基于反电动势PLL法的PMSM无传感器控制研究

为改善永磁同步电机(PMSM)无速度传感器低速系统的控制性能,介绍了一种反电动势和锁相环(PLL)法相结合的PMSM无速度传感器控制算法。首先利用检测得到的电压和电流进行数学建模,然后基于建立的数学模型对PMSM进行转子位置和转速估计,并采用PLL法进行转子位置跟踪,达到无速度传感器控制的目的。最后针对所提新型控制方法进行实验验证,结果验证了该估算方法能在PMSM较低速运行时准确的估算出转子位置和速度,无传感器矢量控制调速系统具有调速范围宽、鲁棒性强的特点,且该无传感矢量控制算法简单、易于实现。     

模糊MRAS方法在永磁同步电机无速度传感器控制系统中的应用

模型参考自适应系统(MRAS)由于结构简单,因而在无速度传感器永磁同步电机控制中被广泛采用,用来估算转子位置和转速,但是在周期性脉动负载工况时,MRAS中恒定单一的比例积分(PI)控制器不能很好地满足控制性能的要求。为了避免在不同转速和负载条件下复杂的PI参数调整,研究了基于模糊控制技术的永磁同步电机无速度传感器系统。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为其基本的控制策略,利用MRAS对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于模糊控制的MRAS。该系统中应用模糊控制器替代PI控制器,省去了需要调整PI参数的麻烦。通过仿真证明了该方法的有效性和可行性,仿真结果表明,基于模糊控制的MRAS能够很好地实现周期性脉动负载工况下电机转子位置和转速的估算,具有较好的鲁棒性。     

电动汽车用永磁同步电机模型预测MRAS无速度传感器控制

针对电动汽车机械式传感器在复杂工作环境下易失效的问题,将基于模型参考自适应(MRAS)的无速度传感器技术应用于电动汽车中。针对传统MRAS无速度传感器控制存在的转子位置估计相位延迟较大、转速估计误差较大等问题,将模型预测控制算法应用到MRAS中。参考模型选用永磁同步电机(PMSM)电流磁链方程,可调模型选取电压磁链方程,代价函数是磁链的差值,待估计参数选择转子位置。与传统MRAS无速度传感器控制算法相比,转速、转子位置估计结果更加精确,估计误差较小,动态性能和稳态性能优良。通过仿真和试验验证了算法的可行性和有效性。     

单相感应电机无速度传感器矢量控制系统

通过分析不对称单相感应电机(SPIM)在不同形态下的数学模型,解决了椭圆形磁场和电机不对称运行的问题。通过电压和电流混合模型磁链观测器计算转子磁链,并进一步计算转子磁链位置和转子转速。在三桥臂逆变器基础上,进行了基于转子磁场定向的不对称SPIM无速度传感器矢量控制仿真,验证了该控制系统的可行性与有效性。     

带负载转矩估算的非线性观测器内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制策略

针对内嵌式永磁同步电机无位置传感器控制系统中转子位置和转速估算精度不高的问题,提出一种带有负载转矩估算的非线性观测器方法。基于合成反电动势建立了内嵌式永磁同步电机的数学模型,在静止坐标系下设计了非线性观测器,通过状态矫正控制策略,使非线性观测器收敛到期望的平衡点。依据扰动理论建立了负载转矩估算方程,在线估算负载转矩,以消除由机械模型误差引起的转子位置和转速的估算误差。在无位置传感器控制实验平台上进行了实验验证,实验结果表明所提出的方法能够在稳态和动态条件下准确估算转子位置和转速。     

一种新型的无传感器矢量控制研究

为了获得永磁同步发电机转子位置和转速的准确信息,并且克服传感器的不足,提出一种新型的无传感器矢量控制算法。该算法通过滑模观测器来获取转子位置和转子速度的信息,提出的观测器易于实现并对参数变化不敏感。为了简化系统设计过程,减少调节参数个数,用基于反推控制算法的新型速度调节器和电流控制器代替传统的PI速度调节器,该系统在保证准确性和稳定性的同时提高了速度跟踪性能。通过Matlab/Simulink仿真验证了提出算法的正确性和可行性。     

永磁同步电机变工况下无速度传感器控制

对于永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM),无速度传感器检测转子位置因其系统成本低、可靠性高等优点,逐渐取代了传统的机械位置传感器。针对PMSM在低速运转波动大和高速运转平稳的特点,首先建立两种工况下的数学模型,提出基于旋转高频电压注入和滑模变结构的PMSM无速度传感器控制策略,并分别进行仿真分析。然后建立平均速度控制函数来进行两种控制策略之间的平滑切换,实现PMSM在全速范围内的无传感器调速控制。结果表明,两种PMSM无速度控制算法都能较好地跟踪电机转速,鲁棒性好,能较准确地估算出转子位置,验证了低速工况下基于高频电压注入的无位置传感器选用和高速工况下基于滑模变结构的无速度传感器选用的可行性。     

