同步磁阻电机磁链观测无传感器控制

针对同步磁阻电机铁心饱和以及直轴与交轴的交叉饱和现象严重,传统的无位置传感器控制方法往往难以实现高性能控制的问题,提出一种考虑铁心饱和现象、基于磁链观测法的同步磁阻电机无传感器控制策略,利用查表法实时获得不同工况下的电感参数,可实现电机无传感器的转子位置闭环控制。利用同步磁阻电机电流模型和电压模型观测定子磁链,将2种模型下观测的磁链误差通过矫正环节调节电压模型观测的磁链值,使得该磁链误差趋近于0,从而观测到准确的定子磁链。通过仿真与实验验证了所提出无传感器控制方法的有效性及优良的控制性能。     

新型同步开关磁阻电机无位置传感器控制

结合开关磁阻电机与同步磁阻电机的优势，提出了一种同步开关磁阻电机(SSRM)。使用高频注入法实现无位置传感器控制，SSRM交叉饱和现象严重，传统的高频注入法因忽略了局部磁饱和而产生较大的转子位置估计误差。提出一种交叉饱和电感补偿算法，通过有限元仿真获得不同电流下的电感参数，引入交叉饱和系数，对高频q轴电流分量进行补偿，修正局部磁饱和引起的d轴位置观测误差，通过实验验证了该无传感器控制方法的有效性。     

基于参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

针对电机运行过程中参数变化会影响永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制性能的问题,将递推的最小二乘法(RLS)用于PMSM参数的在线辨识,在最大转矩电流比控制策略下,使用基于BP神经网络改进的模型参考自适应系统构建无位置传感器控制方案,提出了基于在线参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案。运用递推的RLS对PMSM的交轴电感和转子磁链进行在线辨识,并将参数辨识结果应用于电机无位置传感器算法中。仿真和试验证明了基于递推的RLS参数辨识算法可以对PMSM的转子磁链和交轴电感值进行准确辨识,基于参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案性能更好。     

具有参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

转子磁极位置估计的准确性决定永磁同步电机无位置传感器控制系统的性能,为了实现转子位置和转速的精确控制,需要对电机参数进行在线辨识。根据实际冰箱制冷系统需求,采用模型参考自适应系统构建无位置传感器矢量控制方案,在仿真研究电机参数变化对位置估算影响的基础上,提出了一种具有参数辨识的内埋式永磁同步电机无位置传感器控制方案。利用电机的电流模型,运用扩展卡尔曼滤波器对转子磁链和交轴电感同时进行在线辨识,并将辨识出的参数用于更新无位置传感器矢量控制算法中的电机模型。仿真和实验结果表明,参数辨识算法可以有效地辨识出实际的转子磁链和交轴电感,具有参数辨识的无位置传感器矢量控制方案可行有效,在压缩机厂商提供的电机参数存在一定误差的情况下可以保证冰箱制冷系统的性能。     

电感不对称对双绕组永磁同步电机无位置传感器控制的影响

本文研究电感不对称对双绕组永磁同步电机基于脉振高频电压注入法的无位置传感器控制的影响。基于Ansoft/Maxwell建立有限元仿真模型,分析双绕组永磁同步电机两种工况下的电感波形。仿真结果表明由于绕组结构的非对称性,单个子电机工况下三相电感不再对称,d-q轴电感产生较大波动。理论推导了非恒值d-q轴电感条件下脉振高频电压注入法的数学模型,证明了该方法对电感波形有较高要求。通过Simulink搭建仿真模型,研究电感不对称对双绕组永磁同步电机高频注入法控制的影响,并且dSPACE实验平台上进行验证。仿真和实验结果表明,两个子电机同时运行工况下,基于脉振高频电压注入法的无位置传感器控制可以正常运行;但在单个子电机运行工况下,由于d-q轴电感存在较大波动,PLL锁相环并不能有效跟踪转子位置,导致无位置传感器控制无法正常起动。     

饱和时分数槽集中绕组永磁同步电机电感计算

分数槽集中绕组(FSCW)电机磁路的特殊性,使得其交直轴磁路的饱和现象更加突出。冻结磁导率法可以精确地计算电机在饱和工况时的交直轴电感参数。利用有限元软件,将该方法应用在10极12槽FSCW样机中,并与传统电感计算结果比较;针对高频信号注入法实现电机无位置控制,目前电机的高频数学模型中使用的还是基频电感,使用冻结磁导率法求解出了电机高频电压数学方程中的高频电感,取代基频电感以提高无位置控制精度。     

电感参数对IPMSM转子位置估算的影响

在低速和零速情况下,内置式永磁同步电机(IPMSM)的无位置传感器控制通常基于高频电压注入法,利用电机d、q轴电感的不同来实现。定子电流的变化会造成d、q轴电感的变化,进而影响电机转子位置的估算精度。研究了一种基于PWM高频载波信号的转子位置估算方法,以10极/12槽IPMSM样机为例,分析了磁饱和及交叉耦合对电机电感参数及转子位置估算的影响,建立了考虑磁饱和及交叉耦合情况下的内置式永磁同步电机模型,并构建了系统的仿真模型和实验平台。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于仿射投影算法的内置式永磁同步电机控制

