基于定子磁链自适应观测的永磁同步电机直接转矩控制系统

为了克服系统的时变性及在系数矩阵中的参数确切值未知的情况下也能实现对永磁同步电动机定子磁链的准确观测,提出了基于模型参考自适应的永磁同步电动机定子磁链观测方法。将电机运行过程中变化最大的参数——定子电阻作为可变参数,以定子磁链为状态变量的电机状态方程作为参考模型,将定子磁链状态观测器作为可调模型,通过对定子电阻自适应律的推导得出定子磁链自适应观测器。通过自适应观测器与全维状态观测器对永磁同步电动机定子磁链观测效果的对比发现:自适应观测器对定子磁链观测的准确度更高、对定子电阻等电机参数变化的鲁棒性更强。     

直接转矩控制永磁同步发电机相位自校正型定子磁链观测器

直接转矩控制永磁同步发电具有电磁转矩和直流电压输出动态响应快等优点,但这些优点的实现需要准确的定子磁链。实际发电机参数在一定范围内随工作点变化而变化,这就要求定子磁链观测器对这些参数变化具有很强的鲁棒抑制特性。该文提出一种新型定子磁链观测器,该观测器借助有效磁链概念计算出转子磁极位置角观测值,基于此将定子磁链电压模型和电流模型联系起来,无需转子速度信息;为了进一步降低观测的定子磁链相位误差,将观测的定子电流矢量与实际定子电流矢量乘积结果送给PI调节器,利用PI输出值对转子位置角观测值进行校正。实验结果表明,采用该文提出的定子磁链观测器在无需转子速度及参数辨识情况下,对电机参数变化及模拟量采样误差具有很强的鲁棒抑制特性,可以获得准确的磁链观测值,实现电磁转矩和直流发电电压的快速而平稳控制。     

基于非线性正交磁链观测器的交流电动机直接转矩控制

高性能直接转矩控制系统的关键之一是磁链的准确观测,结合一种适合交流电动机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器,该观测器从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证了电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性,仿真和实验表明,该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链,实现感应电机直接转矩控制系统的高性能控制.     

感应电机的一种输出反馈控制器设计

感应电机转子磁链观测是磁场定向系统控制中的关键步骤,然而电机在低速运行时定子电阻不确定性及转子转速变化对转子磁链观测准确性有很大的影响。采用线性变参数多胞输出反馈控制器设计理论,提出一种新的转子磁链观测方法。引入多胞技术,设计包含极点配置的随变参数自调整的输出反馈控制器。将感应电动机作为线性变参数系统,转子转速与定子电阻作为系统的变参数,设计系统控制器即转子磁链观测器。利用鲁棒控制理论,通过求解线性矩阵不等式组,实现满足鲁棒稳定性能和动态特性转子磁链观测器。仿真结果验证此观测器的正确性,磁链观测的水平有了较大的提高。     

一种基于非线性正交反馈补偿磁链观测器的PMSM直接转矩控制研究

永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统的关键之一是磁链的准确观测.结合一种适合PMSM直接转矩控制的正交反馈补偿定子磁链观测器.观测器从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证了电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性.实验结果表明,采用的观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链,实现PMSM直接转矩控制系统的高性能控制.     

基于全阶闭环磁链观测器的感应电动机直接转矩控制

磁链观测是实现高性能电机传动系统的关键环节,在研究传统直接转矩控制系统定子磁链观测方法的局限性的基础上,设计了全阶闭环磁链观测器并就简化极点配置作了分析。运用该磁链观测器实现了全速度范围,尤其在极低速时的定子磁链进行了准确观测。仿真和实验结果表明此方案对定子磁链的观测效果明显优于传统的观测方法,降低了稳态时转矩、磁链和速度的波动,并对电机参数的变化具有良好的鲁棒性。     

非线性正交磁链观测器在异步电机直接转矩控制中的研究

提出一种适合异步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器,该观测器从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证了电机在宽运行范围内定子磁链观测的准确性.试验表明:该观测器能在较宽的速度范围内精确估算电机定子磁链,实现异步电机直接转矩控制系统的高性能控制.     

