感应电机无速度传感器控制自适应速度观测器

理论与实践证明自适应速度观测器是实现高性能的感应电动机无速度传感器控制系统的有效方法之一。由于该系统的非线性性质,在观测器设计以及系统应用中还有许多有待解决的问题。针对此类问题,从理论联系实际的角度,分析现有的电机磁链、速度观测器理论的要点及其成果,如建模的条件、自适应速度估计算法及其物理性质、系统稳定性分析、线性化方法、以及观测器参数的辨识等。同时,给出了实验结果、指出了这些内容中尚存的相关问题。     

基于自适应观测器的感应电机无速度传感器矢量控制

交流电机无速度传感器矢量控制既保持了矢量控制的优良特性,又克服了速度传感器带来的不利影响,是实现低成本、高可靠性和高性能交流调速系统的有效途径.对以自适应观测器为基础的感应电机无速度传感器矢量控制系统进行研究,建立了感应电机转速自适应全阶磁链观测器模型,设计出以估算转速实现闭环控制的无速度传感器矢量控制系统,以TMS320F2810 DSP为控制核心进行了物理实验,并与基于电压电流混合模型的无速度矢量控制方案进行了比较,实验结果表明该控制系统性能良好,具有更高的稳速精度.     

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。     

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。     

基于新型全阶观测器的感应电机无速度传感器控制

随着我国海上风电的迅猛发展,感应电机作为一种主流电机已广泛用作海上风电中的发电机组.针对感应电机无速度传感器控制中转速估算误差大、过渡不平滑及反馈矩阵的计算量大等问题,设计了一种基于简化型反馈矩阵的新型全阶观测器方案.设计时先按照极点平移法推导出反馈矩阵中各元素的表达式,再从稳定性与收敛速度两方面综合考虑,提出一种反馈...     

单相脉宽调制整流器传感器故障诊断与容错控制

单相脉宽调制(PWM)整流器通常采用网侧电流与直流侧电压双闭环控制系统结构,一旦其检测系统中的传感器发生故障,将导致反馈值出现偏差,影响系统的控制效果与运行安全。设计一种准确可靠的单相PWM整流器网侧电流与直流侧电压传感器故障诊断与容错控制方案。采用解析冗余的方法实现故障诊断,基于单、双极性两种调制方法的开关函数取值设计了系统滑模观测器与状态估计器;将传感器采集值与观测器估计值作差并归一化建立系统残差,故障诊断单元通过比较残差与阈值定位故障传感器并迅速采取容错控制策略,以观测器的估计值代替故障传感器的测量值实现控制系统重构。通过仿真与实验模拟了三种传感器故障,验证了所提出故障诊断与容错控制方案的有效性与可靠性。     

基于BPNN的无轴承异步电机传感器故障诊断及容错控制

针对无轴承异步电机(bearinglessinductionmotor,BL-IM)速度传感器故障识别问题,提出一种基于反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)的故障诊断控制策略。首先,选取BL-IM转矩、相电流等信号作为BPNN传感器故障诊断依据,并利用传感器在不同故障下的转矩等故障数据样本不断地对BPNN进行训练学习,提高故障诊断及故障分类的准确率。其次,利用分数阶模型参考自适应控制(fractional order model reference adaptive system,FO-MRAS)建立无速度传感器容错控制系统,完成故障系统到容错控制系统的切换,最终实现BL-IM在传感器故障下的正常运行。仿真和实验结果均表明,提出的BPNN故障诊断系统不仅能够实现空载以及带载运行时速度传感器故障的准确识别,并且容错控制系统能显著降低传感器故障对转速的影响,同时电机悬浮转子也具有较好的悬浮特性,提高了BL-IM的安全性和可靠性。     

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。     

无速度传感器感应电机改进转子磁链观测器

针对感应电机无速度传感器磁场定向控制系统,提出一种基于电压模型的改进转子磁链观测方法.为了有效抑制反电动势积分环节所存在的直流偏移和积分饱和问题,采用一个截止频率可根据输出频率进行自调整的低通滤波器来代替传统电压模型磁链观测器中的反电动势积分环节.然而低通滤波器的引入将会产生磁链幅值和相位的观测误差,从而导致在低速运行场合中磁链观测性能显著下降,为了解决这一问题,设计一个可以补偿磁链观测误差的补偿器.通过11kW感应电机无速度传感器矢量控制系统对所提出的改进转子磁链观测器进行了实验验证,结果证明了算法的有效性.     

