基于SMO的开关磁阻电机无位置传感器控制仿真研究

针对开关磁阻电机中位置传感器的引入用所带来的结构复杂程度以及系统的成本的提高、电机可靠性以及坚固性降低等问题,提出了一种新的基于滑模观测器的开关磁阻电机无位置传感器控制方法:采用五点法磁链模型,结合滑模观测器实现了转子位置无位置传感器控制。该方法以转速以及电机转子位置作为状态变量,以实际磁链以及估算磁链的偏差作为滑模面,构建出了滑模观测器,对转子位置进行了间接检测。然后利用Matlab仿真软件搭建出了12/8极开关磁阻电机的仿真模型,并在Simulink环境下对开关磁阻电机进行了仿真研究。研究结果表明,所给出的无位置传感器控制方法可以有效地估算出电机的转速以及转子的位置,测量得到的转子位置误差小,具有较好的鲁棒性以及抗干扰能力,动态性能较好。     

无位置传感器无刷直流电机换相误差校正系统研究

针对传统无位置传感器无刷直流电机控制技术存在换相误差这一问题,本文提出了一种基于转子角度观测器的换相误差闭环校正方法。在系统分析换相误差产生机理的基础上,通过建立u_i转子角度观测器模型,在线实时获取电机转子位置,将电机总换相误差归一化为反电势与相电流间的相位差,并进行校正。相较于传统无位置传感器控制技术,本文提出的方法可以在较宽的电机转速范围内进行换相误差精准校正,并具有较高的鲁棒性。仿真与实验结果表明,基于本文提出换相误差校正策略能获得精准换相点,转矩脉动明显降低,尤其是在换相期间,校正后相电流脉动从42%减小到18%左右。     

基于滑模观测器的永磁同步电机无传感器矢量控制

为解决永磁同步电机（PMSM）控制中机械式位置传感器带来的成本及可靠性等问题,将滑模观测器技术应用到PMSM矢量控制系统中。该系统采用滑模面及滑模等效控制方法,通过选择足够大的滑模增益,在观测电流和实测电流之间的误差上构建滑模面,对电机反电势进行观测以得到转子位置角,并基于Lyapunov稳定性判据对滑模观测器的收敛性进行了分析;建立了应用滑模观测器的PMSM无传感器矢量控制实验系统,设计了位置及速度滑模控制器。进行了1500r／min稳态及正负转速切换的角度估算实验,实验结果验证了该方法的有效性。研究结果表明,基于滑模观测器的无传感器控制策略能准确估计出PMSM的转子位置角,从而得到转子速度,且系统具有较好的动、静态特性。     

无轴承开关磁阻电机滑模观测器间接位置检测研究

针对无轴承开关磁阻电机中引用位置传感器所带来的结构复杂、成本高等问题,以12/8极三相双绕组电机为例,采用一种基于滑模观测器的无轴承开关磁阻电机间接位置检测的控制策略.该控制策略以转子位置和转速作为状态变量,以实测主绕组电流和悬浮绕组电流与估算电流的偏差作为滑模面,构建滑模观测器进行转子位置辨识和转速估计.在Matlab/Simulink中搭建无轴承开关磁阻电机的滑模观测器模型并进行仿真分析.仿真表明:所采用的间接位置检测方法可有效估算出电机的转速及转子位置,并具有较好的跟随性及鲁棒性.     

一种新型永磁同步电机高阶滑模转速观测器的研究

针对面贴式永磁同步电机无位置传感器速度控制系统存在的速度检测延迟、检测误差较大、动态响应不够快等问题,对永磁同步电机无位置传感器速度控制系统模型和传统滑模速度观测器结构和原理进行了分析,对高阶滑模算法理论进行了推导,结合永磁同步电机数学模型,提出了一种以位置信号为滑模变量,以高阶滑模变结构算法为基础的新型滑模转速观测器,利用Simulink软件构建了基于新型滑模速度观测器永磁同步电机矢量控制系统,对电机的起动特性、速度跟踪特性、抗外界干扰性能进行了研究。研究结果表明,由于新的滑模观测器将转子位置与反电势信号的关系进行了分离,消除了反电势信号处理滤波器对速度估算的延迟,提高了速度检测精度,从而改善了系统的稳态和动态性能。     

电动汽车永磁同步电机无位置传感器控制的研究

针对电动汽车永磁同步电机无位置传感器控制系统,在两相静止坐标系（d—B）内将滑模观测器法与MRAS结合,提出了基于模型参考自适应的滑模观测器,并利用自适应律估计永磁同步电机的转子速度。仿真和试验表明无位置传感器控制方法是切实可行的。     

