改进滑模观测器的永磁同步电机SVM-DTC系统

对一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机SVM-DTC(Direct Torque Control)系统进行了设计研究。针对传统直接转矩控制转矩与磁链脉动较大的问题,采用生成预期电压矢量的SVM-DTC控制方式抑制转矩与磁链脉动;同时,利用Sigmoid函数实现滑模速度观测器的准滑动模态控制,改进了传统滑模观测器的不足,实现了SVM-DTC系统的无位置传感器控制。仿真结果表明,能够有效抑制转矩与磁链脉动,并能实现良好的转速观测效果。     

基于龙伯格观测器的BLDC滑模控制系统仿真研究

针对无刷直流电机（BLDC）负载频繁改变导致电机调速性能差的问题,提出了一种基于负载转矩观测器的速度滑模控制方法。速度环采用滑模变结构控制方法,基于改进指数趋近律设计了速度滑模控制器;同时为了减小负载转矩扰动对电机运行状态的影响,基于龙伯格观测器设计了负载转矩观测器,通过观测器来估计实际的负载转矩并将观测器的输出前馈给速度滑模控制器来抵消负载转矩扰动的影响。为了验证提出方案的有效性,在MATLAB/Simulink仿真环境上搭建了仿真模型并进行了仿真分析,仿真结果表明基于负载转矩观测器和速度滑模控制器的无刷直流电机系统有着优异的性能,与传统PI控制相比,抗扰能力强、恢复时间短、转速响应快,证明了提出方案的有效性。     

基于模糊PI和自适应滑模的异步电动机DTC控制

为提高电机的驱动控制性能,提出了基于模糊自适应PI的异步电动机磁链观测器直接转矩控制(DTC)策略。其中,模糊PI控制算法能自动调整PI参数,使转速较快地到达稳定状态,并且无超调和机械脉动。为了改进转矩和磁链脉动大的缺点,采用自适应滑模方法设计磁链观测器,控制方法简单易行,所估计的转矩、磁链具有较高的精度且脉动明显较小。最后,通过d SPACE DS1104实验平台验证了所提策略的可行性。     

基于指数滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制系统研究

直接转矩控制（DTC）是一种高性能的控制方法。但传统的直接转矩控制系统采用纯积分的电压模型作为磁链观测器,存在着误差积累以及直流偏移问题,利用两个滞环比较器对转矩和磁链进行控制,虽然响应速度快,鲁棒性强,但导致了电流和转矩的波动。本文提出了一种新颖的改进策略,用指数滑模变结构控制器来替换PI速度调节器,并构建永磁同步电机指数滑模变结构直接转矩控制系统,在保留传统DTC动态性能的情况下,提高了电机的低速性能,减小了转矩脉动和电磁噪声,仿真和实验结果验证了该策略的可行性。     

基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略

针对高精度伺服调速系统的永磁同步电机(PMSM)响应速度慢、转速跟踪性能差和转矩脉动大等问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略。首先,在永磁同步电机矢量控制基础上设计以滑模观测器转速估计误差实时分配转速PI控制和滑模控制(SMC)的复合控制策略; 其次,利用滑模观测器转速、转角估计误差设计转角速度补偿调节器对转速实时补偿,由此进行误差的转速补偿控制。最后,结果表明基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略相较于PI控制和滑模控制具有较小的超调量、良好的平稳性和较强的抗扰能力等优点     

基于滑膜控制的异步电机直接转矩控制研究

三相异步电机直接转矩控制（DTC）是基于异步电机动态数学模型的高性能变频调速技术，其控制方式具有快速的转矩响应和良好的参数鲁棒性，但速度波动大，响应恢复时间较长，抗干扰性较差。针对常规PI型DTC系统存在的不足，在分析直接转矩控制策略的基础上，应用基于滑模控制的DTC策略，建立了基于滑模控制的异步电机的数学模型，速度控制器采用指数趋近率进行设计，证明了其转矩和磁链控制的收敛性，应用滑模控制的可行性。建模仿真分析结果表明，基于滑模控制的DTC相对于常规DTC，具有转矩脉动小、响应速度快、鲁棒性和抗干扰能力强等特点。可为设计高性能的异步电机控制系统提供一定的参考。     

