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.     

使用基频电流注入的感应电机无速传感器驱动

该文结合基频电流注入新策略与磁链估计方法对感应电动机提出了一种无速度传感器控制策略.在电机低速区域,通过在d轴注入基频定子电流以及使用信号处理方法实现转子磁链位置估计.在高速区域,基于定子电压和电流信息通过转子磁链估计方法推算出转子磁链位置.基于转子磁场定向控制的系统实验结果验证了该方案的正确性.     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速估计方法研究

研究了利用扩展卡尔曼滤波器(extended kalman filter, EKF)对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)矢量控制系统进行参数精确估计的方法。通过引入定子电流和电压,在线估计电机的定子磁链、电机转速和转子位置,进而实现永磁同步电机的无传感器控制。仿真结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链,所构建的无速度传感器矢量控制系统具有良好的控制性能。     

采用预期电压矢量调制的PMSM直接转矩控制

为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制中存在转矩和磁链脉动大的问题,设计了基于空间电压矢量调制(SVM)策略的直接转矩控制,通过SVM产生定子的预期电压,并且采用PI控制器代替传统直接转矩控制中的滞环比较器.同时在定子磁链观测中采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估计方法.实验结果表明,与传统直接转矩控制项相比,所提出的方法能够可靠而有效地估计定子磁链,改善了电磁转矩和定子磁链的脉动,同时减小了电流和转速波动,并具有很好的动态、静态性能.     

基于滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制

提出了一种定子磁链滑模观测器,该观测器以定子电流和磁链作为状态变量,利用电流观测误差对定子磁链观测值进行校正,采用李雅普诺夫理论证明了观测器是渐近收敛的。设计了基于定子磁链滑模观测器的感应电机无速度传感器的直接转矩控制系统,将磁链估计值用于对转速进行实时估计。实验结果表明,采用滑模观测器的感应电机无速度传感器直接转矩控制系统,具有转矩动态响应快,转速控制精度高和调速范围宽的特点。     

一种无速度传感器的直接转矩控制方案

基于以电机定子电流和定子磁链为状态变量的状态方程的推导 ,提出了一种速度自适应磁链观测器 ,实现了定子磁链和转速的估计 ;用在无速度传感器直接转矩控制系统中 ,具有一定的实用价值。     

两相永磁同步电动机无传感器控制研究

研究了一种针对两相永磁同步电机(PMSM)无传感驱动策略的全阶自适应转速观测器.在驱动中,电机由具有公共直流供电的两相八开关逆变器提供可控交流电压.所设计的电机转速观测器利用了永磁同步电机的定子电流模型和磁链数学模型.为了估计电机转速,通过定义的一个李雅普诺夫不等式推导并证明得到一个自适应转速估计率.所设计的观测器可以有效估计电机的转速并具有较高的精度.同时,通过观测器可以计算得到电机磁链.仿真结论进一步证明了所提出的方法的可行性和有效性.     

内置式永磁同步电机宽转速范围无位置传感器直接转矩控制

针对内置式永磁同步电机,提出一种可在宽转速范围运行的无位置传感器直接转矩控制方法。在直接转矩控制中,定子磁链的估算和控制是算法实施的关键。为保证在宽转速范围内准确估算定子磁链,当电机静止和低速运行时,利用旋转高频注入方法得到电机实时三相电感,结合相电流得到由定子电流产生的磁链分量,并综合转子磁链分量得到定子磁链;当电机中高速运行时,使用反电动势滤波估算定子磁链。根据所得定子磁链,结合基于转矩角的直接转矩控制方法控制电机运转,并使用滞环方法保证低速与中高速运行之间平滑过渡。实验结果表明,该无位置传感器控制方法在包含静止的宽转速范围内能稳定带载运行,并具有良好的动静态性能。     

基于定子电流的模型参考自适应感应电机转速估计

为改善无速度传感器感应电机矢量控制系统的低速性能,提出一种基于同步坐标系下定子电流的模型参考自适应感应电机转速估计方法。该方法以感应电机本身为参考模型,电机定子模型与转子磁链电流模型组合作为可调模型进行电机转速估计。将电流模型由静止坐标系变换到同步旋转坐标系以解决在低速情况下系统的交流信号受噪声影响严重,信号测量、滤波、计算和控制困难的问题。在定子模型中增加一个增益为实常数的补偿环节以克服转子电阻变化对磁链观测的影响。仿真分析结果表明同步坐标系下的模型参考自适应方法在低速估计性能方面更具优势,可获得较好的低速估计精度,具有良好的动态和稳态性能,且对电机参数变化具有较强的鲁棒性。     

EKF直接转矩控制的感应电机状态观测器

针对电机安装速度传感器不便的问题提出了新的转速辩识方法,它从扩展卡尔曼滤波算法原理入手,利用定子侧可测量的电流、电压,推导出一种新的无转速传感器的异步电动机转速、磁链状态观测模型,估算出电机的转速和定子磁链。该算法可以有效地消除纯积分环节存在的问题,同时不会在辨识的磁链中引入幅值和相位误差,保证电机在稳态运行和转速突变情况下磁链辩识的准确性。通过建立Matlab的S函数仿真电机转速和磁链的结果表明,这种方法能有效地解决磁链和转矩的脉动问题,从而实现电机高性能的控制。     

基于自适应转速辨识的直接转矩控制系统研究

介绍了一种基于模型参考自适应系统(Model Reference Adaptive System,简称MRAS)的感应电动机无速度传感器直接转矩控制(direct torque control,简称DTC)方案.该方案中,根据Popov超稳定性理论得出了电动机转子转速的估算方法,给出了感应电动机无速度传感器DTC系统的结构,完成了以16位嵌入式微控制器dsPIC30F6010和智能功率模块为核心的控制系统设计.实验结果表明,该方案能准确观测电动机定子磁链,可以对电动机的转速进行有效的辨识.     