内插式永磁同步电机无速度传感器控制

为实现内插式永磁同步电机包含零速在内的全速度范围内无转子位置/速度准确检测,提出了一种无传感器复合方法。在高速范围,通过对扩展反电势的估算以得到转子位置和速度,低速时采用高频信号注入法进行转子位置检测。仿真研究结果表明,两种方法的结合既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度,也能保证高速运行时较快的动态响应,适合于全速范围内电机的无传感器运行。     

基于MATLAB/Simulink的BLDC直接转矩控制系统仿真

在无位置传感器无刷直流电机直接转矩控制方案中,利用滑模观测器的位置估算法来获取转子位置.观测器以α、β下的定子线电压方程为基础,由电压和电流得到线反电动势,低通滤波后对其过零检测来获得转子位置.系统采用转速和转矩双环结构.利用MATLAB/Simullnk搭建系统仿真模型,仿真结果证明了滑模观测器位置估算法的有效性.引入直接转矩控制策略后,系统能有效抑制电机转矩波动,具有良好的稳态精度和动态性能.     

带有动态误差角补偿的PMSM新型转子位置观测器

在凸极永磁同步电机的几种观测模型中,等效反电势模型结构简单、不依赖转子转速、对电机参数不确定性的敏感度较低,也不受积分器引起的各项误差影响。在等效反电势模型的基础上,提出了一种带有动态误差角补偿的新型转子位置观测器。利用滑模观测器来估计等效反电势,提取含有误差项的转子位置信息。动态误差角补偿器进一步减少了定子直轴电流变化率引起的转子位置估计误差,改善了凸极永磁同步电机直接转矩控制系统的无传感器位置估算性能。相比于没有补偿动态误差角的观测器,提出的新型观测器具有如下优点:1)针对DTC系统转矩响应速度快的特点,新型观测器提高了在转速或负载瞬变情况下位置动态观测精度;2)针对DTC系统电流谐波大的特点,新型观测器减少了电流谐波引起的观测误差,提高了转速稳态时的位置观测精度。通过实验证明了该观测器的可行性和有效性。     

一种高压永磁同步电机无位置控制器设计

提出了一种基于滑模观测器的高压永磁同步电机无位置控制器的设计方法,在代替传统的电流误差开关函数基础上,引入电流误差饱和函数,构造新的电流滑模观测器,对电机转子位置信号进行准确估算,试验结果表明设计方法的可行性。     

改进扰动观测优化轮毂电机无位置控制

为提高车体内置式轮毂永磁同步电机驱动系统的控制可靠性,针对传统扰动观测造成的噪声放大问题,提出基于改进扰动观测器的反电动势电机无位置传感器控制算法,算法将电流反电动势作为观测干扰量进行建模,以实现扰动准确估计,进而通过反正切估计转子的精确位置,同时基于转子速度进行位置误差补偿,实现无位置传感器电机的鲁棒控制,仿真实验表明,改进算法在在电机不同工况和负载下能准确估计转子位置,具有较好的适应能力和位置跟踪补偿能力,验证了算法的有效性。     

无轴承永磁同步电机转子速度自检测复合方法研究

针对单一转速估计方法难以实现全速范围内准确估计转子速度的缺陷,提出一种转速估计复合方法,即在零速及低速运行时,采用脉振高频信号注入法。该方法不依赖于电机模型参数而仅依赖于电机本身的凸极特性,可实现零速及低速时转子速度的准确估计;高速运行时,采用带多重次优渐消因子扩展卡尔曼滤波器（SMFEKF）进行转速估计,利用SMFEKF极强的模型失配鲁棒性和独特的强跟踪能力,有效地提高系统在稳态及突变状态下的跟踪性能。通过设计两种方法的“软切换”,实现低速到高速的平滑切换,并将该复合方法在无轴承永磁同步电机无速度传感器矢量控制系统中进行仿真研究。仿真结果表明：该复合方法能在全速范围内实现转子速度与位置的准确估计;在系统状态突变或负载扰动时,误差更小,鲁棒性更强。     

基于滑模观测器的无速度传感器技术在PMSM中的应用

针对传统速度传感技术在工程应用中存在的安装精度、应用环境、成本等问题,提出了滑模观测器的无速度传感器技术,设计了基于电机模型的滑模观测器用于估算电机的转子位置和速度,针对传统的滑模变结构中采用切换开关引入的抖振问题,提出了使用饱和函数消弱抖振。在Simulink中进行了建模和仿真,并在基于TMS320F2812的实验平台上进行了算法实现。研究结果表明:基于滑模观测器的无传感器技术可精确地估算出电机转速,替代传统传感器进行双闭环矢量控制,从而提高系统的可靠性。     

