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DSP的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统

讨论了一种采用DSP芯片TMS320LF2407实现无传感器永磁同步电机转子磁场定向矢量控制的方案,介绍了永磁同步电机的数学模型和矢量控制的基本原理,给出了在无位置传感器的情况下电机转子位置信号的确定方法,采用id=0的对凸极式转子磁路结构的无传感器永磁同步电动机的控制方法,说明采用高速数字信号处理器易于实现复杂的矢量控制算法,可以有效地解决电机的强耦合特性.     

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.     

永磁同步电机无位置传感器调速系统的研究

提出了一种Kalman最优估计原理，应用于永磁同步机(PMSM)无位置传感器调速系统的方案。采用α-β坐标系，对电机非线性方程进行线性化，并利用扩展Kalman滤波原理，对永磁电机的转角θ和转速ω进行实时在线最优估计，对电机d-q轴电流进行控制，实现电机调速，不断修正估计转速ω，使其始终与实际转速保持一致。     

贴面式永磁同步电机无传感器控制系统研究

针对贴面式永磁同步电机提出了一种无传感器控制策略．根据定子铁心的非线性磁化特性，检测转子初始位置，这种方法不需要电机参数和额外的硬件设施．系统运行时，由闭环磁通观测器估算转子位置、速度．仿真结果表明，系统具有良好的暂态、稳态性能．     

基于高频信号注入法的永磁同步电机无传感器控制

提出了一种基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制方法．讨论了利用旋转矢量载波高频信号注入、外差法及跟踪观测器检测转子位置的原理．同时给出了内埋式永磁同步电机的实验系统及实验结果．     

永磁同步电机的趋近律滑模控制

传统的交流伺服系统中速度环主要应用PI控制方式,虽然控制结构简单,可靠性强,但这种方法极易受到电机参数变化的影响,因此抗负载扰动能力差,鲁棒性不强。滑模变结构控制成功地克服了PI控制的上述缺陷,它通过不断改变系统的结构,使系统状态对负载扰动和电机参数的变化不再敏感,从而大大提升了系统的鲁棒性,有望被广泛应用于高性能的伺服系统中。采用id=0的矢量控制方案,在此基础上设计了指数趋近律的滑模控制,并用此方案替换了速度环常用的PI控制方案。最后利用仿真验证了此策略的可行性和优越性。     

基于高频注入的永磁同步电机无传感器控制研究

永磁同步电机处于低速运行状态时,由于其有效信号信噪比较低,转速以及转子的位置检测出现问题,提出了高频注入的永磁同步电机(PMSM)无传感器的控制方法。通过连续不断的高频信号注入,使PMSM具有凸极性,使转子的速度与位置无传感器的自检测得以实施。在Matlab/Simulink工作平台上搭建速度控制模块、转子位置跟踪观测模块以及其他功能模块进行仿真。仿真结果验证了控制方法的可行性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机 无位置传感器控制研究

为了实现内置式永磁同步电机的无位置传感器控制,设计了一种改进型滑模观测器。基于等效 反电动势建立滑模观测器,采用饱和函数替代传统开关函数,有效改善了观测器输出的抖振问题;利用单相 锁相环替代传统锁相环计算转子位置信息,省去了低通滤波器和相位补偿环节,同时利用前向差分变换法替 代微分运算,降低了计算噪声;采用滑模速度控制器替代传统的 PI 控制,提高了系统的抗干扰能力。仿真 验证结果表明,该方法能很好地消除系统抖振,减小超调,加快系统的响应速度。     

基于SRUKF的永磁同步电机无传感器控制研究

对电机转子转速或位置的高精度估计是实现永磁同步电机高性能无传感器控制的一个技术关键.本文提出采用一种平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)方法估计永磁同步电机的转子转速.该方法无需对非线性系统方程线性化处理,在UKF算法基础上,通过引入QR分解和Cholesky分解运算,直接利用状态协方差矩阵的平方根进行迭代,进一步降低截断误差的传递积累效应和提高算法的收敛稳定性,从而改善转速的估计效果.负载突变和期望转速跳变情形下的电机无传感器控制仿真结果表明:相比传统扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波估计方法,该方法具有最小的转速估计误差,且能进一步提高永磁同步电机的无传感器控制性能和鲁棒性.     

