基于自适应观测器的IPMSM无位置传感器控制

在内置式永磁同步电机(IPMSM)的无位置传感器控制系统中,状态观测器的收敛性能与转子位置信息提取环节对驱动系统性能起了决定性的作用。为了提升电机在不同转速运行时估算转子位置信息的精度,提出了一种静止坐标系下的自适应全阶Luenberger观测器用于电机扩展反电动势估算与转速信息提取。通过对全阶Luenberger观测器与自适应转速估算环节的控制参数分级式设计,确保了电机运行于不同转速时估算转子速度的准确性并且抑制了噪声信号对估算转子转速信息的干扰。实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于估算电流模型的永磁同步电机无速度传感器控制

在分析永磁同步电机模型的基础上,提出一种基于估算电流模型的无速度传感器控制方法。常用控制算法适用速度范围有限、鲁棒性差、算法结合中的状态切换会导致运行不稳定,从而影响电机的起动性能、运行稳定性和低速性能,而该方法根据文中的原则选取观测器参数,在每个采样周期中,以估算电流值与实际检测电流值之间的误差来校正估算速度,电机能从静止状态直接矢量闭环快速起动。实验结果验证了分析设计的可行性和可靠性,电机从静止快速起动,能在1 s内从静止加速到额定转速(6 000 r/min),在高速运行时非常稳定,最大速度误差低于0.2%,低速运行带载能力强,在转速为2%额定转速时仍能满载稳定运行,这大大扩展了永磁同步电机的应用范围,具有较大的工程实用价值,并且已在工业产品中成功应用。     

永磁同步电机电流控制模型的无传感器运行

传统基于扩展反电势估算转子位置和转速的永磁同步电机无位置传感器控制系统,其扩展反电势幅值易受负载转矩变化影响,使得电机转子位置和转速估算不精确。针对该问题,基于实际电机电流值与模型电机电流值之差,提出γ-δ旋转坐标系下的永磁同步电机无位置传感器电流控制模型算法。新型电流控制模型算法包含模型转速和γ-δ轴估算转速,通过δ轴电流误差求取模型转速,对模型转速补偿处理得到轴估算转速。在此基础上,对轴估算转速补偿后积分处理得到转子位置估算,从而获得准确的电机转速,避免了扩展反电势的求取。仿真和实验结果表明新型电流控制模型算法负载转矩波动下动态转矩性能良好,对电机内部参数摄动和外部干扰具有鲁棒性。     

一种异步电机再启动时转速估算方法

为了能让高速自由旋转的异步电机直接以当前速度启动,研究了一种异步电机再启动时转速估算的方法,该方法从电机模型提取出理想的参考电流,通过比较该电流和实际电流来调节变频器输出频率,使输出频率趋近于电机转子电频率。该方法无需速度传感器,物理意义清晰易于实现且转速估算算法简单可靠。仿真和实验结果证明了该方法的有效性。     

无速度传感器在矿用电机车矢量控制系统中的应用

矿井特殊的环境对电机车牵引系统有带载能力强、起动力矩大、稳定性好等要求。为达到较好的控制性能,必须获得转速的准确信息,针对作业矿井的实际情况,采用基于模型参考自适应(MRAS)方法的转速估算方法,并采用改进型电压模型提高系统性能。通过仿真验证系统能满足矿井牵引的需要,证明了算法的有效性。     

基于新型模型参考自适应的感应电机转速估算

在传统的(模型参考自适应系统)MRAS中,当电机低速运行时,转速估算不准确,针对该问题,现提出了一种基于转子磁链与电磁转矩误差同时使用的转速估算方法,可以改善无速度传感器矢量控制系统在低速区的性能。仿真结果表明所提出的转速估计方法在低速区的优越性。     

基于改进MRAS观测器的感应电动机转速估算方法

由于传统模型参考自适应(MRAS)系统在低速时转速估算不准,以及对电机参数变化敏感,提出一种改进转子磁链的估算方法。通过仿真实验表明,该方法对于电机运行过程中参数的变化有较好的鲁棒性,低速时也能准确地估算磁链及转速,使系统稳定运行。     

