基于滑模磁链观测器的感应电机模型预测控制

感应电机模型预测控制通过系统状态预测的方法,利用设计好的目标函数直接控制磁链和转矩。该方案易于实现多变量控制和处理非线性约束,但因为预测过程需要使用电机的真实磁链,所以对磁链观测的精度有很高的要求,以滑模磁链观测器替代传统的电流模型和电压模型磁链观测器可大大提高该方案的控制性能。常规的滑模磁链观测器依据电流观测误差设计滑模控制函数,在实现对转子电阻变化的高鲁棒性的同时也引入了定子电阻变化的影响。文章中提出一种基于磁链观测误差的滑模控制函数设计方法,对滑模观测器的性能进行改进。因为磁链的真实值无法直接获取,磁链误差值以近似计算的方式得到。通过仿真和物理实验验证了该方案对电机参数变化的高鲁棒性。     

永磁同步电机新型转子磁链滑模观测器

针对传统永磁同步电机反电势滑模观测器转子位置估计存在的信号抖振和相位滞后问题,提出一种以电机定子电流与转子磁链为状态变量的四阶新型转子磁链滑模观测器.首先,以电机定子电流与转子磁链为状态变量构建四阶状态方程,选取定子电流观测误差为滑模面构建转子磁链滑模观测器.其次,设计一种新型锁相环对转子位置和转速进行进一步估算,避免引入反正切函数和微分运算带来的位置估算不精确问题.实验结果验证了新型滑模观测器在位置估算精度和抖振抑制方面的优势.     

基于滑模观测器的PMSM变结构直接转矩控制

本文设计了一种新型控制系统,该控制系统由滑模观测器、基于Super-twisting算法的二阶滑模速度、磁链和转矩控制器组成。利用给定电流和实际电流间的误差来设计滑模观测器(SMO),通过反正切函数对转子位置进行估计。本文通过Matlab软件建立三相永磁同步电机矢量控制模型,将无传感器控制及二阶滑模控制模型引入进行仿真验证,电机的速度及转矩波形更加稳定,转子位置可以得到有效观测。结果表明此控制系统较传统控制系统得出的效果更加优越。     

基于转子磁链观测器的五相容错PMSM开路故障下的无位置传感器控制

五相容错永磁同步电机（PMSM）开路故障模型的不对称性,影响了其无位置运行性能。该文提出一种基于转子磁链观测器的无位置控制策略。首先,该策略在容错模型基础上,构建基于指数趋近律的滑模观测器（SMO）以获取反电动势信号;其次,为抑制所观测反电动势中直流偏置、低频和高频谐波对转子位置观测精度的影响,设计一种改进型二阶广义积分器（ISOGI）,并将其和SMO级联构成转子磁链观测器;然后,采用锁相环技术从转子磁链中提取转子位置信息;最后,将该转子磁链观测器和容错控制策略相结合。实验结果表明,该策略提高了转子位置观测精度,实现了PMSM开路故障下的无位置高性能运行。     

异步电机全阶磁链观测器反馈矩阵设计

异步电机全阶磁链观测器是以电机本身作为参考模型,通过构建状态方程观测电机的磁链与定子电流。它将定子电流作为输出,引入实际电流与观测电流的误差作为反馈校正,通过调整校正项的反馈矩阵增益,改善全阶磁链观测器的性能。全阶磁链观测器的反馈矩阵设计从磁链模型切换策略与转速辨识动态特性两方面进行。全阶磁链观测器的特征函数表示磁链观测器在电流模型磁链观测器与电压模型磁链观测器之间切换的平滑程度;从双时间角度出发,全阶磁链观测器可以分解为转速辨识系统与磁链观测系统。在深入分析反馈矩阵对全阶磁链观测器的特征函数以及转速辨识动态特性的基础上,提出一种改善全阶磁链观测器平滑切换与全阶磁链观测器转速辨识动态特性的反馈矩阵设计方法。仿真和物理实验验证了分析方法的正确性与所提对策的可行性。     

PMSM扩展状态滑模观测器及转子位置和速度估算

针对永磁同步电机(PMSM)反电势滑模观测器抖振问题,提出一种基于电流和磁链为变量的 PMSM扩展状态方程的自适应滑模观测器.以实际电流与观测电流之差构成滑模面,当滑模运动发生时,电流观测误差为零,等效控制信号包含磁链误差相关信息.通过反馈矩阵将等效信号输入到磁链观测方程中,磁链观测误差渐进收敛到零.在磁链观测结果中,抖振现象被很好的抑制,转子角度可以由磁链直接计算.分析了速度估计误差对磁链观测影响,并以此为基础进行反馈矩阵的计算.建立了速度自适应率,并采用Lyapunov方法证明了算法的收敛性.仿真和实验结果表明,通过该观测器和速度辨识方法能够准确计算出电机角度和速度,具有良好的稳态精确度和动态性能.     

