直驱小惯量表贴式永磁同步电机的转速脉动抑制

非线性电流测量误差和电压源逆变器(VSI)非线性畸变电压造成了直驱小惯量表贴式永磁同步电机(SPMSN)的转速脉动.本文将q轴非线性电流测量误差等效为扰动负载电流,提出一种复合PI(CPI)调速器抑制电机转速脉动.该调速器由传统PI调节器与偏差补偿器并联构成,偏差补偿器用以抑制非线性负载电流.同时,用分段线性函数建立IGBT关闭时间模型,并推导了VSI非线性畸变电压表达式.引入积分型模型预测控制(MPC)作为电流环控制器,利用MPC的滚动时域最优预测特性抑制VSI的非线性畸变电压,消除了零电流钳位现象.最后,通过仿真分析验证了所提控制策略的有效性.     

永磁同步电机脉振高频电压注入转子位置检测

永磁同步电机的转子位置检测精度直接决定了电机能否平滑起动,为提高转子位置检测精度,提出了基于脉振高频电压注入的表贴式永磁同步电机转子位置检测方法。向永磁同步电机定子绕组中注入脉振高频电压信号,通过电机d、q轴磁路饱和程度的差异,实现永磁同步电机转子初始位置的检测。实验结果表明提出方法的转子位置检测精度高,适用于永磁同步电机的无传感器起动及低转速稳态运行。     

航空油泵电机的相电流畸变纠正控制

考虑电枢反应中磁饱和现象和驱动器功率管非线性特性等因素的影响,为了解决航空油泵电机相电流谐波含量大、畸变较为严重的问题,提出一种新型的相电流畸变纠正控制方法. 该方法通过电流前馈幅值补偿能够基本消除各周期相电流幅值的波动,并通过迭代收敛控制,最终将相电流强制纠正为标准正弦波,从而解决了相电流畸变的难题.实验结果表明,所提出的相电流畸变纠正控制方法可以有效减少相电流幅值,提高电机系统的效率.     

基于表贴式永磁同步电机模型改进的自抗扰控制器

在使用自抗扰（Active Disturbance Rejection ControI er,ADRC）控制器的表贴式永磁同步电机（Surface Permanent Magnet Synchronous Motor,SPMSM）系统中,电流环依然存在耦合现象,扩张状态观测器（Extended State Observer,ESO）对于变化较大的扰动难以保证对其的估计精度。为了提高负载的动态性能,提出了改进的自抗扰控制器设计方案。基于表贴式永磁同步电机模型,利用最小二乘算法辨识出电流环参数,对电流环模型进行补偿,实现电流环的精确解耦,减小ESO对扰动估计的压力,提高扰动估计精度。仿真结果表明,改进的自抗扰控制器提高了负载的动态性能。     

单电流传感器双电机相电流重构仿真研究

针对五桥臂双永磁同步电机相电流采样时多传感器造成的偏置误差及成本较高的问题,提出一种基于单电流传感器的五桥臂逆变器双永磁同步电机相电流重构策略.在一个控制周期内,当每两个不同的有效电压矢量作用时对母线电流分别进行两次采样,由采样得到的两个电流采样值可得到电机的三相电流,用于永磁同步电机的闭环控制.并针对五桥臂逆变器公共桥臂的电流耦合问题进行研究,引入测量矢量插入法对公共桥臂电流进行电流解耦,得到双电机系统较高精度的重构电流.在仿真软件中对所提方法进行了仿真,仿真结果表明,由母线电流重构出的三相相电流值具有较高精度.     

失配参数在线矫正的永磁同步电机预测电流控制

针对永磁同步电机预测电流控制模型参数失配引起的系统性能下降问题,提出一种基于内模控制观测器的应对策略来矫正模型参数.首先,根据旋转坐标系下的永磁同步电机动态模型,设计了d, q轴电流内模控制观测器并进行稳定性推导证明,观测器可以无静差估计d, q轴电流变化率,进而在线估计电机参数;然后,由卡尔曼滤波减弱参数噪声得到最优参数估计,阈值化处理最优参数估计后在线更新失配参数.最后,在稳态和调速阶段两种不同工况中,将所提策略应用于参数失配的永磁同步电机三矢量预测电流控制;实验结果表明,与同类方法相比,所提策略能在线矫正失配参数,在改善电流波动系数及总谐波畸变率方面表现更好.     