Performance analysis of a speed-sensorless induction motor drive based on a constant-switching-frequency DTC scheme

A control technique, which utilizes the stator flux components as control variables, has been applied to a speed-sensorless induction motor drive. The scheme may be regarded as a development of a direct torque control scheme, aimed at achieving a constant-switching-frequency operation. At each sampling period the required voltage vector is calculated on the basis of the error between the reference and the estimated stator flux vector. The problems related to the voltage-source inverter dead time and the stator flux estimation at low speed have been analyzed, and an efficient solution has been proposed. The performance of the drive system has been verified by experimental tests, and good results have been achieved in both steady-state and transient operating conditions.     

A speed-sensorless vector control method of parallel-connected dual induction motor fed by a single inverter

The purpose of this paper is to present the speed-sensorless vector control method of the torque production from each rotor of two induction motors with parallel-connected stator windings fed by a single inverter. In this paper, an adaptive rotor flux observer is applied to the method in order to eliminate a flux sensor, and an adaptive scheme for rotor speed is added to the adaptive rotor flux observer in order to eliminate a speed sensor. The experimental results show that the proposed method is useful under the condition that the ratings of each induction motor are different.     

基于MRAS无速度传感器的感应电机直接转矩控制系统研究

针对直接转矩控制系统在低速时对电机参数的依赖性，提出一种基于模型参考自适应的定子磁链观测器，该观测器在观测定子磁链的同时也辨识了电机参数，并观测出电机转速。在此基础上构建了无速度传感器的直接转矩控制系统仿真模型，结果验证了该方法的正确性。     

Sensorless very low-speed and zero-speed estimations with onlinerotor resistance estimation of induction motor without signal injection

In the speed-sensorless control of the induction motor, the machine parameters (especially rotor resistance R₂) have a strong influence on the speed estimation. It is known that the simultaneous estimation of speed and R₂ is impossible in the slip-frequency-type vector control, because the rotor flux is constant. In addition, the output voltage error due to the deadtime and the voltage drop of the inverter influences the rotor flux estimation, but the simultaneous compensation of the output voltage and stator resistance R₁ is very difficult. In this paper, the R₂ estimation without adding any additional signal to the stator current is proposed. In the high-frequency range, R₂ is estimated in the transient state and, in the very low-frequency range, R ₂ is estimated in proportion to the estimated R₁ when the ideal voltage source by the power op-amp is used instead of the voltage-source inverter to avoid the output voltage error. Using these algorithms, the low-speed estimation was possible and the zero-speed control was achieved under the 10%-40% load condition. This paper clarifies that the zero-speed estimation is possible with the stator and rotor resistance estimations when the output voltage is ideal     

无速度传感器直接转矩控制方案的设计和仿真

直接转矩控制是一种高性能的交流传动控制策略,无速度传感器控制的研究代表了直接转矩控制系统的一个发展方向.在直接转矩控制理论基础上,推导出一种基于定子磁链矢量增量来确定定子参考电压矢量的新型无速度传感器直接转矩控制方案.该方案还能对转矩和磁链实现良好的控制功能.计算机仿真结果证明了方案的可行性.     

基于遗传算法优化的定子磁链扩展卡尔曼估计方法

定子磁链估计的精度直接关系到异步电机直接转矩控制(DTC)的控制效果,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的定子磁链观测方法,该方法选取DTC反馈通道中多个主要参数作为状态变量进行联合滤波估计,为保证EKF算法滤波参数的准确性,采用遗传算法(GA)对EKF中的系统噪声矩阵和测量噪声矩阵进行了优化处理.通过使用该方法设计的磁链观测器与DTC构成闭环系统进行仿真实验表明,滤波参数优化后的EKF算法更加有效地提高了磁链估计精度,从而提高DTC系统的低速控制性能.     

磁通观测改进的无速度传感器DTC系统

针对定子电阻摄动与积分漂移对直接转矩控制(DTC)性能的影响,在分析直接转矩控制特点的基础上,推导了以电机有功功率为基础的定子电阻辨识算法与以反电动势为基础的定子磁链辨识算法,并将坐标系定向于定子电流矢量上推导出转速估计算法.以此建立的直接转矩控制系统,定子电阻辨识算法不依赖电机其他易变参数,转速估计中未使用转子电阻或转子时间常数;通过4kW感应电机无速度传感器DTC系统仿真试验表明,积分漂移得到有效抑制,估计速度与实际速度良好吻合,系统具有较好调速性能.     

基于改进型q-PLL的牵引电机无速度传感器控制

基于锁相环的速度估计方案由于其易于实现和优良性能的优点而受到欢迎。然而,这种方法在输入信号为频率斜坡时不能实现速度准确追踪。在应用到并网变流器的q型锁相环的启发下,文中研究一种基于改进的q型锁相环的速度估计方案,用于感应电机的无速度传感器控制系统中。在该方案中,首先采用闭环转子磁链观测器,在实现转子磁链准确观测的同时,可以有效避免直流偏置的不利影响。在此基础上,利用改进型q型锁相环从转子磁链中提取速度和相位。最后,对所研究的速度估计方案进行实验测试,并与传统的基于q型锁相环的方案进行对比。