一种基于功能安全的电机控制位置检测算法改进

传统的电动汽车行驶过程中,只依靠位置传感器获得电机的转速、角度等信息。若在行驶途中传感器发生故障,会导致车辆失去动力,进而引起车辆失控,存在极大的安全隐患,不满足国家对车辆功能安全的要求。针对此问题,在传统的基于位置传感器和转子信息检测的基础上又引入了滑模观测器估算电机转子的角度,当电机位置传感器发生故障时,将滑模观测器估算的角度值作为控制变量参与电机控制,改进后的算法在位置传感器故障时能正常工作,及时提供准确的转子信息,避免汽车突然失去动力而造成安全隐患,极大地提高了汽车的安全性能,符合国家对汽车功能安全的需求。     

基于改进龙贝格观测器的控制系统的研究与仿真

由于传统永磁同步电机在实际应用中存在的问题,开发了永磁同步电机无传感器控制,适用于中高速范围的无传感器控制方法,主要是基于电机基波激励模型中与转速有关的变量反电势来估算转子速度和位置。在低速或零速时,反电势较小,有用信号的信噪比较小,通常难以提取,因此通过反电势的方法估算转子速度和位置难以实现。脉振高频电压信号注入常用于低速范围的无传感器控制方法中,而在中速范围内误差较大。将改进龙贝格观测器与脉振高频电压信号注入联系起来,解决控制系统在低中速的控制问题,降低转子位置估算与速度估算的误差。     

基于自适应降阶观测器的感应电机无速度传感器矢量控制研究

针对稳定的感应电机无速度传感器转子磁链观测器和转速自适应律难以设计的问题,研究了基于转子反电动势矢量误差、位于观测转子磁链矢量定向的同步坐标系上的自适应降阶观测器。对降阶观测器和转速自适应律的结构进行了分析,通过合理设置二者的收敛速度,实现了转子磁链观测与转速估计的解耦,简化了转速自适应律的形式和降阶观测器的稳定性分析;同时结合小信号分析,提出了降阶观测器的稳定增益整定方法;在基于DSP的数字控制平台上搭建了感应电机无速度传感器矢量控制系统并进行了实验。研究结果表明:自适应降阶观测器可以在较大的速度范围内稳定运行,且具有良好的动态、稳态和抗扰性能。     

无位置传感器永磁同步电机平滑过渡分析

基于状态观测器检测反电动势来获取转子位置信息的无位置传感器永磁同步电机控制策略中,在由速度开环向速度闭环切换时,由于开环启动反馈的转子位置角与状态观测器反馈的转子位置角存在相位差、切换前后相电流幅值存在差异,导致切换时相电流有突变、转矩不平稳等问题,甚至导致启动失败。针对这一现象,提出了在开环和闭环之间插入一段过渡过程。过渡过程使开环反馈角度与状态观测器反馈角度逐渐趋向一致,消除相位差,同时减小相电流幅值,从而实现平滑过渡。过渡算法简单有效,实验结果很好地验证了该方法的可行性与良好的性能,提高了电机在切换时的平稳性和切换后成功运转的可靠性。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

无刷直流钻井电机无位置传感器控制方法研究

受井下高温环境和安装精度的影响,无刷直流钻井电机不适用有位置传感器换相,采用理论上与转速无关的磁链函数法进行转子位置检测,基于对磁链函数法的分析,提出一种新的简化方法,滤波消除简化磁链函数的换相干扰脉冲,通过对换相前后非换相相电流的分析,设计了基于非换相相电流的换相阈值闭环控制补偿换相误差,实现了无刷直流钻井电机的准确换相。最后经过了仿真和实验验证。     

基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统

针织大圆机的特殊运动状态要求其驱动电机具有较大的启动和带载能力以及较高的稳态运行精度,同步磁阻电机是一种应用于针织大圆机的理想电机,但现有同步磁阻电机无传感器控制,存在转子位置估计误差大、速度切换不平滑等问题。对此,提出一种基于全速域混合控制的同步磁阻电机无传感器矢量控制系统,零速和低速时采用脉振高频电流注入法,通过在估计坐标系的d轴注入一个幅值恰当的高频电流信号,使用估计q轴的高频电压信号估计转子位置;中速和高速时采用模型参考自适应法,通过建立数学模型并对其进行稳定性分析来估计转子位置;为了实现零速和低速到中高速的速度切换,提出一种改进的过渡区域融合观测方案,采用正弦型饱和函数代替传统的线性切换函数进行位置融合。为了验证方案的有效性,搭建了平台进行测试。由结果表明,该方案启动过程带载能力强,切换过程平滑且稳定,稳态运行过程波动小,是一种较适合大圆机电机驱动的无传感器矢量控制方法。