永磁同步电机的级联自适应扰动观测器控制策略

受电压源逆变器非线性特性的影响,转速控制通常不能精确抑制齿槽转矩。为精确补偿齿槽转矩,提高永磁同步电机转速控制精度,提出一种级联自适应扰动观测器控制策略。首先,采用参考电流指令建立了同步旋转坐标系下逆变器死区电压模型,并通过自适应扰动观测器对其进行补偿。然后,针对齿槽转矩为转子位置的周期函数的特点,设计了速度环自适应扰动观测器,实现了对齿槽转矩的有效补偿,所提控制策略只需已知电机参数的界。仿真结果表明,所提出的控制策略能够有效抑制电机齿槽转矩、提高转速控制精度。     

基于状态观测器的表贴式永磁同步电机谐波参数辨识

建立了考虑转子永磁体磁链和定子电感谐波分量的表贴式永磁同步电机数学模型,对其进行简化分析处理.基于理论分析法,对三相反电势(counter electromagnetic force,EMF)测量值进行快速傅立叶变换(fast Fourier transformation,FFT)分析,得到三相反电势谐波分量,用以计算dq轴上的转子磁链6次和12次谐波分量幅值;在此基础上,设计基于Lyapunov稳定性理论的状态观测器对dq轴上的定子自感和互感6次谐波分量幅值进行辨识.实验结果验证了本文谐波参数辨识算法的有效性和实用性.     

基于免疫克隆算法的逆变器非线性补偿

逆变器的非线性因素如管压降、死区效应、开关管时间等,会对电机驱动系统的性能造成影响。基于此,提出一种基于免疫克隆算法的逆变器非线性补偿方案。和传统补偿方法相比,该方案能智能辨识出非线性因素所对应的等效电压量和电机绕组电阻,不需要查询DSP给定死区时间、逆变器的开关管时间和管压降电压。该方案被使用在一个永磁同步电机驱动平台上,其辨识结果和逆变器数据手册里的性能参数的对比证明该方案具有较高的精确度。     

基于电感变化的永磁同步电机新型启动方法

通过分析内埋式永磁同步电机(IPMsM)磁饱和特性,建立永磁同步电机数学模型.根据在施加不通电压矢量时电流瞬间特行不同,采用无位置传感技术,提出了一种检测永磁同步电机在停止状态时转子位置的方法.在此基础上,通过设定直轴电流值为零、交轴电流为常数,设计了一种控制定子交直轴电流的新型永磁同步电机变频启动方法.最后,在以ST...     

三相电压源型PWM逆变器相电流重构策略研究

基于直流电流、开关状态及三相电流之间的关系，提出用直流电流和开关状态重构逆变器相电流的新方法．歼关状态由改进型电流滞环数字控制器产生．为减小测量噪声和重构相电流误差，设计了IIR（Infinite Impulse Response）数字滤波器．以感应电机矢量控制系统为例进行了仿真研究，结果表明新方法是有效的、准确的．该方法仅需一个直流电流传感器，降低了电机驱动系统成本，提高了系统的容错能力．该方法与电机模型参数及负载变化无关，适用于所有三相平衡电流的交流电机驱动系统．     

Spherical ultrasonic motor drive system for camera orientation in pipe inspection

We propose a camera actuating system using a spherical ultrasonic motor for inspection of the inside wall of a small pipe. The spherical ultrasonic motor has advantages that include three degrees of freedom, high responsiveness and high accuracy all within a compact body. We describe here the development of an outer rotor spherical ultrasonic motor (OR-SUSM) that enables a camera to rotate by more than 360° along the side of the pipe. All components, including the OR-SUSM, the sensing system, and the electric circuits, are designed to be assembled in the pipe inspection device with outer diameter of 52?mm. To control the system, the phase difference and frequency of the applied voltages are used. The rotational direction is determined by the phase difference and the angular velocity is controlled by the frequency. The completed system can be controlled to within 2° in an experimental pipe inspection test.     