感应电机带定子电阻自校正的MRAS转速估算研究

感应电机无速度传感器控制系统的关键是对电机转速准确的估算,分析了经典的基于模型参考自适应系统(MRAS)估算电机转速的原理和缺陷,并分析了定子电阻的变化对转速估算的影响。在此基础上,设计了一种性能更优的带定子电阻自校正的MRAS转速估算方法,避免了经典方法中纯积分和定子电阻变化的影响。通过仿真和试验对此转速估算方法进行了验证,实验结果表明了该方法的合理性和有效性。     

一种基于观测器的感应电动机转速识别方法

在无速度传感器感应电动机控制系统的转速估算观测器中,要求有一个合适的电流反馈增益来保证转速估算的稳定性与工作性能。文中介绍新设计的一个观测器的电流反馈增益,以实现在整个工作范围特别是低速、反向发电范围,转速估算的稳定工作。     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电动机低速研究

为改善永磁同步电动机低速控制性能,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的新型估算方法对永磁同步电动机的瞬时速度和负载转矩进行估算.该方法即使在使用低精度编码器时,也能获得实时准确的转子位置、转速和负载转矩.通过使用观测的转子位置、转速,以及将观测的负载转矩对速度PI控制器进行前馈补偿,系统的控制性能得到了极大的改善.同时,考虑到转动惯量的改变对观测器的影响较大,使用最小二乘法辨识转动惯量,用以提高观测器的鲁棒性.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于频率自适应 PLL 的传动系统牵引电机转速实时估计

为满足传动系统在牵引电机无速度传感器控制、速度传感器异常诊断与预测等领域对牵引电机转速精确估计的要求,提出了一种基于频率自适应锁相环的转速实时估计方法。首先针对传统锁相环(PLL)算法无法实现频率大范围跟踪问题,提出了一种前馈参考频率自适应调节的二阶广义积分锁相环(RFSOGI-PLL)算法,实现定子电流基波频率的大范围实时跟踪;再利用牵引电机转速与定子电流基波频率以及齿槽谐波关系模型,结合电机结构参数,实现了传动系统牵引电机转速大范围实时估计;最后在某型大功率交流传动系统上对所提算法的有效性进行了验证。仿真与试验结果表明,与传统PLL算法相比,所提的RFSOGI-PLL算法可有效提升算法对跟踪频率变化的适应性,满足牵引电机转速估计在快速性和估计误差等指标方面的要求。     

MRAS-based speed sensorless control scheme with stator resistance identification function for vector-controlled induction motor drives

This paper describes a new scheme for the speed sensorless control of the vector-controlled induction motor drive. Based on the model reference adaptive system (MRAS) theory, the rotor speed of the induction machine is estimated with a full-order adaptive observer. The estimated speed then is used as the signal for the vector control and the speed control. To accurately estimate the speed at the lower speed range, the value of the stator resistance also is identified at the same time and then is used to modify the resistance value set in the observer. The resulting system is verified to be hyperstable with Popov's criterion. As a result, this drive can operate stably in a wide range of speed even at zero speed. Also, it is shown theoretically that neither speed nor resistance of the rotor can be identified at the same time because these two parameters are dependent on each other. Simulation results and experiments also show that the scheme is effective.     

A speed control method for a PM motor using a speed observer and a low‐resolution encoder

This paper proposes a new speed control method for a PM motor using a low‐resolution encoder and a speed observer. The servo system should be economical and simple. For this purpose, this paper realizes the high‐performance speed control system using a low‐resolution encoder, whose performance is nearly equal to the performance of speed servo system using a conventional optical encoder. The speed observer uses the information of motor current and motor voltage. The rotor position is calculated by the estimated value of speed observer. This observer has the influence of electrical parameter variation. This paper proposes the correction algorithm of both the voltage error of PWM inverter and the electrical parameter variation. The experimental results and numerical simulation results point out that the proposed speed control system has the desired speed response with respect to parameter variations and load torque perturbation. © 2003 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 143(1): 66–75, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10121     

