无速度传感器三电平逆变器异步电动机直接转矩控制系统(Ⅱ)--基于全阶定子磁链观测器的参数和速度辨识

在固定合成矢量的控制算法基础上,提出了一种基于定子磁链的自适应全阶观测器的三电平逆变器供电异步电动机直接转矩控制(DTC)方法,在准确观测磁链的同时能够进行电动机定子电阻和转子转速辨识.实验结果证明本文提出的方法实现了三电平逆变器供电异步电动机高性能无速度传感器直接转矩控制系统运行.     

无速度传感器三电平逆变器异步电动机直接转矩控制系统(II)——基于全阶定子磁链观测器的参数和速度辨识

在固定合成矢量的控制算法基础上,提出了一种基于定子磁链的自适应全阶观测器的三电平逆变器供电异步电动机直接转矩控制(DTC)方法,在准确观测磁链的同时能够进行电动机定子电阻和转子转速辨识。实验结果证明本文提出的方法实现了三电平逆变器供电异步电动机高性能无速度传感器直接转矩控制系统运行。     

异步电动机直接转矩控制系统低速性能的改善

针对传统的异步电动机直接转矩控制方法存在的低速转矩脉动问题,将定子电阻观测器与转矩预测控制相结合,构成改进的异步电动机直接转矩控制系统,搭建了改进异步电动机直接转矩控制系统的Simulink仿真模型,系统仿真结果表明:改进的异步电动机直接转矩控制系统能够有效降低系统低速运行时的转矩脉动,提高系统低速运行的鲁棒性。     

一种基于磁链误差的异步电动机定子电阻校正方法

采用电流滑模磁链观测器的异步电动机矢量控制系统对转子时间常数误差有很好的抑制作用,但定子电阻误差会造成系统性能下降.针对定子电阻对滑模观测器造成的影响,本文提出一种基于磁链误差的定子电阻校正方法,通过磁链观测值和给定值之间的误差得到定子电阻校正系数,从而消除由于定子电阻变化所带来的影响.文中介绍了该方法的基本原理、理论推导和控制框图,并进行了仿真分析和实验验证.仿真和实验结果表明,在采用电流滑模磁链观测器的异步电动机矢量控制系统中,提出的定子电阻校正方法有效地增强了系统抗定子电阻变化的能力,提高了系统的鲁棒性.     

异步电动机直接转矩控制系统中的定子电阻估计

实现高性能直接转矩控制的重要环节是准确地观测异步电动机的定子磁链,而在基于电压模型的磁链观测器中,定子电阻是一个需要精确给定的参数.但因温度等因素影响,定子电阻在运行过程中是一个变量.现提出一种基于PI调节器的定子电阻估计器,可根据定子电流追踪定子电阻变化,从而推算出定子电阻估计值,并由此计算定子磁链和转矩.仿真结果表明,该算法可在线实时估计电阻变化,能有效提高直接转矩控制系统的低速性能.     

基于MRAS和FNN的异步电动机无速度传感器直接转矩控制

针对传统直接转矩控制系统中磁链和转矩存在较大的脉动,采用基于模糊神经网络(FNN)控制器的预期电压矢量调制方案.速度传感器安装不方便、成本高,磁链观测对电阻的依赖性强,尤其是在电机低速运行时,应用模型参考自适应控制策略(MRAS)设计速度、电阻自适应定子磁链观测器,以定子电流和定子磁链为状态变量,利用Popov超稳定性理论得到转子转速和转子电阻的自适应律.建立了异步电动机无速度传感器直接转矩控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明系统脉动较小,提高了定子磁链和转速的观测精度.     