双馈感应电机无速度传感器控制策略

提出了一种双馈感应电机(Doubly Fed Induction Machine,简称DFIM)无速度传感器控制策略.构建了一种以TMS320F2808为主控芯片的DFIM无速度传感器数字控制系统.该系统可根据实测定子电压和定、转子电流,应用坐标变换方式和简单乘除运算直接获得转子位置角度和转速,因此控制算法简便,易于实现.实验结果表明,该方法能够准确观测出转子位置角度和速度,使系统获得了良好的控制性能.     

永磁同步电机新型滑模观测器无传感器矢量控制调速系统

设计并实现了一种将反电势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的新型滑模观测器转子位置估算方法。为了简化调速系统硬件结构,设计了一个截止频率可随转子转速变化的低通滤波器。基于对新型滑模观测器算法稳定性的分析,提出了反电势反馈增益系数的自适应算法,通过该系数的自适应调节可以实现不同速度运行时转子角度估算误差的补偿。引入锁相环控制对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的转速进行估算。建立基于新型滑模观测器算法的无传感器PMSM矢量控制调速系统并进行实验测试,试验验证了该新型滑模观测器估算方法能够在PMSM较低速运行时准确的估算出转子位置和速度,无传感器矢量控制调速系统具有调速范围宽、鲁棒性强的特点,且该无传感矢量控制算法简单、易于实现。     

基于基波PWM激励的双三相永磁同步电机低速和零速无位置传感器控制

现有的针对双三相永磁同步电机(PMSM)的无位置传感器算法主要是依靠提取反电动势来估计转速和转子位置,在低速和零速的运行条件下将会失效。研究了一种基于基波脉宽调制(PWM)激励的双三相PMSM无位置传感器算法,在低速和零速运行条件下仍能准确跟踪转子位置。该方法利用双三相电机的数学模型和双三相电机的饱和凸极效应,提取包含在一个PWM周期电流变化率中的转子位置信息,从而实现无传感器控制。通过在仿真环境建立仿真模型验证了该算法的正确性。最后在双三相PMSM试验平台上验证了各种工况下算法的可靠性。     

一种新型SPMSM无位置传感器驱动系统研究

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM),提出了一种基于新型反电动势观测器的无位置传感器驱动系统控制方案。为了实现无传感器控制,该系统在传统反电动势观测器的基础上进行了一定的改进,并引入锁相环(PLL)来确保估算器能够快速、准确地获取转子位置信息和转速信息,从而实现电机的转子磁场定向及转速调节。建立了系统数学模型、控制系统结构框架,并且对该速度/位置估算器原理进行了理论分析及Matlab仿真验证。最后,基于TMS320F2808的永磁同步电机实验平台进行了相关实验,实验结果验证了该控制算法具有调速范围宽、动态响应快、带载能力强及系统可行性、实用性强等特点。     

异步电机旋转高频电压注入无传感器矢量控制

为了实现三相异步电机在低速段甚至零速下的高精度无传感器转速控制,提出了一种基于旋转高频电压注入法的三相异步电机无传感器控制算法。控制算法的核心是在定子电压两相同步静止坐标系(α,β轴系)下注入旋转高频电压,然后通过转子位置观测器实现转子机械转速与转子磁链电角度的精确估算。通过Simulink仿真,验证了控制算法的有效性。基于该控制算法,设计并开发了适用于三相异步电机的驱动控制系统,并在一台额定功率为33 kW的三相鼠笼型异步电机上得以成功运用。试验结果表明,基于旋转高频电压注入法的三相异步电机无传感器控制算法,能够实现电机低速段带重载运行工况下的高精度无传感器转速控制。     

基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制

在永磁同步电机无位置传感器控制系统中,设计了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的永磁同步电机(PMSM)转子位置估算算法,代替机械式的位置传感器对电机转子位置及转速进行实时检测,实现无位置传感器控制,给出了算法的递推过程和永磁同步电机模型,并对该算法进行了简化分析。经仿真与实验表明基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无位置传感器控制算法具有良好的动静态性能、转速辨识能力,且具有良好的鲁棒性,能够在各种运行情况下正确估算转子位置以及电机转速,控制性能优越。     

永磁同步电机转子位置与速度预估

针对永磁同步电机(PMSM)无位置估算算法复杂,易受干扰的问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)来预估转子位置和速度的新方法.通过对静止坐标系下反电势(EMF)分量的估算,提取了转子位置信息,采用锁相环(PLL)的方法得到转子位置和速度,补偿了角度预估中产生的相位滞后,构建了Lyapunov函数证明滑模观测器的收敛性,解决了无位置预估算法中鲁棒性差、算法复杂的问题.通过建立PMSM全数字无位置传感的矢量控制系统平台,对该方法做了详细验证.实验结果表明:该方法解决了系统在暂态下估算转子位置不准确且容易受到干扰的问题,具有很好的鲁棒性,预估转子位置准确且易于工程实现.     

