基于MRAS的异步电机无速度传感器应用研究

针对异步电机基于转子磁链模型参考自适应(MRAS)速度观测器中的积分直流偏置和PI自适应率参数不能在线修正的问题,将转子磁链的电压模型进行改进,并提出一种自适应线性神经元(ADALINE)速度观测器。通过一阶惯性环节代替了电压模型中的纯积分环节,消除了积分直流偏置和误差积累,利用ADALINE算法对MRAS观测器中的自适应率进行改进,实现了在中高速情况下对电机转速的准确观测。仿真结果表明,改进后的MRAS速度观测器对速度的辨识度较高,动态性能良好,验证了该控制策略的正确性与可行性。     

低速PMSM无速度传感器调速系统积分滑模控制

针对低速条件下定子电阻的变化会影响永磁同步电动机矢量控制系统的实际速度辨识问题,基于模型参考自适应控制策略(MRAS)设计速度和定子电阻同时辨识的自适应观测器.以测量的定子电压为输入变量,电机的定子电流为状态变量,基于波波夫超稳定性理论确定速度和定子电阻自适应律,采用带有积分滑模面的滑模变结构速度控制器,实现给定速度以指数趋近率无静差跟踪,通过Lyapunov定理证明所设计的速度控制器在电机参数变化和外部负载扰动情况下都具有稳定性.理论分析和仿真结果验证了所设计的无速度传感器矢量调速系统具有良好的低速性能.     

定子磁场定向无速度传感器异步电机控制系统研究

提出一种改进的MRAS(模型参考自适应)磁链转速观测器,同时辨识了定子磁链和转子转速,并在此基础上实现了定子电阻的在线调整和定子电阻压降的补偿。在异步电机按定子磁场定向控制中,采用定子电阻压降补偿和电流转矩分量的闭环控制,实现了定子磁链的控制,系统具有较好的鲁棒性。     

基于自抗扰技术的感应电机转子磁链闭环观测和速度估算

在自抗扰技术的基础上建立了磁链的闭环扩张状态观测器模型。该模型不用对系统进行参数辨识就可以抑制内部参数摄动和外部干扰的影响,因此该观测模型有更强的鲁棒性。文中对比了模型参考自适应的速度估算方法,在所提出的转子磁链观测模型的基础上,利用李亚普诺夫稳定定律推得了速度观测自适应律。     

基于定子电流模型的MRAS系统仿真研究

传统的模型参考自适应系统（MRAS）以电压模型作为参考模型,由于电压模型中纯积分环节存在初值和漂逸问题并受电机参数的影响,导致系统的低速性能变差。为了改善系统的低速性能和鲁棒性,介绍了一种基于定子电流模型的模型参考自适应法来辨识感应电机转速和转子磁链,并以此构成矢量控制系统。基于Matlab/Simulink仿真平台对该系统进行了大量的仿真实验。仿真结果表明,该方法具有良好的低速性能,并且对定转子电阻参数变化具有较好的鲁棒性。     

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.     

一种改进的模型参考自适应定子磁链观测器

分析了几种常用磁链观测方法,提出一种改进的MRAS(模型参考自适应)磁链转速观测器,同时辨识了定子磁链和转子转速。在异步电机按定子磁场定向控制系统中,采用定子电阻压降补偿和电流转矩分量的闭环控制,实现了定子磁链的控制,系统具有较好的鲁棒性。     

异步电动机低速时无速度传感器控制的一种新方案

介绍了一种新的简单的用于高性能异步电动机控制的定子电阻估算方法.利用旋转坐标沿定子电流矢量方向定向,可使定子电阻直接从异步电动机的数学模型中获得.通过电机在低速范围的运行,用无速度传感器直接磁场定向控制系统来检测提出的方法.控制系统用了两个观测器:一个是用于估计转子磁链的卡尔曼滤波观测器,另一个是用于辨识速度的模型参考自适应观测器.仿真结果表明了该方法的有效性.     

交流电机转速和转子磁链自适应辨识的一种新方法

仅在定子电流检测的条件下,通过引入辅助状态矢量的方法建立稳定的模型参考自适应观测器,以定子电流作为比较信号,辨识出转子电阻的同时,辨识出磁链和速率。文中分析了稳定的激励条件。仿真结果证明该方法的有效性。     

High-quality torque control at zero and very high speed operation

This article focuses on the design and analysis of a direct field orientation (DFO) approach based upon a closed-loop loop rotor flux observer. The approach is ideally suited for applications requiring both zero and very high (i.e., several times base) speed operation. Such applications are common in manufacturing automation where both zero speed position control and high traverse rates with controlled position trajectories are required. Examples include robot motion control systems as used for assembly and the more traditional machining center axis control. The quality of the proposed approach is largely based on the unique structure of its flux observer. The observer effectively combines the best accuracy attributes of rotor flux indirect (feedforward) field orientation (IFO) and stator flux DFO. The parameter sensitivity is similar to IFO at low and zero speeds and to stator flux DFO at high speeds. The closed-loop structure of the observer provides a smooth transition between two open-loop rotor flux observers referred to as the current and voltage models in a deterministic manner set by the closed-loop bandwidth (eigenvalues). The proposed DFO approach is analytically evaluated in comparison with both IFO and stator flux DFO. Experimental results verify the viability of this approach     

