基于降阶线性卡尔曼算法的永磁同步电机无速度传感器控制

介绍了一种基于降阶线性卡尔曼算法（RLKF）的永磁同步电机（PMSM）转速与转子位置估计方法,并与传统的扩展卡尔曼算法（EKF）进行了比较,仿真结果证明,该方法不仅延续了扩展卡尔曼算法的性能优势,而且克服了EKF算法复杂等缺点,更易于数字化实现。     

六相永磁同步电机串联系统控制的两种方法分析研究

笔者以逆变器驱动两台双Y移30°永磁同步电机(PMSM)的串联系统为例,给出了串联系统的工作原理,采用id=0的矢量控制策略及电流滞环控制和PWM载波控制两种控制串联解耦的方法。在Matlab/simulink环境下,分别用这两种方法对两台电机串联系统的运行特性进行仿真研究。当其中一台电机转速、负载变化时,分析两种方法...     

基于自适应插值扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机状态估计

PMSM无传感控制的转速与转子位置估计对系统至关重要,扩展EKF算法作为无传感控制技术被广泛应用在工业领域。但是EKF算法在系统线性化过程中产生截断误差,对于高度非线性模型无法得到精确估计值。为减小EKF算法因非线性问题而造成的误差,文中提出了一种基于AIEKF状态估计法。该方法以量化状态方程的非线性程度为依据,通过添加伪状态值减小EKF算法线性化中产生的误差对估值精度的影响,从而降低系统在线性化过程引起的误差。仿真计算结果表明,AIEKF较EKF的截断误差平均降低了55.6%。     

基于EKF的异步电机直接转矩控制系统仿真研究

为了提高直接转矩控制(DTC)系统定子磁链估计精度,降低电流、电压测量的随机误差,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)实现异步电机转子位置和速度估计的方法.扩展卡尔曼滤波器是建立在基于旋转坐标系下由定子电流、电压、转子转速和其它电机参量所构成的电机模型上,将定子电流、定子磁链、转速和转子角位置作为状态变量,定子电压为输入变量,定子电流为输出变量,通过对磁链和转速的闭环控制提高定子磁链的估计精度,实现了异步电机的无速度传感器直接转矩控制策略,仿真结果验证了该方法的可行性,提高了直接转矩的控制性能.     

基于非线性观测器的永磁同步电机无传感器控制

为实现永磁同步电机(PMSM)无传感器控制,设计一种对两相静止坐标系下的PMSM模型进行状态重构的非线性观测器来估计转子位置和速度。设计的非线性观测器中不含转速,可使转速变化对观测器性能基本无影响,从而提高了观测精确度。采用基于积分切换的滑模变结构控制器代替了传统的比例-积分-微分(PID)控制中转速环,增强了电机控制系统对自身某些参数变化和外界扰动的鲁棒性。仿真结果证明,所设计的非线性观测器具有较高的观测精确度,控制系统具有良好的动静态性能。     

PMSM无传感器初始位置检测及低速运行研究

目前,永磁同步电机(PMSM)无位置传感器运行研究受到广泛关注。文章采用一种基于高频方波信号注入的方法实现PMSM无位置传感器启动以及低速运行。首先详细分析了高频方波信号注入检测原理,然后对注入的高频方波信号以及电流采样模式进行了改进。在估计的两相旋转坐标系轴向注入频率等于逆变器开关频率的高频方波电压信号,通过巧妙的安排定子电流采样模式,根据检测到的定子电流并结合注入的方波电压信号即可获得转子位置信息;采用Luenberger观测器对转子位置信息进行观测,以获得较为平稳准确的电机转速和转子角度估计值;利用电机的磁路饱和特性,实现基于高频方波信号注入法的PMSM无位置传感器转子初始位置检测。所提出的改进方法不依赖于准确的电机参数,不需要使用任何滤波器,信号处理过程简单易实现。仿真结果验证了该方法的正确性。     

基于扩展卡尔曼滤波的非视距误差消除算法

在蜂窝网无线定位中,到达时间(TOA)或到达时间差(TDOA)中的非视距(NLOS)误差会导致移动台的位置估计出现较大偏差.为了减轻NLOS误差的影响,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的非视距误差消除算法.算法通过引入一个NLOS转换因子改进EKF的迭代过程,消除NLOS误差对定位估计的影响.计算机仿真结果表明,在NLOS环境下定位精度的提高是显著的.     

基于扩展滑膜控制器的PMSM无速度传感器研究

本文设计了一种基于永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）的扩展滑膜观测器,通过测量定子电压与电流,获得电机的转速和转子位置。MATLAB仿真结果表明,扩展的滑膜观测器在空间矢量电压直接转矩控制（SVPWM-DTC）中,所得转速更接近实际转速。     

无轴承异步电机无速度传感器控制

为解决无轴承异步电机运行中转速辨识问题,提出了一种可以同时在线估计转子电阻和转速的方法。该方法首先通过电压型转子磁链模型估计出转子磁链,然后根据静止坐标系下的无轴承异步电机模型和电压型转子磁链模型推出包含转子电阻和转速的表达式,再将这两个表达式看作一个二元一次方程组并求解,最终得到转子电阻跟转速的解析表达式。最后应用这种转速估计方法构建无轴承异步电机无速度传感器控制系统,并开展仿真研究。仿真结果表明:所提方法能够实现无轴承异步电机转子电阻和转速的准确估计,并保证无轴承异步电机的稳定悬浮运行。     

无刷电机转子状态的无位置传感器检测方法

在无刷电机控制系统中,经常使用位置传感器对电机转子状态进行检测.而无位置传感器检测法可以简化电机控制系统的结构,提高系统的可靠性.为解决此问题,将定子电流、转子转速和位置作为状态变量,利用扩展卡尔曼滤波器对电机转子的状态做出最小方差估计,从而实现无刷电机的无位置传感器检测.通过仿真实验证明了电机运行在高速和低速时此方法都能快速、准确地检测出转子的转速.     