基于二阶滑模观测器的感应电机转子磁链观测

实现矢量控制的基础是准确获得转速和转子磁链信息,本文提出了一种基于二阶滑模观测器的转子磁链观测方法。将构造的滑模观测器作为模型参考自适应系统(MRAS)的参考模型,将磁链的电流模型改造为该中间变量的可调模型,且其可调量为转速变量,进而构造出MRAS,实现对转速的观测。在此基础上,完成转子磁链的计算,并得到转子磁链角度,实现基于直接磁场定向的感应电机矢量控制。中间量的构造有效避免了传统MRAS中的纯积分问题,便于算法的实施;二阶滑模观测器有效地削弱了一阶滑模观测器存在的抖振扰动,并且参数具有较强的鲁棒性。仿真结果表明该转子磁链观测器具有较高的观测精度,且对外部扰动和转子电阻变化具有较强的鲁棒性,提高了系统的动稳态性能。     

一种永磁同步电机定子磁链和电磁转矩观测器

在风力发电系统中,风力发电机需要根据主控系统的转矩指令进行精确的转矩控制。传统的控制方法直接根据转矩指令计算对应的电流指令,并进行电流闭环控制。然而,根据转矩指令计算电流指令时,由于电机参数的影响,导致转矩控制精度降低。因此,文中基于全阶滑模观测器,提出了一种永磁同步电机定子磁链和电磁转矩观测器。与传统的电压模型磁链观测器相比,所提磁链观测器克服了积分初始值和积分漂移的问题。与传统电流模型磁链观测器相比,所提磁链观测器克服了电机电感参数和永磁体磁链参数的影响。基于观测得到的定子磁链,可实现电磁转矩的精确观测。通过设计转矩闭环控制,大大提高了转矩控制精度。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

直接转矩控制永磁同步发电机相位自校正型定子磁链观测器

直接转矩控制永磁同步发电具有电磁转矩和直流电压输出动态响应快等优点,但这些优点的实现需要准确的定子磁链。实际发电机参数在一定范围内随工作点变化而变化,这就要求定子磁链观测器对这些参数变化具有很强的鲁棒抑制特性。该文提出一种新型定子磁链观测器,该观测器借助有效磁链概念计算出转子磁极位置角观测值,基于此将定子磁链电压模型和电流模型联系起来,无需转子速度信息;为了进一步降低观测的定子磁链相位误差,将观测的定子电流矢量与实际定子电流矢量乘积结果送给PI调节器,利用PI输出值对转子位置角观测值进行校正。实验结果表明,采用该文提出的定子磁链观测器在无需转子速度及参数辨识情况下,对电机参数变化及模拟量采样误差具有很强的鲁棒抑制特性,可以获得准确的磁链观测值,实现电磁转矩和直流发电电压的快速而平稳控制。     

永磁同步电机磁链修正无位置传感器控制

表贴式永磁同步电机转速可以由电机反电势和磁链的比值进行估算,而永磁同步电机在运行时,永磁体磁链会因为交叉耦合和饱和效应而非线性实时变化,直接影响无位置传感器控制中电机转速和位置的估算.本文提出了一种磁链误差滑模观测器,通过重写定子磁链方程构建磁链误差观测器,由观测的磁链误差对永磁体磁链初值进行在线修正,利用修正得到的磁...     

用于永磁同步电动机直接转矩控制系统的新型定子磁链滑模观测器

提出一种高鲁棒性的永磁同步电动机定子磁链滑模观测器。该观测器借助于滑模控制理论,以定子电流和定子磁链为状态变量,利用电流观测误差对定子磁链观测进行校正。实验结果表明,观测器对模拟量采样通道直流偏置、电机参数的变化具有较强的鲁棒性,构成的直接转矩控制系统调速范围较宽。     

基于滑模观测器的异步电机无速度传感器控制

将滑模理论应用于异步电动机状态观测器中,提出了一种基于滑模观测器的异步电动机无速度传感器控制策略。所提滑模观测器以定子电流和转子磁链为状态变量,利用定子电流观测值和实际电流的误差特性,对转子磁链进行估算,同时基于李雅普诺夫理论导出转速的自适应律。最后对所提方法进行实验验证,结果表明所提观测器具有较好的观测精度,且电机系统能实现正反转,具有较大的调速范围。     