感应电动机自适应速度辨识及其在直接转矩控制系统中的应用

本文应用模型参考自适应方法对感应电动机的转速进行辨识,直接采用实际电机作为参考模型,可调模型为电机的全阶状态观测器,导出自适应律中只包含定子电流的误差项,因而不必计算转子磁链电压模型,并将转速辨识结果应用于直接转矩控制系统进行速度闭环控制。仿真结果证明了这种方法的有效性。     

一种基于MRAS的异步电机速度辨识方法

本文提出了一种在静止坐标系下实现的模型参考自适应系统,以辨识异步电机的转速.该方法的参考模型和可调模型分别由电机定子侧和转子侧的方程构成.参考模型中不含定子电阻,并且避免了纯积分运算,因而在宽速度范围内具有较好的鲁棒性.可调模型包含电机转速的信息和一个电流模型转子磁链观测器.当电机转速的估计值收敛于转速的真实值时,观测的转子磁链也收敛于其真实值,可将其用于直接磁场定向控制中.另外,为避免对定子电流的纯微分,本文应用微分跟踪器以提取高质量的微分信号.数值仿真和实验结果验证了该方法的有效性.     

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。     

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.     

Hyperstability of the full-order observer for vector-controlled induction motor drive without speed sensor

Vector-controlled induction motor drive systems without speed sensors have been widely studied. Speed estimation can be treated as a problem of parameter estimation under the theory of MRAS (model reference adaptive systems). In such cases, the convergence and robustness of the system are major issues. In this paper, we discuss the stability of an MRAS, that includes a full-order adaptive observer of the induction motor and is used for estimating the rotor speed and identifying the stator resistance. It is verified that, under some conditions, the transfer matrix in the forward path of the MRAS is strictly positive-real and that the non-linear block in the feedback path satisfies Popov's criterion. As a result, the system is hyperstable. The influence of the set error of the rotor resistance is discussed and the design criterion for the feedback gain of the observer is presented. Finally, the system is linearized for the parameter design of the speed estimator.     

交互式模型参考自适应PMSM速度辨识

提出了一种基于矢量控制的交互式模型参考自适应永磁同步电机无速度传感器控制方案.该方案利用静止α-β坐标系下的基于电压模型的反电动势估计值和基于磁链模型的反电动势估计值之差作为误差信号,交互式的构成对定子电阻辨识和转子转速辨识的自适应律,实现定子电阻和转速的估计,解决了因电机参数变化所影响速度辨识精度的问题.仿真和实验研...     

新型异步电动机滑模变结构速度观测器的研究

提出了一种新型异步电动机滑模变结构速度观测器,利用定子电流计算值与实际值的偏差来计算电动机的转速.该观测器由转子磁链观测、定子电流计算和滑模控制器3部分组成,其中转子磁链观测部分采用改进的电压模型,有效解决了传统电压模型固有的直流偏置误差和初始值积分误差问题,实现磁链的准确观测.最后,结合异步电动机无速度传感器的矢量控...     

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。     

Observer-based direct field orientation: analysis and comparison ofalternative methods

This paper focuses on methods of achieving direct field orientation (DFO) of induction machines based on closed-loop, stator, and rotor flux observers which are well suited to both zero and very high-speed operation. Both observer topologies are dominated by a current model at zero and low speeds, and a voltage model at high speeds. Application of such rotor and stator flux observers to both stator and rotor direct field orientation is presented, including experimental results for three different methods. The influence which flux regulation has on parameter sensitivity of the complete DFO system is analyzed. A rotor-flux-regulated and -oriented system is shown to be sensitive to leakage inductance under high slip (i.e., field weakened) operation. Both a stator-flux-regulated and -oriented system and a stator-flux-regulated, rotor-flux-oriented system are shown to have reduced parameter sensitivity at high speeds. Unlike stator flux orientation using simple voltage integration stator flux models, excellent zero and low-speed operation of an observer-based stator-flux-oriented system is demonstrated     

感应电机SSFOC自适应速度辨识

基于电压模型转子磁通估计,提出了一种模型参考自适应系统,实现了无速度传感器磁场定向控制(Speed Sensorless Field-Oriented Control,简称SSFOC)逆变器感应电机的速度控制。通过自适应电流观测器估计转子速度,并以其估计值代替磁场定向控制和速度控制中的真实速度。为了准确估计转子速度,同时辨识了电机转子电阻。该自适应系统是超稳定系统。驱动系统可工作在一个较宽的速度范围内。实验验证了该方案的有效性。