基于神经网络PI控制器的矢量控制系统速度估算

利用静止坐标系下电压电流模型组合磁通观测器推算转子磁通的感应电动机无速度传感器矢量控制系统,在利用推算的转子磁通g轴分量的PI控制作用进行转速估算的基础上,提出一种利用神经网络PI控制器替代PI控制器进行转速估算的方法,提高了无速度传感器矢量控制系统的动态性能.仿真和实验结果验证了该方法的有效性.     

电网电压不对称故障条件下DFIG风电机组控制策略

提出了一种可应用于双馈异步发电机(DFIG)转子侧变换器的新型电流控制器,即双dq-PI转子电流调节器.在电网电压不对称故障条件下,该电流调节器可对DFIG的转子电流正、负序分量同时进行控制.推导了电网电压不对称故障条件下DFIG的数学模型,根据风力发电机在电网电压不对称故障条件下的运行规程,提出了4种控制目标,同时基于正序定子电压定向简化并得到了转子电流调节器的正、负序电流参考给定量.在一台额定功率为10 kW的DFIG实验机组上,对所提出的转子电流控制器进行了实验验证,结果表明基于该控制器的控制方案可大大改善DFIG系统在电网电压不对称故障条件下的运行性能,提高系统的故障穿越能力.     

基于DSP的模型参考自适应转速估算方法

无速度传感器技术是通过电压和电流传感器采集的数据准确地推算出异步电机的转子位置与转子速度。针对传统模型参考自适应法(MRAS)在磁链估算引入纯积分环节带来的问题进行研究和改善,提出了用PI计算代替纯积分计算的方法,解决了积分饱和与初始值给定不准确的问题。通过仿真分析和实验验证了该控制方法的准确性和可行性。     

基于自适应观测器的IPMSM无位置传感器控制

在内置式永磁同步电机(IPMSM)的无位置传感器控制系统中,状态观测器的收敛性能与转子位置信息提取环节对驱动系统性能起了决定性的作用。为了提升电机在不同转速运行时估算转子位置信息的精度,提出了一种静止坐标系下的自适应全阶Luenberger观测器用于电机扩展反电动势估算与转速信息提取。通过对全阶Luenberger观测器与自适应转速估算环节的控制参数分级式设计,确保了电机运行于不同转速时估算转子速度的准确性并且抑制了噪声信号对估算转子转速信息的干扰。实验结果验证了所提方法的有效性。     

采用转子位置跟踪PI控制器的非凸极式永磁同步电动机的无传感器速度控制

本文介绍了一种新型无高频信号注入或特殊脉宽调制模式的非凸极式永磁同步电动机驱动的转速估算方法。这种方法基于驱动系统中载有转子位置误差信息的d轴电流调节器的输出电压。转子转速可以通过转子位置跟踪比例积分控制器控制位置误差趋于零的来估算。零速或低速运行时,转子位置跟踪控制器中的PI控制器增益,依据所估算的转速具有多变的结构。为了提高PI控制器在零速附近的带宽,控制系统应用了一种环形恢复技术。这种方法只需要确定永磁磁链。且对参数估算的误差及变化不敏感。设计人员能够轻松决定可行的运行范围,使其拥有期望的带宽及低速时完成矢量控制的能力。试验结果表明,所述的无传感器算法在额定负载条件下取得了令人满意的效果。     

基于滑模速度控制器的PMSM无速度传感器控制研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中易受机械式传感器影响的问题,设计了一套基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的PMSM无传感器控制系统;同时由于负载突变和系统参数变化会影响整个控制系统的稳定性,提出一种滑模控制器(SMC)来取代传统PI速度控制器。首先对PMSM数学模型进行线性化处理,在此基础上引入EKF算法实现转速、位置的在线估计,并且设计以转速误差作为状态变量的滑模速度控制器,实现速度环的闭环调节。仿真结果表明,EKF可以有效地对转子速度、位置进行估算,且在滑模速度控制器的作用下系统响应更快、抗干扰性能更好、鲁棒性更强。