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于DSP的无传感器永磁同步电机控制器设计

针对无传感器永磁同步电动机转子位置和转速难以检测的问题,重点描述了一种基于滑模电流观测器估算转子位置和速度信息的解决方案,并设计和开发了基于电机专用控制芯片的控制器.实验结果表明该方案可以有效地实现转子位置的检测及电流换相控制,具有一定的工程应用价值.     

基于参数在线辨识的高速永磁电机无差拍电流预测控制

针对无传感器表贴式永磁同步电机高速运行过程中电气参数摄动影响电流环性能和转子位置估计精度的问题，提出一种基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法。首先，为了提升电流环控制器的动态性能，结合永磁电机控制系统的特点，采用无差拍电流预测控制并进行模型参数敏感性分析。其次，针对多参数在线辨识存在的欠秩问题，提出在3种不同时间尺度下，采用基于神经元迭代求解的总体最小二乘法在线分步辨识电机定子电感、电阻和永磁体磁链。最后将辨识结果用于更新无差拍电流预测控制器及滑模观测器参数。实验结果表明，基于参数辨识的无传感器高速永磁电机无差拍电流预测控制方法能有效提高电流环控制器稳态性能及转子位置估计精度。     

一种感应电机驱动器容错控制方法

感应电机闭环变频驱动系统中,转速传感器、电流传感器、电压传感器作为反馈单元在速度反馈和磁通估算中起到了重要作用,当其出现故障时会因驱动器故障保护功能造成系统停机.该文研究了感应电机驱动器的四种基本控制方法,针对变频器的传感器故障,提出了一种基于数据融合的容错控制方案.仿真研究证明了所提出的控制方法的有效性.     

双凸极电机位置信号的故障诊断与容错控制

位置传感器是无刷电机正确换相的关键。位置信号出现故障后,电机的换相逻辑混乱,输出转矩降低,电机转速下降。为提高系统可靠性,使电机能在正确的位置输出换相信息,对位置传感器进行故障诊断和容错控制是必要的。该文通过对永磁式双凸极电机位置信号的研究,提出一种实时监测位置信号运行状态的方法。在系统诊断出位置信号故障后,通过对位置信号换相逻辑控制器进行重构,实现故障后容错控制。通过对位置信号故障的模拟,验证了该文对位置信号故障分析、故障诊断和容错控制的正确性和实用性。     

永磁同步发电机的无传感器滑模辨识及控制

针对坐标旋转法永磁同步发电机无速度传感器控制中忽略定子电流微分项带来的估计偏差大等问题,提出基于旋转坐标系的自适应锁相环和滑模辨识方法.采用近似滑模控制对模型电机定子电流进行控制,使发电机和模型电机电流相等,从而获得两电机转子相位差的正弦和余弦分量.建立直驱式永磁同步电机无速度传感器辨识模型和自适应锁相环模型,并利用基于反步法的自适应锁相环进行速度和相位观测,在此基础上利用Lyapunov函数设计法设计控制器.采用近似滑模辨识使模型电机电流快速逼近原电机电流且到近似正弦的控制量,自适应数字锁相环相位收敛快,采用Lyapunov函数设计的控制器能保证系统收敛.仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.     

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EKF的永磁同步电动机无位置传感器控制研究

提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的永磁同步电机无位置传感器控制系统.利用易于检测的电机端电压和端电流,采用EKF算法实时估计电机的转速和磁极位置,得到矢量控制系统反馈信号和矢量变换角度.转速和电流控制器均采用PI控制,转速控制器输出作为电流控制器的参考信号,电流控制器产生SPWM逆变器的控制信号.仿真和实验结果表明EKF能在宽的转速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驱动系统具有良好的动态响应特性.     

基于ADRC的THBSM无传感器矢量控制

三相混合式步进电机（three‐phase hybrid stepping motor ,T HBSM ）等同于低速运行的永磁同步电机,可以使用同步电机的先进控制方法对其进行闭环控制。通过对自抗扰控制器（active disturbance rejection controller , ADRC ）理论分析,提出了一种新颖的三相混合式步进电机无传感器矢量控制方法。将转速和 d轴电流对q轴电流的作用看作是对转矩电流环的扰动量,通过自抗扰控制器将其估算出来并给予补偿,实现对电机速度的实时观测。利用MATLAB工具建立了三相混合式步进电机无传感器控制系统仿真模型,仿真结果表明：系统能够实时估计电机转速,估计误差小,响应速度快,抗扰动能力强。该方法提高了三相混合式步进电机无传感器系统的控制精度,为工程应用奠定了良好的理论基础。     

电动车轮毂永磁电机SPWM矢量控制系统研究

对轮毂永磁电机矢量控制系统展开了研究。电机控制系统采用霍尔位置传感器跟踪永磁电机磁链,经矢量坐标变换后应用SPWM技术对电流进行控制。针对传统SPWM技术直流电压利用率低的缺点,采用了一种注入3次谐波为三角波的SPWM控制技术,以提高直流电压的利用率,从而提高电机的输出效率;采用该方法,也容易实现控制算法的设计。     

基于二次差分的永磁同步电机电流传感器故障诊断方法

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统中电流传感器的典型故障,提出一种基于二次差分的电流传感器故障诊断方法。该方法通过判断电流残差与阈值的关系定位故障传感器,通过计算电流传感器输出电流的二次差分和周期电流积分识别故障类型。该方法能够准确识别出电流传感器的四种典型故障类型,为故障后的容错及维修提供准确信息,且由于对电流残差进行了周期性重构,增强了算法的鲁棒性。仿真和试验结果表明,该方法能够准确定位并识别故障传感器,且对参数不匹配及电流扰动具有较好的鲁棒性。