High‐performance speed control based on an instantaneous speed observer considering the characteristics of a dc chopper in a low speed range

This paper proposes a new high‐performance speed control method for wide speed range, which is based on instantaneous speed observer considering the characteristics of dc chopper. In order to regulate a motor speed for wide speed reference including a very low speed range, this paper designs the instantaneous speed observer which uses the information of an armature current and an armature voltage. This observer has no effect of inertia variation and disturbance torque completely, but it has the effect of electrical parameter variation. Hence, this paper proposes a new identification algorithm to cancel out the estimation error caused by both the resistance variation and the voltage drop. The proposed observer can always estimate an instantaneous value of motor speed. The proposed total system becomes a new robust speed servo system for a wide speed range. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 130(3): 77–87, 2000     

异步电机无速度传感器带速重投策略

在异步电机转速自适应全阶观测器无速度传感器控制方法的基础上,提出了一种基于波波夫稳定性理论的带速重投策略。该策略能够反映出转速估计值与实际值之间的误差关系,并通过自中心向两侧检索的方法使得转速估计值快速地向实际值收敛。采用了一种预励磁方案来达到减小带速重投过程中电流冲击的目的。仿真结果证明了所提策略的准确性和有效性。     

感应电机矢量控制系统的神经网络转速辨识

在给定的无速度传感器感应电机间接矢量控制系统中，利用基于BP算法的两层神经网络，根据期望状态与实际状态之间的偏差来调整神经网络模型的权值，达到实时辨识电机转速的目的。该方法简单、直观，不仅利用了神经网络的优点，又能适应感应电机调速系统实时控制的要求。仿真结果验证了该方法的有效性。     

异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究

为了实时辨识电动机的转子转速,提出利用在异步电机端测量得到的电压和电流来估算电机转速,以实现无速度传感器矢量控制的模型参考自适应方法.在MATLAB/Simulink中,建立了一个基于该方法的无速度传感器矢量控制系统,并进行了仿真实验,仿真结果表明该系统具有良好的动静态特性和稳定性.     

一种基于MRAS的异步电机速度辨识方法

本文提出了一种在静止坐标系下实现的模型参考自适应系统,以辨识异步电机的转速.该方法的参考模型和可调模型分别由电机定子侧和转子侧的方程构成.参考模型中不含定子电阻,并且避免了纯积分运算,因而在宽速度范围内具有较好的鲁棒性.可调模型包含电机转速的信息和一个电流模型转子磁链观测器.当电机转速的估计值收敛于转速的真实值时,观测的转子磁链也收敛于其真实值,可将其用于直接磁场定向控制中.另外,为避免对定子电流的纯微分,本文应用微分跟踪器以提取高质量的微分信号.数值仿真和实验结果验证了该方法的有效性.     

基于PLC的串级调速系统在全速状态下的故障处理

本串级调速系统在工业控制领域里占据着重要的位置,特别是在异步电机调速领域。传统的控制系统采用单片机作为控制元件,但是由于单片机自身的易损坏性和抗干扰能力差的特性,使其在工作环境恶劣时容易使控制系统不稳定甚至遭到破坏。PLC由于其抗干扰能力强和易于编程等特性,在电机调速领域迅速得到了广泛应用,本文将重点论述PLC控制系统在电机全速状态下发生故障时所采取的相关操作以显示PLC控制系统的优质特性。     

基于定子磁场定向的感应电机无速度传感器控制研究

针对定子磁链U一I观测模型在电机低速运行时失效的问题,在感应电机定子磁场定向控制基础上,用一种阈值可变的改进型积分器算法进行定子磁链观测,并对转速进行估算,构成无速度传感器的速度闭环控制.在自行设计构建的dSPACE试验平台上,对所提方案进行了低速空载及负载条件下的实验研究.实验结果表明转速估算值与实际值相一致,系统具有优良的动、静态控制效果.