开关磁阻电动机滑模位置观测器优化设计研究

针对开关磁阻电动机的无位置传感器控制问题,设计了滑模观测器实现转子位置的观测。通过设计使用高精度磁链模型、绕组电阻在线估算算法和抖振抑制算法,使观测器的性能得到优化。仿真和实验结果表明,所设计的滑模观测器具有较高的精度和鲁棒性,转子位置观测效果好。     

基于线性磁链的IPMSM位置检测技术

针对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)很难在静止坐标系下利用磁链预估转子位置的问题,在基于线性磁链的IPMSM数学模型的基础上,用电流观测误差构建滑模平面,提出了一种用滑模观测器来预估转子位置和速度的方法。该方法解决了外加低通滤波器引起的预估磁链的相位滞后,提高了位置和速度估算的鲁棒性。建立场路耦合模式下的IPMSM全数字无位置传感矢量控制仿真系统,精确地反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性,并搭建和仿真系统一致的实验平台。实验结果与仿真结果表明该设计方法的正确性和可实现性。     

基于分数阶滑模观测的感应电机无速度传感器矢量控制

针对感应电机无速度传感器矢量控制中速度和磁链的观测问题,设计了一种感应电机速度和磁链的分数阶滑模观测器,该观测器综合了分数阶积分和滑模控制的优点。观测器以定子电流观测误差构成滑模面,根据李雅普诺夫定理证明了观测器的收敛性和稳定性,并设计了分数阶滑模控制律。将该观测器应用到了感应电机矢量控制系统中,实现了无速度传感器矢量控制。仿真试验表明,分数阶滑模观测器能有效减小滑模观测中的抖振,对磁链和速度有较高的动态辨识能力。而且,无速度传感器矢量控制系统在全速范围内较好的动态和稳态性能。     

基于滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制

提出了一种定子磁链滑模观测器,该观测器以定子电流和磁链作为状态变量,利用电流观测误差对定子磁链观测值进行校正,采用李雅普诺夫理论证明了观测器是渐近收敛的。设计了基于定子磁链滑模观测器的感应电机无速度传感器的直接转矩控制系统,将磁链估计值用于对转速进行实时估计。实验结果表明,采用滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,具有转矩动态响应快,转速控制精度高和调速范围宽的特点。     

基于全阶状态滑模观测器的异步电机转子磁链观测

矢量控制的关键在于转子磁链定向。针对异步电机矢量控制中磁链观测问题,设计了一种基于全阶状态滑模观测器的增强型转子磁链观测方案。该方案将全阶磁链观测器和滑模观测器结合起来对异步电机定子电流和转子磁链同时进行实时跟踪观测,从而获得较为准确的转子磁链观测,进而提高矢量控制时磁场定向的准确性以及矢量控制的性能。研究表明该方案不仅算法简单,而且具有较强的参数鲁棒性以及较好的稳定性。仿真结果证明了该方案的分析和设计。     

新型异步电动机滑模变结构速度观测器的研究

提出了一种新型异步电动机滑模变结构速度观测器,利用定子电流计算值与实际值的偏差来计算电动机的转速.该观测器由转子磁链观测、定子电流计算和滑模控制器3部分组成,其中转子磁链观测部分采用改进的电压模型,有效解决了传统电压模型固有的直流偏置误差和初始值积分误差问题,实现磁链的准确观测.最后,结合异步电动机无速度传感器的矢量控...     

基于自适应滑模观测器的感应电动机直接转矩控制

将滑模变结构控制方法应用于感应电动机直接转矩控制系统,介绍了一种自适应滑模状态观测器.以定子电流和转子磁链为状态变量,利用定子电流的测量值与观测值的误差构成滑模面,设计滑模观测器,对转子磁链进行估计.采用李雅普诺夫稳定性理论证明了观测器是渐近稳定的,导出了转速自适应律.将转速观测值用于感应电动机的无速度传感器直接转矩控制系统,实验结果表明驱动系统具有优良的动、静态控制性能.     

一种用于异步电机无速度传感器控制的自适应滑模观测器

针对异步电机无速度传感器中存在的对参数变化鲁棒性差的问题,研究了一种基于自适应滑模观测器的异步电机无速度传感器的矢量控制方案。自适应滑模观测器根据电机静止坐标系下的数学模型构造了转子磁链观测器,定子电流观测值与实际值的误差构成观测器的滑模面,在滑模运动下该观测器的观测值最终趋近于实际值,从而实现转子磁链的估计。电机转速由自适应方法估算得到,滑模观测器的稳定性可由李雅普诺夫稳定性证明。与其他方案相比,该方法的优点在于实现简单,对参数变化具有鲁棒性。仿真和实验对控制方案的正确性和可行性给出了验证,该观测器可以实现对转子磁链和转速的观测,且在负载扰动和给定转速变化的情况下该滑模观测器具有鲁棒性。