无速度传感器异步电机转子磁场定向自适应鲁棒控制

针对无速度传感器异步电机矢量控制系统,为了提高系统对电机参数变化和转矩扰动的鲁棒性,提出一种基于自适应观测器的鲁棒控制策略。研究了一种改进全阶自适应状态观测器设计方法,将静止坐标系下状态观测误差系统变换到同步旋转坐标系以克服系统的复杂非线性,通过分析单输入单输出误差系统获得了观测器稳定条件,并采用一种增强型定子电阻自适应率以降低观测器对电机参数变化的敏感性。为了提高异步电机磁场定向控制系统的抗负载转矩扰动能力,在分析扰动转矩对控制系统动态模型影响基础上,提出了一种自适应扰动转矩前馈补偿控制策略。通过11kW无速度传感器异步电机矢量控制系统进行实验,实验结果验证了所提出方法的有效性。     

异步电机无速度传感器矢量控制

对异步电机无速度传感器矢量控制进行了综述，介绍了开环速度估计、模型参考自适应系统、观测器估计、人工智能方法估计、空间饱和定子三次谐波电压估计、电机凸极效应估计等常见的速度估计方法，指出了各自的优缺点和适用范围。今后这方面的研究应注重于提高速度估计的精度、改进低速区控制性能以及提高系统的抗干抗能力和参数的鲁棒性。     

异步电机无速度传感器矢量控制

对异步电机无速度传感器矢量控制进行了综述,介绍了开环速度估计、模型参考自适应系统、观测器估计、人工智能方法估计、空间饱和定子三次谐波电压估计、电机凸极效应估计等常见的速度估计方法,指出了各自的优缺点和适用范围.今后这方面的研究应注重于提高速度估计的精度、改进低速区控制性能以及提高系统的抗干抗能力和参数的鲁棒性.     

基于键合图的鲁棒故障诊断及容错控制

研究了一种基于键合图(BG)建模的混杂系统鲁棒诊断和容错控制算法。在BG理论的基础上,针对混杂系统存在参数不确定性问题。首先,设计了系统鲁棒诊断观测器,将线性分式变化的键合图(BG-LFT)和比例积分(PI)观测器结合实现鲁棒故障诊断和故障估计。该观测器能实时跟踪系统变量的动态行为,有效降低误报率和漏报率,改善检测效果。然后,提出基于状态及故障估计的主动容错控制算法(AFTC),保证系统发生故障时仍能稳定运行。最后,通过仿真验证了该方法的有效性和可行性。     

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。     

双馈风电机组转速观测及容错控制策略

从旋转电机稳定运行基本原理出发,提出了一种基于锁相环的双馈感应发电机(DFIG)转速冗余信号观测方法,并研究了基于故障诊断的转速传感器容错控制策略.在介绍双馈风电机组控制系统转速信号作用的基础上,首先建立了基于锁相环的DFIG转速信号观测器模型;其次,通过对风速阶跃变化情况下双馈风电机组运行性能的仿真,将所构建的转速观...     

感应电机直接转矩控制系统的滑模观测器设计

提出了一种感应电机直接控制系统的滑模观测器。采用定子电流估计误差构成滑模函数,通过选取足够大的切换控制增益,使定子电流的估计值收敛到其实际值,进而获得定子磁链和转速估计值。基于Lyapunov稳定性理论证明了观测值渐近收敛。将该滑模观测器用于感应电机的无速度传感器直接转矩控制系统,仿真结果表明驱动系统具有优良的控制性能。     

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.