永磁同步电机SVM-DTC系统的多滑模变结构控制

直接转矩控制(DTC)是一种高性能的控制方法,通过两个滞环控制器实现对转矩和磁链的控制,响应速度快,鲁棒性强,但导致了电流和转矩的波动。通过空间电压矢量合成任意空间电压矢量,形成基于空间电压矢量调制的直接转矩控制系统(SVM-DTC系统),能进一步减少电流和转矩的波动。本文运用滑模变结构控制理论,在SVM-DTC系统基础上,构建基于转速、磁链、转矩三滑模变结构控制器的永磁同步电机SVM-DTC系统,在保留SVM-DTC动态性能的情况下,提高了电机的低速性能,减小了转矩脉动和电磁噪声,仿真和实验结果验证了该方法的可行性。     

基于二阶滑模的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的磁链和转矩脉动较大、低速时难以准确控制等问题,根据永磁同步电机的数学模型,结合二阶滑模和直接转矩控制思想,提出了基于二阶滑模速度控制器的永磁同步电机直接转矩控制系统。仿真结果表明,与传统的PI控制相比,二阶滑模的速度控制器对系统参数和外部干扰表现出较强的鲁棒性,能够在有限时间内收敛,且消弱了常规滑模控制中存在的抖振,整个系统的控制效果也得到了很大改善。     

基于转矩角简化的异步电动机SVM-DTC研究

为了减小基本直接转矩控制(DTC)的磁链和转矩脉动,采用空间矢量调制(SVM)与直接转矩控制相结合(SVM-DTC)的方法。从直接转矩控制的基本原理出发,分析了SVM-DTC中目标电压矢量求取的关键点,提出了基于转矩角简化的目标电压矢量的求取方法,分析了SVM-DTC实现要解决的关键问题并给出了解决方法。仿真与实验结果表明,与基本DTC相比,采用基于转矩角简化的SVM-DTC可以大大减小电机磁链和转矩脉动,有效提高异步电动机系统的动、静态性能。     

基于定子磁链滑模观测器的异步电机空间矢量调制直接转矩控制

针对异步电机直接转矩控制,设计了一种基于滑模控制理论的定子磁链自适应滑模观测器,它以定子电流和磁链为状态变量,利用实际电流与观测电流的误差构成滑模面,并将状态开关信号,输入到电流、磁链状态方程,对电流、磁链观测进行校正,此外通过一个由李亚普洛夫函数附加关系式完成对转子角速度的辨识。为降低系统低速稳态运行时的转矩脉动且保证瞬态运行时转矩的快速响应,在传统直接转矩控制基础上,使用占空比技术,实时计算电压矢量减小转矩误差所需的脉宽,实现对转矩的无差控制,该方法在保证系统响应速度的同时减小了系统平均转矩脉动。实验结果表明,定子磁链滑模观测器观测精度较高,速度辨识过程响应较快、精度较高,新转矩控制方法充分利用了功率器件开关频率,在低速时获得了相对圆形磁链轨迹更小的转矩脉动。     

异步电动机的SVM-DTC控制

针对基本直接转矩控制(BASIC-DTC)转矩和磁链脉动大的缺点,采用空间电压矢量调制与直接转矩控制相结合(SVM-DTC)的方法,以减小转矩和磁链脉动;为了提高定子磁链的观测精度,利用全阶磁链观测器观测定子磁链,并提出一种单自由度极点配置方法实现磁链观测器的极点配置.仿真结果表明,系统不但实现了转矩和磁链的定量控制,降低了转矩脉动和磁链脉动,提高了定子磁链的观测精度,而且同时使得逆变器开关周期恒定,更易于数字化实现.     

基于预测控制的异步电机直接转矩控制性能的改善

分析了传统直接转矩控制中造成转矩脉动的原因,提出了一种预测控制算法以改善直接转矩控制性能的方法.在每个采样时刻,根据采样值求出一个能正确补偿当前定子磁链偏差和转矩偏差的定子电压矢量,在下个控制周期内作用于定子绕组,使再下一个控制周期到来时偏差刚好被消除.该电压矢量采用SVPWM进行合成并转化成相应的PWM开关信号,并且使用了一种定子磁链混合模型的磁链观测器以改善低速性能.仿真结果验证了该算法的有效性,明显抑制了转矩和磁链的脉动.     

感应电机无速度传感器直接转矩控制的智能优化设计

在一些特定作业环境中,需要对电机转速进行精确调控.为了改善直接转矩控制系统低速时常规PI调节器带来的转速脉动,设计了基于模糊神经网络的新型PI调节器,改进后的转速调节器具有快速自整定、微超调的特性.针对MARS转速观测器低速时的不稳定性,设计了基于人工神经网络的模型参考自适应速度观测器,改进后的转速观测器具有良好的动、静态特性.仿真结果表明:智能优化设计使得直接转矩控制系统的控制效果明显提高,且有更好的鲁棒性和自适应性.     