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器的控制精度,需要对电机参数进行在线辨识。以永磁同步电机矢量控制为控制策略,利用模型参考自适应法对电机转子的位置和转速进行估计,提出了一种基于仿射投影算法的多参数辨识。通过仿射投影算法设置两个不同的采样时间分别辨识交直轴电感和定子电阻、永磁体磁链,将辨识的参数更新到基于模型参考自适应的矢量控制中,并搭建了实验平台。结果表明,该方法能够进行多参数在线辨识,参数值迅速收敛到真实值附近,模型参考自适应法采用辨识的参数值大大降低了转速估计误差。     

具有参数辨识的船舶永磁同步推进电机无位置传感器控制

针对船舶永磁同步推进电机的无位置传感器控制需对电机参数进行修正以实现精确控制的问题,将模型参考自适应法用于永磁同步电机参数的在线辨识,运用龙格-库塔方法建立满秩的可调模型,基于Popov的超稳定性定理推导了自适应控制律,通过逐步识别完成了电阻以及电感参数的辨识,识别出的参数通过低通滤波器进行高频谐波过滤获取精准电机参数,将滤波后的电机实际参数用于算法反馈实现电机模型动态更新。软件仿真和实物平台均验证了MRAS参数在线辨识算法可以准确、有效地辨识出电机实际定子电阻和电感,具有参数辨识的船舶永磁推进电机无位置传感器矢量控制方案可行有效。     

具有参数自适应功能的永磁同步电机无位置传感器控制

永磁同步电机运行过程中,电机参数在不同工况下会发生变化而影响转子位置的获取,从而影响电机控制系统的效率和性能,因此对电机参数的在线辨识非常必要。提出了基于递推最小二乘法的在线参数辨识无位置传感器控制方法,该方法对定子交轴电感进行在线辨识,并将结果反馈到滑模观测器,同时更新电流控制器参数,实现了电机控制的参数自适应功能。基于永磁同步电机系统的实验结果表明,该控制方法下系统有良好的稳定性和动态性能。     

基于转子电流的双馈感应电机无速度传感器控制

提出一种基于转子电流的模型参考自适应系统(MRAS)的双馈感应电机(DFIM)无速度传感器控制方法.首先建立了基于定子磁链定向的DFIM矢量控制模型,实现了电机转速/转矩控制和有功/无功功率解耦控制,然后采用基于MRAS的转速辨识方法,将测量得到的转子电流作为参考模型,通过定子电压和电流估测得到的转子电流作为自适应模型,用PI闭环控制构造转子位置和转速信息.为验证理论分析的正确性,以50 kW的DFIM为例设计了一套控制系统.通过电动机运行工况下的空载变速实验和发电机运行工况下的功率控制实验,估测转子位置和转速在不同转速和功率工况下都能准确跟踪实际值.仿真和实验结果表明系统能实现对DFIM无速度传感器控制,证明了所提出的方案的可行性.     

基于特征位置区间电感阈值约束的SRM中高速无位置传感器容错控制EI北大核心CSCD

针对开通角提前、磁路饱和造成的位置估算扰动问题,该文提出一种基于特征位置区间电感阈值约束的开关磁阻电机中高速无位置传感器容错控制方案,有效提高定转子对齐位置估计的准确性与可靠性。考虑到电流水平较低时难以提取对齐位置信息,在辅助电流斩波的基础上提出自适应启停控制策略,既保证控制系统在电机轻载、参考转速突降时能够准确完成特征位置的估计,又避免了产生不必要的开关损耗及负转矩。仿真和实验结果验证了该文所提无位置控制方案在电机轻载、重载、参考转速及负载突变等多种工况下的有效性。     

基于电感扰动的三相横向磁通永磁电机参数辨识与估算位置偏差修正

三相横向磁通永磁电机采用无位置传感器控制时,和永磁同步电机类似,位置偏差主要受到模型参数误差以及逆变器非线性等因素影响。该文依据估计直轴电流为0时的位置偏差方程,提出一种稳态工况下注入电感扰动的参数辨识方法以修正位置误差。该方法通过对观测器所用电感值施加扰动,构建非线性方程组,采用列文伯格-马夸特法求解,实现电感及永磁体磁链的准确辨识,并将辨识结果应用到观测器中,从而改善了无位置传感器运行的位置精度。仿真与实验结果验证了该方法的可行性与有效性。     