一种改进的永磁无刷同步电动机磁链观测器算法

改进的永磁同步电动机磁链观察器算法是在传统的低通滤波磁链观测器基础上,交换了低通滤波环节与补偿环节的顺序,并对定子磁链α轴和β轴设定不同的限幅值,提高了电机在宽速度运行范围内定子磁链观测的准确性,有效地解决了传统磁链观测器存在的直流漂移、测量干扰及电机在低速运行时磁链观测不准等问题.改进后的磁链观测器结构简单,对电机参数鲁棒性好,易于工程实现.仿真结果表明,该磁链观测器能在宽调速范围内精确地估算电机定子磁链.     

高精度无差拍磁链观测器设计

感应电机磁链观测的准确性直接影响电机控制的准确性和稳定性。传统的开环电流模型和电压模型在低速段和高速段都受到电机参数等因素的限制,严重制约电机的输出特性。为了提高磁链观测器的准确性和稳定性,采用一种新型的闭环磁链模型,综合电流模型和电压模型的优势,并采用包含相位补偿的过渡函数,不仅在全速段保证了磁链模型的准确性,而且减小了磁链观测器对电机参数的敏感性。为了实现磁链的无差拍控制,在磁链观测器中加入定子电流观测器单元,解决了定子电流采样滞后一个采样周期的问题,实现转子磁链观测器无差拍的输出。该文采用频率响应函数分析磁链观测器的特性,仿真和实验验证了算法的正确性和稳定性。     

异步电动机直接转矩控制中高性能磁链观测器研究

磁链观测是实现高性能电机传动系统的关键环节,为解决传统直接转矩控制系统中定子磁链观测方法的局限性,设计了高性能全阶磁链观测器实现了定子磁链在全速度范围,尤其在极低速时的准确观测。仿真和实验结果表明:此方案对定子磁链的观测效果明显优于传统的观测方法,降低了稳态时转矩、磁链和速度的波动,并对电机参数的变化具有良好的鲁棒性。     

一种适合DTC应用的非线性正交反馈补偿磁链观测器

提出一种适合永磁同步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器，从确保磁链和反电势正交的角度出发，保证电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性，能有效解决传统磁链观测器存在的直流漂移、磁场饱和及电机极低速运行时磁链观测不准等问题。新型观测器结构简单，无需PI调节，没有非线性饱和限幅环节，对电机参数鲁棒性好，且易于工程实现。针对一台2 kW永磁同步电机，采用数字信号处理器DSP对所提出的观测器进行了数字化实现。实验表明，该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链，实现永磁同步电机直接转矩控制系统的高性能控制。     

新型锁相环定子磁链观测器

在交流电机转矩控制系统当中，需要对电机输出电磁转矩进行观测。准确观测定子磁链是实现转矩精确观测、控制的必备条件。传统磁链观测大都采用对电压积分求得磁链的方法，这种方法会因为直流量偏差的引入而导致积分器饱和。近来提出一种基于锁相环原理的电机定子磁链观测器，可以消除积分飘移以及滞后现象。但是这种磁链观测器只能在静止两相坐标系下对交流电压输入进行观测，而且电机低速运行时的磁链位置观测性能很差。该文提出了一种新型的基于锁相原理的磁链观测器，极大地改善了低速时观测器的稳定性，可以在旋转坐标系下对直流旋转电压进行磁链观测。仿真和试验都验证了这种磁链观测模型的稳定性以及对输入电压的快速跟踪能力。     

感应电机Super-twisting算法定子磁链观测器设计

为了提高感应电机定子磁链的观测精确度,提出了一种基于Super-twisting算法的磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中。依据滑模变结构控制的鲁棒性特点来抑制多输入多输出定子磁链观测器系统中的扰动。利用Super-twisting算法所需信息少的优点,设计了简单的控制律,从而更适合于实际工程应用。在对观测器稳定性进行分析时,将转速和耦合量看作扰动来处理,并给出了系统一致渐近稳定的充分条件。与常规电压模型法相比,基于Super-twisting算法的定子磁链估算值更加准确,且对电机定子电阻参数变化具有更强的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