基于定子电阻观测器的PMSM模糊直接转矩控制系统

定子电阻的变化以及传统的滞环控制器不可避免地会导致永磁同步电动机直接转矩控制系统产生较大的转矩和磁链脉动,从而影响系统的运行性能。为解决这一问题,可以在永磁同步电动机直接转矩控制系统中利用定子电阻观测器对定子电阻进行补偿,并且用模糊控制器代替传统的滞环控制器。最后的仿真结果表明：基于定子电阻观测器的永磁同步电动机模糊直接转矩控制系统不但具有较小的转矩、磁链脉动,而且在电动机参数发生变化或受到外部扰动的情况下,系统仍然具有快速响应性能。     

永磁同步电动机模糊直接转矩控制系统的仿真

定子电阻的变化将直接影响永磁同步电动机直接转矩控制系统的运行性能,而传统的滞环控制器不可避免地会产生较大的转矩和磁链脉动。为解决这一问题,可以在永磁同步电动机直接转矩控制系统中利用定子电阻观测器对定子电阻进行补偿,并且用模糊控制器代替传统的滞环控制器。仿真实验结果表明,利用该方法建立的基于定子电阻观测器的永磁同步电动机模糊直接转矩控制系统不但具有较小的转矩、磁链脉动,而且在电机参数发生变化或受到外部扰动的情况下,系统仍然具有快速响应性能。     

基于直接转矩控制的模糊神经网络定子电阻观测器的实现

本文针对直接转矩控制中，异步电动机定子电阻值对系统低速性能的严重影响，设计了一个模糊神经网络定子电阻观测器，从而大大改善了系统性能。     

一种新型的基于观测器的无速度传感器感应电动机定子电阻辨识方案

建立了一种新型的全阶自适应状态观测器,提出了基于观测器的速度和定子电阻辨识方案.应用Lyapunov稳定性理论,经过严格推导得出了速度辨识自适应律;通过对两个双线性矩阵不等式的求解得到状态观测器的增益矩阵,从而克服了现有采用极点配置的自适应速度观测器存在不稳定区域的问题.在此基础上,由Lyapunov稳定性条件,在保持观测器增益不变的情况下,得到观测器的定子电阻辨识算法;通过将定子电阻的辨识值反馈,减小了定子电阻变化对系统性能的影响.在Matlab/Simulink环境下,对基于自适应观测器的无速度传感器感应电机直接转矩控制进行了仿真,并以TMS320F240为控制核心构建了感应电动机直接转矩控制系统,完成了速度辨识和定子电阻辨识实验.仿真和实验结果表明本文给出的自适应观测器在全速范围内具有良好的稳态和动态性能.     

基于自适应观测器的感应电机转速估计方法研究

介绍了一种能在线补偿定转子电阻的基于自适应观测器的感应电机转速估计方法.该转速估计方法只需检测定子电压电流作为输入,利用观测器观测出转子磁链和定子电流,并利用定子电流误差和转子磁链观测值辨识出转速、定子电阻和转子电阻,并反馈于观测器,确保电机转速估计对参数变化的鲁棒性.仿真及实验结果表明,此方法估计的速度能应用于无速度传感器矢量控制系统,并具有较好的辨识精度和鲁棒性.     

基于滑模MRAS速度估计的感应电机无传感器控制

滑模模型参考自适应控制系统是基于传统的模型参考自适应控制思想，利用滑模控制器的良好特性而形成的一种新的控制方法。在矢量控制算法的基础上，结合感应电机这一非线性控制对象，设计了滑模MRAS速度观测器。该观测器具有传统的MRAS构架，将反馈机制采用滑模控制器代替，针对MRAS速度估计精度受定子阻抗影响的不足，设计了定子阻抗自整定算法，以达到快速响应对象参数和状态变化的目的，仿真结果表明：该控制系统运行平稳，具有良好的动、静态性能。     

基于软计算的感应电机无速度传感器控制

文章提出了一种基于软计算的感应电机无速度传感器控制方案，用以提高无速度传感器控制的低速性能，采用T－S模糊估计器，通过定子电流和定子频率估计定子电阻，以Elman网络为电流转速模型，采用模型参考自适应的方法估计转速和暂态时的转子电阻。令稳态运行的转子电阻以估计的定子电阻同比率变化。文末仿真了采用文章提出的控制方案竽转子磁场定向的无速度传感器控制的低速较长时间运行的情况。说明了这种控制方案可以在一定程度上提高系统的低速性能。     