Optimal closed-loop control of a hybrid step motor with chopper drive

Optimal closed-loop control of a hybrid step motor control with chopper drive is described. Expressions for the average torque and optimal control angle giving maximal average torque in the stationary state without phase current chopper control are presented. The effects of chopper current control on the torque and acceleration characteristics of a hybrid step motor are discussed. Expression have been developed for the control angle in the chopper current control mode, yielding greater torques and improved acceleration of hybrid step motors than for the optimal control angle without phase current control. The speed response of a hybrid step motor operated in a closed-loop system has been studied by computer simulation for different supply voltages and torque loads, using various control angle algorithms.     

永磁同步电机的PPI-RES电流控制策略

采用常规比例-积分-谐振(PI-RES)电流控制器可抑制永磁同步电机(PMSM)相电流谐波.然而, 电机运行于高输出频率/采样频 率工况时, 系统受数字控制器一个采样周期延时的影响, 将出现电流震荡现象.为了解决上述问题, 提出一种预测比例-积分-谐振(PPI-RES)电流 控制策略.该方法分别利用电流误差微分模型和积分模型预测扰动电压和误差电流, 实现对输入延时的有效补偿.仿真结果验证了所提出电流控制策略的有效性.     

一种无刷直流电机的无位置传感器控制研究

通过对电机相电压和相电流的映射,利用人工神经网络在处理非线性、不确定问题上的优势,提出一种基于FRA优化的RBF神经网络实现无刷直流电机的无位置传感器控制,估算出准确的电机换相信号。实验结果验证了本文方法的有效性。     

基于滑模模型参考自适应观测器的无速度传感器三相永磁同步电机模型预测转矩控制

针对三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于滑模变结构模型参考自适应(MRAS)技术,提出了一种新颖的无速度传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略.采用滑模变结构模型参考自适应方法构造电机转速观测器,以改善速度估计精度并提高系统鲁棒性;利用模型预测转矩控制策略,以达到减小转矩和磁链纹波并提高系统控制性能的目的.仿真结果表明:就滑模MRAS观测器与MRAS观测器比较而言,基于前者的PMSM无速度传感器MPTC系统比基于后者的PMSM无速度传感器MPTC系统具有较强的鲁棒性和更好的动态性能;就MPTC与直接转矩控制(DTC)和磁场定向控制(FOC)比较而言,采用前者策略的无速度传感器电机驱动系统能够降低逆变器开关频率、减少相电流总谐波失真(THD),从而提高系统可靠性.     

Robust current and speed control of a permanent magnet synchronous motor using SMC and ADRC

A second-order ordinary differential equation model is originally constructed for the phase q current system of a permanent magnet synchronous motor (PMSM). The phase q current model contains the effect of a counter electromotive force (CEMF), which introduces nonlinearity to the system. In order to compensate the nonlinearity and system uncertainties, a traditional sliding mode controller (SMC) combined with a low-pass filter (also known as a modified SMC) is designed on the phase q current model. The low-pass filter overcomes chattering effects in control efforts, and hence improves the performance of the controller. The phase q current control system is proved to be stable using Lyapunov approach. In addition, an alternative active disturbance rejection controller (ADRC) with a reduced-order extended state observer (ESO) is applied to control the speed output of PMSM. Both SMC and ADRC are simulated on the PMSM system. The simulation results demonstrate the effectiveness of these two controllers in successfully driving the current and speed outputs to desired values despite load disturbances and system uncertainties.     

绕线机的多轴同步控制算法研究

根据绕线机的结构,分析了其控制原理。针对一阶运动方程电机控制算法存在的问题,推导了电机二阶运动方程,提出一种基于交叉耦合结构的多电机同步控制算法,并建立了电机运动控制模型,实现了多轴电机精确同步联动。仿真结果证明了该算法具有较高的同步控制精度和较强的抗干扰能力。