基于优化BP神经网络的开关磁阻电机定子电阻辨识方法

为解决直接转矩控制下的开关磁阻电机低速运行时磁链计算受电阻变化影响比较大的问题,详细观察分析了电阻对于相电流的影响,通过比对电阻可调的电机模型与实际的电机模型的输出电流,提出了一种基于优化BP神经网络的电阻辨识器。优化BP网络数学理论,结构简单,学习算法清晰明白,基于该网络的算法能够对变化的定子电阻进行辨识。将该方法置于Simulink控制系统上进行仿真,同时比较有无电阻辨识器前后仿真波形。试验表明,该电阻辨识方法可以提高开关磁阻电机低速运行时系统性能。     

基于神经网络的现代感应电机自适应L2鲁棒控制

提出一种用于现代感应电机调速的自适应L2鲁棒控制方法。采用反步法(backstepping)推导出2个自适应L2鲁棒控制器，这2个控制器1个控制转速和磁链外环，1个控制定子电流内环。考虑了由感应电机定转子电阻、转动惯量和负载转矩的不确定性造成的扰动，采用RBF(radial basis function)神经网络来补偿这些扰动。提出的控制器可以和1个转子磁链观测器联用。应用转子磁链定向模型固有的解耦性质和HJI(Hamilton-Jaccobi-Issacs)不等式，从全局上证明了控制系统的鲁棒性。仿真结果表明，提出的控制方法对感应电机的不确定性有很强的鲁棒性，且具有很高的动态性能。     

基于DSP异步电机无速度传感器直接转矩控制

基于模型参考自适应系统原理(Model Reference Self-Adapt System,简称MRAS)设计了一种新型的速度磁链自适应观测器,它以定子电流和定子磁链为状态变量,把磁链观测和速度辨识结合在一起,可以将定子磁链观测值直接应用于直接转矩控制算法中.定义了李亚普诺夫函数,根据其稳定性理论确定了速度自适应律.以TMS320F2812为核心构成控制器,实现异步电机无速度传感器直接转矩控制系统.实验结果证明,该系统具有较好的定子磁链和转速观测精度,能改善低速时磁链畸变程度和运行特性.     

基于u-w型定子磁链观测的风力双馈发电机P、Q解耦

变速恒频双馈风力发电系统中,最常用的控制方法为基于定子磁链定向控制。定子磁链观测模型为控制系统最重要的环节。为解决传统的定子磁链观测模型的问题,分析了u-ω磁链观测模型的原理,综合考虑定子电阻、电流对定子磁链角度影响的基础上,提出一种改进型u-ω定子磁链观测模型,详细的仿真表明改进后的磁链观测模型准确输出定子磁链,提高了电机的解耦合性能。     

基于区域极点配置理论的定子磁链全阶观测器

以定子电流和定子磁链为状态变量,设计了一个定子磁链观测器。为了克服定、转子电阻和转速变化对观测测性能的不良影响,基于区域极点配置理论,根据实际工程需要构造具有一定自由度观测器的增益矩阵,使得对电机定转子电阻变化、转速变化等不确定性,观测器系统矩阵的极点都被配置到指定的稳定区域内。为了验证方案的有效性,进行了仿真研究,仿真结果表明磁链观测器对电机本身的参数不确定性、负载突变和转速突变都具有较强的鲁棒性。     

基于电压电流混合模型的新型磁链观测器

针对传统磁链观测器存在的积分饱和及直流漂移等问题,提出一种改进的电压电流混合模型磁链观测器。通过对定子磁链观测器的理论分析,对传统电压模型积分方法进行改进并结合电流模型磁链观测器,提出了基于电压电流混合模型的磁链观测器,可以在全速范围内观测到精确的定子磁链,解决了在不同转速下,直流偏置、幅值衰减和相位偏移等问题。混合磁链观测器在中速区存在相位误差,引进补偿环节,对混合模型的输出结果进行相位补偿,降低了饱和效应引起的误差影响,提高了磁链观测器的动态性能。通过仿真对比,验证了改进混合模型磁链观测器在永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中的可行性和优越性。