基于感应电机定子磁链U-N模型的速度自适应辨识方法

文中研究了基于异步电机定子磁链U-N模型的速度辨识问题。建立了基于异步电机Γ-型参数的状态方程,给出了基于U-N模型的定子磁链观测器;基于李雅普诺夫稳定性理论推出了速度自适应律,给出了基于这种全阶磁链观测器方案的模型参考自适应速度辨识方法。研究了异步电机无速度传感器的直接转矩控制方案,建立了此方案的Matlab仿真模型进行仿真分析;在搭建的牵引电机试验平台上进行了试验研究,并给出了Matlab数字仿真结果以及试验结果。仿真结果和试验结果表明辨识转速能够准确地跟踪实际转速,证明了基于定子磁链U-N模型的速度自适应辨识方法的有效性和实用性。     

无速度传感器的感应电机神经网络鲁棒自适应控制

针对感应电机定子电阻和负载转矩参数的不确定性,提出了无速度传感器的感应电机神经网络鲁棒自适应控制方案。用反步法设计了一种可以将各状态变量跟踪误差和神经网络各权值限制在规定范围内的神经网络鲁棒自适应控制器,提出了相应的算法,用Lyapunov定理对其稳定性进行了证明。提出了一种可以估算转子磁链和转速的观测器及相应的算法。仿真研究表明,所提出的感应电机无速度传感器控制方案对电机定子电阻、负载转矩的鲁棒性强,动态性能好,速度估算较精确。     

基于双辨识参数全阶自适应观测器的感应电机低速性能

提出了一种基于双辨识参数全阶自适应观测器的感应电机无速度传感器矢量控制策略,根据Popov超稳定性理论对系统进行了稳定性分析,在深入研究传统全阶自适应观测器的基础上,对保证系统在全速范围内稳定运行的反馈增益矩阵选取准则进行分析并据此设计了反馈增益矩阵。通过分析低速时定子电阻变化对转速估计的影响,构建了双辨识参数全阶自适应观测器,可以同时对转速和定子电阻进行在线辨识,有效提高了系统的低速带载性能。对基于双辨识参数全阶自适应观测器的感应电机无速度传感器矢量控制系统进行了实验验证,实验结果验证了算法的正确性和有效性。     

Very low speed and zero speed estimations of sensorless induction motor drives

Recently, speed sensorless control of induction motor drives received great attention to avoid the different problems associated with direct speed sensors. However, low speed operation with robustness against parameter variations remains an area of research for sensorless systems. Stator resistance is of utmost importance for good operation of speed sensorless systems in low speed region. In this paper, a sliding mode current observer for an induction motor is presented. An estimation algorithm based on this observer in conjunction with Popov's hyper-stability theory is proposed to calculate the speed and stator resistance independently. The proposed speed observer with parallel stator resistance identification is first verified by simulation. Experimental results are included as well as to demonstrate the good performance of the proposed observer and estimation algorithms at very low and zero speeds.     

基于PMSM的二阶滑模无位置传感器控制

在永磁同步电机传统滑模观测器(SMO)无位置传感器控制方案中,针对其因符号函数带来的抖振现象以及因一阶低通滤波器带来的相位滞后问题。根据Super-twisting算法设计了二阶滑模观测器(STASMO)无位置传感器控制方案,该方案不仅有效地抑制了抖振现象,而且取消了一阶低通滤波器的使用。当电机运行时,定子电阻会随着电机内部温度的升高而改变,故设计了合理的定子电阻观测器来实时观测定子电阻,从而避免了定子电阻对无位置传感器控制方案估计精度的影响。最后通过对所提方案进行系统模型搭建与仿真分析,从而证明了所提方案对电机位置和转速具有较高的估计精度。     

一种新型的磁链与速度观测器在异步电机直接转矩控制系统中的应用

文章将定子磁链观测器应和于直接转矩控制系统中,取代了传统的积分器。同时,依据磁链观测器的输出电流设计出一种新型的速度观测器。针对1．1kW异步电机,采用数字信号处理器DSP（TMS320C32）进行了数字化实现。仿真与实验表明,该方案对电机定子磁链的观测精度高,速度估计快速准确。