电动汽车驱动用内置式永磁同步电机设计与实验研究

针对电动汽车驱动电机既要满足低速区大转矩输出,同时又要满足高速恒功率区宽弱磁调速范围的特殊需求,提出采用V型转子磁路结构的内置式永磁同步电机作为驱动电机;通过对影响这种结构电机运行特性的主要参数理论分析表明:提高内置式永磁同步电机交轴电感Lq参数值,不仅有利于提高电机恒功区弱磁扩速范围,而且同时也满足低速区的大转矩输出要求。同时,采用这种结构设计了30 kw电动汽车驱动用内置式永磁同步电机,结合有限元对样机主要性能进行了电磁场计算;并对样机进行了参数实验、空载实验、负载实验。通过对比分析,样机实验测试结果与设计计算值、电磁场仿真计算结果相吻合,表明所研究V型内置式永磁同步电机结构及提高电机交轴电感Lq参数的设计方法是一种能够满足电动汽车驱动电机输出特性需求的有效方法。     

不可控发电运行过程分析与系统优化

内置式永磁同步电动机(IPMSM)弱磁高速运行时,逆变器开关管的信号突然消失会导致电动机系统处在不可控发电运行状态。此时,逆变器的续流二极管组成不可控整流桥,电流由电机通过整流桥整流,然后流向直流侧电池。文章首先建立了系统的数学模型,然后通过对系统运行过程进行仿真分析,求得电池吸收能量值和整个过程反馈能量值。接着,为避免不可控发电对电池、电机、逆变器以及其它系统组成部分的损害和有效地对电池进行充电,对电路提出了改进措施。     

一种新型趋近律的滑模控制在永磁同步电动机中的应用

针对永磁同步电机(PMSM)的负载转动惯量较大时,会产生很大的惯性转矩,因而对系统的控制性能产生很大的影响,本研究提出并设计了一种新型趋近律的滑模变结构控制器。这种趋近律结合了指数趋近律和幂次趋近律的优点,仿真结果表明,该控制器设计方法实现简单,对抖振有明显抑制,且具有较快的响应速度。     

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.     

基于改进型指数趋近率的永磁电机滑模控制研究

永磁电机(PMSM)是典型的非线性、多变量的耦合系统,其对外部干扰及内部定子电感等参数的变化十分敏感。其中,电机定子电感参数的变化情况可通过有限元分析获得。为提高PMSM驱动性能,在控制系统中引入了滑模控制策略,并在分析原趋近率的基础上,提出了一种改进型指数趋近率,对其进行了仿真分析。结果表明:由改进型指数趋近率搭建的速度控制器提升了系统动态响应性能,增强了PMSM驱动系统鲁棒性。     

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.     

永磁同步电机伺服系统H∞控制研究

为提高永磁同步电机伺服系统的鲁棒性和快速性,论文引入了H∞控制策略。针对永磁同步电机永磁体磁链为常数的特点,对其d-q轴模型进行分析,建立了永磁同步电机伺服系统的动力学方程。根据伺服系统参数变动范围和扰动力的特点,选择了较优的权重函数,设计了H∞鲁棒速度控制器。仿真结果表明,设计的H∞速度控制器与传统的PI控制器相比,对模型摄动具有较强的鲁棒稳定性及良好的抗扰动能力,响应速度快且指令跟踪能力强。     

双永磁同步电机滑模协调控制及实验研究

针对现有的双永磁同步电机协调控制方法无法兼顾扰动抑制和协调控制精度的问题,研究具有不确定性和非匹配扰动的双永磁同步电机系统协调控制。首先,基于系统不确定性和非匹配扰动,建立双电机系统的数学模型;其次,将交叉耦合控制与传统PI控制相结合,得到协调控制模型;再次,提出一种基于干扰观测器的积分滑模方法设计协调控制器,以有效抑制系统的非匹配扰动;最后,在基于dSPACE的多电机实验平台进行半实物仿真实验。实验结果表明,该方法能有效提高系统在启动和负载突变时的转速同步和转矩同步性能。     

高频激励下永磁同步电机无传感器控制研究

针对以往电机低速运行时转子位置检测不准的问题,采用了一种新型无传感器控制技术即高频信号注入法,来检测转子速度和位置信息.基于高频信号注入法在永磁同步电机无传感器控制理论上做了详细的论述,设计了滤波环节和外差环节,并构建转子观测器以获取转子速度和位置信息.重点对低速情况进行了仿真实验.仿真所得结果表明,高频注入法于低速状态时能够适用,并且可以准确检测出转子速度和位置信息.     

一种改进的永磁同步电机SVM-DTC控制方法

永磁同步电机传统DTC控制方法由于采用滞环控制方式导致电机转矩和磁链脉动较大,而SVM控制方法基于对转矩和磁链误差的精确补偿从而能够有效降低二者的脉动,但传统SVM控制方法包含了转速和转矩角两个PI调节器,两个调节器的参数设计比较复杂,也直接影响了电机性能.本文从DTC控制转矩角这一本质出发,提出了一种改进的SVM控制方法,通过动态调整转矩角调节器的输出限幅值即可实现对电机转矩的高性能控制,从而省去了复杂的PI参数调试过程.仿真结果验证了所提控制方法的正确性和有效性.