船舶推进永磁同步电机参数在线辨识方法研究

永磁同步电机(PMSM)因其优良的转矩特性和宽广的调速范围而广泛应用于船舶电力推进领域。无位置传感器控制是系统可靠运行的重要保障。然而由于温度变化、磁场饱和效应和磁路交叉耦合作用,电机参数会随运行工况而发生变化,因此实时掌握PMSM运行参数是决定系统控制质量的重要保障。针对以上问题,将模型参考自适应法用于PMSM参数的在线辨识,运用Runge-Kutta方法建立满秩可调模型,依据Popov超稳定性定理推导出自适应律,最后利用搭建的试验测试平台进行算法的试验验证。仿真和试验结果表明提出的在线参数辨识算法可以准确、实时地辨识出电机参数。     

基于自适应解调鲁棒观测器的漏磁可控式永磁电机无位置传感器控制研究EI北大核心CSCD

漏磁可控式永磁(adjustable leakage flux permanent magnet,ALF-PM)电机具有轻载时宽调速范围、重载时高输出转矩的特性,满足电动拖拉机的多变运行工况需求。然而,多变工况下该电机的电磁参数失配严重影响无位置传感器控制的转子位置估计性能。为解决上述问题,该文提出一种基于自适应解调鲁棒观测器的无位置传感器控制策略。首先,提出基于自适应位置误差解调器的高频电流解调算法,直接解调q轴电流,并通过内部参数自适应以动态调节解调器带宽,从而保证ALF-PM电机在多变工况下解调信号的高品质。在此基础上,利用自适应扩张状态观测器来观测转子位置信息,提出带宽自适应调整方案来在线调整观测器参数,以及设计鲁棒控制器提高估计负载转矩的动态响应性能,降低多变工况下参数失配带来的影响,从而提高位置观测器的鲁棒性。最后,通过实验验证所提无位置传感器驱动控制系统的可行性和有效性。     

基于模型参考自适应参数辨识的永磁同步电机电流预测控制

在永磁同步电机运行过程中,电机参数时变使得电流预测控制器的模型参数和实际电机参数不匹配,导致其控制性能下降。提出了基于模型参考自适应系统(MRAS)的改进电流预测控制方法,利用旋转坐标系下d、q轴电流方程作为参考模型,基于Popov超稳定理论构建永磁同步电机的电感和磁链在线辨识系统,将得到的辨识参数应用于电流预测控制模型中,实现控制模型参数的在线更新。分析与仿真结果表明该方法能够有效地提升在电机参数变化下的电流预测控制性能。     

同步磁阻电机无位置传感器控制研究

研究同步磁阻电机的电压方程及同步磁阻电机的磁链观测模型,设计了电机转速及角度的自适应观测器,实现了同步磁阻电机角速度和位置信息检测。通过MATLAB仿真建立了同步磁阻电机矢量控制模型,在改变电机速度和负载以及d,q轴电感的条件下,仿真验证了磁链观测器的准确性和鲁棒性。实验结果表明,该无位置传感器控制策略可实现同步磁阻电机的高效稳定控制。     

内嵌式永磁同步电动机电感参数特性的研究

首先推导交直轴电流和定子三相电流对应关系的表达式,在此基础上,研究了计及铁心饱和和交叉影响对永磁电机电感的影响。以一台380 V、22 k W的内嵌式永磁同步电动机(IPMSM)为例,在Ansoft/Maxwell环境下建立有限元模型,采用冻结磁导率法(FPM)仿真分析得出定子电枢绕组只通交轴电流、只通直轴电流和交直轴电流均存在时电机交直轴电感随定子电流和转子位置角的变化规律。为进一步研究分析永磁电机提供理论基础。     

高速永磁同步电动机无速度传感器矢量控制

研究了一种以定子电流为状态变量的高速永磁同步电动机无速度传感器模型.该速度传感器将参考模型q轴电流与可调模型q轴电流之差作为误差信号送入PI调节器调节后得到估计转速.为了确保特殊结构的高速永磁同步电机参数计算的准确性,建立了其场路耦合模型,并利用该模型计算了电机的交、直轴电感、转子磁链等参数.在此基础上进行了无速度传感器矢量控制仿真,仿真结果结果表明所提出的控制方案能准确检测高速永磁同步电动机的转子位置和转子速度,电机高速运行时具有良好的动态和稳态运行性能.     

基于q轴电流的模糊MRAS观测器PMSM无速度传感器控制

针对永磁同步电机的模型参考自适应系统（MRAS）无速度传感器技术对电机参数变化敏感、转速及负载突变后转速及位置估计值不精确等缺点,提出一种基于q轴电流分量的模糊PI模型参考自适应观测方法。在传统的MRAS观测器方法基础上,通过实时检测q轴电流分量,结合模糊算法实时调整MRAS中的PI参数,形成模糊MRAS观测器,以修正由转速、负载及电机参数发生改变带来的速度及位置检测误差。同时,针对观测器内部电机参数敏感的特点,通过对电机d轴注入阶梯电压信号,从而得到稳态d轴电流,并利用欧姆定律对电机定子电阻进行预辨识,使模糊MRAS观测器得到的转速及位置估计值更准确。最后,以400W表贴式永磁同步电机为实验研究对象进行了仿真以及实验分析,验证了该方法的有效性。