基于负载转矩观测的永磁同步电机抑制转速脉动控制方法

在电机调速系统中,需要抑制由负载转矩的周期性波动引起的转速脉动,单纯依靠转速调节器难以获得理想的转速脉动抑制效果。对于无法安装位置传感器的永磁同步电动机,只能通过软件观测转子的转速和位置,更加大了抑制转速脉动的控制难度。本文采用一种基于假设旋转坐标系的无位置传感器观测方法,对转子位置和转速进行观测,并通过转速信息进一步观测负载转矩中的周期性脉动分量。在此基础上,提出一种负载转矩电流前馈补偿方法,依据观测得到的负载转矩波动幅值对电动机转矩电流的给定值进行相应的前馈补偿,从而抑制转速脉动,明显提高了转速调节器的控制性能。通过带模拟空调压缩机负载实验,验证了所提方法的有效性。     

基于扰动观测与分数阶终端滑模转速调节器的永磁同步电机模型预测控制

针对三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,为提高其转速控制精度和响应速度,减小定子电流脉动,结合分数阶控制理论和终端滑模控制技术设计了一种分数阶终端滑模(FOTSM)转速调节器。在提高系统响应速度和精度的同时减小了传统滑模控制的抖振,增强了系统的抗扰动能力和鲁棒性;考虑PMSM在实际运行过程中易受到参数变动及外部扰动不确定性等因素的影响,基于滑模控制技术设计了一种扩展滑模扰动观测器(ESMDO),实现了对系统所受内外扰动的实时观测及前馈补偿;采用分数阶控制理论来设计转速调节器能够更加切合实际的控制过程,使所得到的系统参数和实验数据更加符合电机运行的真实情况;采用模型预测转矩控制(MPTC)算法取代传统的DTC系统,减小了转矩和磁链脉动、提高了系统的运行性能。通过对比仿真验证了所设计的控制策略的正确性。     

Sensorless Vector Control of Five-phase Induction Motor under Open-phases Fault

Abstract—This article deals with proposed solutions for five-phase induction motor drives, specifically aimed to sensorless vector control under an open-phases fault. Exploiting the modified transformation matrices for dual planes, the motor model in the synchronous frame is established under open phases. Torque ripple is reduced by particular magnitude ratio currents. Furthermore, the third harmonic current is used to improve iron utilization and torque density. The proposed sliding-mode observer method for wide-range speed estimation combined with online resistance identification is investigated, especially for low-speed operation. Experimental tests are performed to validate the effectiveness of the proposed method.     

基于磁链和转速观测的无速度传感器DTC系统

介绍了一种改进的电压型磁链观测方法。设计了速度估计器．速度估计器与磁链观测器结合起来应用于无速度传感器的直接转矩控制。仿真结果显示具有较好的转矩、速度特性和鲁棒性。     

基于扰动转矩观测器PMSM无位置传感器控制系统

使用控制算法实现永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制是目前电机控制领域研究热点。提出一种基于低速脉冲高频定子磁链注入的PMSM无位置传感器控制系统,并对传统定子磁链估计器进行改进,将高频信号引入低通滤波器中以提高电机低转速运行时定子磁链估计器的精度。针对PMSM中低速运行时无位置传感器控制系统易受转矩脉动影响的情况,采用扰动转矩观测器来抑制扰动转矩产生的电压误差。通过试验来验证所提方案的有效性和可行性。     

无刷直流电机自适应模糊直接转矩控制研究

针对无刷直流电机（BLDCM）转矩脉动较大和传统PI速度环调节能力差的问题,提出了自适应模糊直接转矩控制的策略.集成了转矩直接控制和模糊控制自适应强的优点,可以有效抑制转矩脉动和加快转矩响应速度.同时将传统的PI速度调节器替换成模糊PID调节器,速度环根据转速偏差和转速偏差的变化率,模糊在线调节PID参数,使系统较好地实现速度参考自适应调节,由此获得更精确的转矩给定,提高系统抗负载扰动能力.通过进行MATLAB仿真实验,验证控制策略具有转矩脉动抑制作用,同时又提高了系统静动态性能,增强了系统鲁棒性.