A nonlinear state observer for the sensorless control of apermanent-magnet AC machine

This paper presents a sensorless speed regulation scheme for a permanent-magnet synchronous motor (PMSM) based solely on the motor line currents measurements. The proposed scheme combines an exact linearization-based controller with a nonlinear state observer which estimates the rotor position and speed. Moreover, the stability of the closed-loop system, including the observer, is demonstrated through Lyapunov stability theory. The proposed observer has the advantage of being insensitive to rotation direction. It is shown how a singularity at zero velocity appears in the scheme and how it can be avoided by switching smoothly from the observer-based closed-loop control to an open-loop control at low velocity. The system performance is tested with an experimental setup consisting of a PMSM servo drive and a digital-signal-processor-based controller for both unidirectional and bidirectional speed regulation     

基于dSPACE的永磁同步电机矢量控制系统研究

在讨论永磁同步电机转子三种基本结构基础上,建立了永磁同步电动机在旋转坐标系下的数学模型。提出基于转子磁链定向的永磁同步电机转速、电流双闭环矢量控制策略,并在Matlab/Simulink环境下搭建系统模型,进行仿真验证。最后,构造以dSPACE1103为核心的永磁同步电动机实验平台,对一台1.5kW的面贴式永磁同步电动...     

永磁同步电机矢量控制系统的EKF无传感器控制策略

介绍了一种基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器转子位置与速度估算方法,并以此为基础实现了永磁同步电机的无传感器矢量控制系统。通过测量流过电机定子电流和电机端电压在线估计电机转子的位置和速度,实现永磁同步电机的无传感器控制策略。仿真和实验结果验证了该方案的可行性及有效性。     

基于单霍尔传感器的转子位置检测电路的设计

在永磁同步电机矢量控制系统中,常需要高分辨率的转子位置信号.通过设计一个转子位置检测电路将低分辨率的霍尔信号转换成高分辨率的转子位置信号.详细分析了转子位置检测电路的原理,同时对该位置检测电路的静态预估误差和动态过程进行了分析.该电路用于一台高速永磁同步电机驱动系统中,实现了高速永磁同步电机的正弦波驱动的稳速控制.实验结果验证了该文所设计电路的可行性.     

A rotor position and speed observer for permanent-magnet motors with nonsinusoidal EMF waveform

A new nonlinear reduced-order observer to estimate the rotor speed and position for permanent-magnet motors, with arbitrary electromotive force (EMF) waveform, is presented. The proposed observer is suitable for the realization of a torque control with minimum torque ripple. In order to implement the observer, the EMF generated by the motor is first obtained experimentally offline. After that, it is approximated by a Fourier series in order to develop the model to be used in the online estimation. From the estimated EMF, rotor position and speed are calculated using the relationship between the EMF and the rotor variables. The proposal is validated with experimental results.     

An optimal speed controller for permanent-magnet synchronous motordrives

An optimal control system synthesis method which can achieve vector and speed control simultaneously for permanent-magnet synchronous motor (PMSM) drives is proposed in this paper. A state-space multiple-input-multiple-output (MIMO) model for PMSM is first developed and the compensation for the nonlinearities in this model is discussed. A pseudo-linearized PMSM model is dynamically constructed through the state detection, and subsequently an optimal speed controller is developed based on this linearized model. The integral control technique is incorporated to eliminate possible speed offsets. A speed observer is further developed to eliminate the speed sensor from the drive     

Speed tracking control of a permanent-magnet synchronous motor withstate and load torque observer

This paper is concerned with the speed tracking control problem for a permanent-magnet synchronous motor (PMSM) in the presence of an unknown load torque disturbance. After a brief review of the mathematical model of the PMSM, a speed tracking control law using the exact linearization methodology is introduced. The tracking control algorithm is completed by adding an extended observer which provides, on the one hand, the motor speed and acceleration and, on the other hand, estimates the unknown load torque. The stability of the closed-loop system composed of a nonlinear speed tracking controller and an observer is studied by the way of Lyapunov theory. Furthermore, the decoupling of the state observer and the load torque observer is discussed. Finally, a real-time implementation and the experimental results of the proposed control strategy are presented     

基于MRAS的无速度传感器异步电机矢量控制研究

本文依据异步电机矢量控制的基本原理,构建了无速度传感器的矢量控制系统。该系统中采用了转子磁链观测器方法,并运用模型参考自适应法进行了转子速度的估计。文中通过了Matlab/Simulink构建系统仿真模型,结果表明了系统的正确性与可行性。     

基于扰动观测器的内置式PMSM无传感器控制

针对两相静止坐标系下基于观测器进行IPMSM无传感器控制时存在电角度估算误差与交直轴电感和负载转矩耦合、电角度补偿复杂等问题,文中选择在同步旋转坐标系下采用电机原有电感参数进行IPMSM无传感器控制。通过建立PMSM 的矢量数学模型,对存在电角度估算误差时采用IPMSM原参数对反电动势估算的影响进行分析,分析结果验证了该方法的理论可行性。利用MATLSB/Simulink进行仿真,并进行了针对性实验。实验结果表明,文中所提算法无须电角度补偿,在扰动条件下仍能对电机转子位置和速度进行良好地跟踪。