基于卡尔曼滤波器的永磁同步电机定子磁链观测研究

提出了一种基于卡尔曼滤波器理论的永磁同步电机定子磁链观测的新方法,着重分析了卡尔曼滤波器的设计原理,最后将该方法运用到永磁同步电机直接转矩控制系统中。仿真结果证明该方法具有良好的观测效果,完全消除了常规电压积分磁链观测方法存在的直流偏移和累积误差等缺点。     

采用扩展卡尔曼滤波磁链观测器的永磁同步电机直接转矩控制

提出利用卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)观测器对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接转矩控制(direct torque control,DTC)系统进行精确参数估计的方法。通过检测定子电压和电流,应用EKF观测器精确估计电机的定子磁链、电机转速和转子位置,间接估计转矩,近而实现PMSM的无速度传感器控制;同时改进常规的EKF估计状态方程,提高速度估计的精确性,并证明了基于EKF的控制系统的稳定性定理。仿真结果表明该方法减小了系统的非线性、参数变化以及干扰带来的影响,EKF能够准确估计状态变量,提高了直接转矩控制的性能。     

基于线性化扩展卡尔曼滤波器的空心杯永磁同步电机控制系统

分析了传统扩展卡尔曼滤波器(EKF)在空心杯永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统中的应用原理,构建了旋转坐标系下的EKF模型,提出了一种基于换元法的线性化算法.仿真和试验结果表明,该算法既能准确估计转子位置又能有效降低计算量,能很好地应用于空心杯PMSM的无位置传感器控制系统.     

基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制

为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法。在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律。采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义。将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制。仿真结果验证了该方法的有效性。     

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。     

基于两段卡尔曼滤波器的内置式永磁电机观测器设计

高性能内置式永磁同步电机的无传感器控制器需要精确的定子电阻值,将定子电阻作为变量加入到扩展卡尔曼滤波器中进行辨识将使运算矩阵阶数偏大,增加系统的运算负担。为解决这一问题,针对内置式永磁同步电机设计一种非线性两段扩展卡尔曼滤波观测器。该算法在原扩展卡尔曼滤波器的基础上通过坐标变换将其分解成为两个并行的低阶卡尔曼滤波器。所提出的算法是原扩展卡尔曼滤波器的分解运算,两者在数学上完全等价。理论分析和实验结果表明,与原有传统卡尔曼滤波器相比,该算法减少了一定的运算量并保持良好的辨识效果。     

基于扩展卡尔曼滤波器的异步电机转速辨识

在异步电机控制基础上 ,利用扩展卡尔曼滤波器将转子转速看成系统的一个状态量 ,根据定子侧可以测量的电流、电压值 ,逐步估计出转子转速 ,为研制无速度传感器控制打下基础。     

一种卡尔曼滤波器的永磁同步电机无速度传感器

针对滑模观测器的永磁同步电机参数误差容易造成估算误差和反电动势中存在高频纹波分量的缺点,使用低通滤波器不能有效消除高频纹波,提出在滑模观测器前端引入卡尔曼滤波器来消除高频纹波,使得永磁同步电机的控制系统具有更好的稳态效果和动态响应。依据设计仿真搭建MATLAB平台,对提出新方法进行验证。试验结果表明增加卡尔曼滤波环节后的滑模观测器不仅鲁棒性强,而且在一定程度上有效抑制了抖振,在系统快速性及稳态性能上都有较好的效果。     

粒子群算法优化扩展卡尔曼滤波器电机转速估计

转速估计的精度直接影响无速度传感器矢量控制的效果,针对感应电机扩展卡尔曼滤波器(EKF)转速估计中难以取得系统噪声矩阵和测量噪声矩阵最优值的问题,提出了一种基于改进粒子群算法优化的EKF转速估计方法.该方法利用改进的粒子群算法对EKF中的系统噪声矩阵和测量噪声矩阵进行优化处理,将优化后的EKF应用于感应电机转速估计.仿真试验表明,与试探法、标准粒子群算法及遗传算法比较,该方法能有效提高转速估计的精度,从而提高无速度传感器矢量控制系统的性能.     

内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识

在无速度传感器工作条件下,为了实现永磁同步电机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。本文研究了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的辨识。该调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机永磁磁链辨识方法。本文基于上述研究,实现了无速度传感器控制条件下,内埋式永磁同步电机永磁磁链的在线辨识,采用上述方法能够很好地避免由于电机的低阶状态方程而引起的辨识问题。仿真和实验结果证明了该辨识方法的可行性与有效性,而且在模型参考自适应中采用辨识得到的磁链参数,能够大幅度降低转子位置的估算误差。     

基于扩展磁链观测的永磁同步电机转矩闭环矢量控制

用于风力发电和电动汽车等特殊应用场合中的永磁同步电机(PMSM)驱动器通常需要直接跟踪主控系统下发的转矩指令,而实际系统中通常不安装扭矩仪等转矩检测部件,因此,电磁转矩的准确获取对高精度转矩闭环至关重要。文中提出了一种基于最小阶扩展磁链观测器的实时定子磁链观测方案,并在此基础上完成电磁转矩的观测计算。该定子磁链观测方案不仅可以避免传统方案造成的积分饱和、相位或幅值偏差等不利影响,而且该观测方案具有较强的参数鲁棒性,其转矩观测计算精度基本不受PMSM交、直轴电感以及转子磁链的影响。11kW的PMSM仿真与实验验证了该方案的可行性和有效性。     

永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动较大的问题,提出磁链和转矩无差拍控制。建立了基于定子磁链坐标系的永磁同步电机磁链与转矩变化量简化计算模型,验证了简化模型的可行性,给出了基于简化模型的磁链和转矩无差拍控制计算过程,并采用空间矢量调制技术(DB-SVM)与模型预测控制技术(DB-MPC)实现无差拍控制。为了降低开关频率,提出一种将空间矢量调制与模型预测控制相结合来实现无差拍控制的方法。仿真结果表明:该方法可在保证系统良好运行同时,有效降低开关损耗与转矩脉动。     

永磁同步电机无传感器调速系统中EKF参数的调试

采用扩展卡尔曼滤波器(EKF)在估算永磁同步电动机(PMSM)转子位置以及转速时,协方差参数的确定一直是一个难点,必须通过多次仿真实验才可以确定,本文提出了一种基于标幺制的参数调试方法,只需要在一定范围内调试两个参数,即可确定协方差矩,阵保证系统稳定工作.     

基于离散空间矢量调制的永磁同步电机DTC方案

传统直接转矩控制方法具有转矩脉动大,开关频率不恒定等缺点.在叙述永磁同步电机传统直接转矩控制原理的基础上,详细分析了零电压矢量和非零电压矢量对转矩变化的影响,提出了一种基于离散空间矢量调制的新型直接转矩控制方法.该方法根据实时转矩误差和电机转子速度来选择电压矢量,仿真和实验结果表明基于离散空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制能够减小传统直接转矩控制中的转矩脉动,改善了控制系统性能.     

基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电机直接转矩控制研究

设计了基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电动机直接转矩控制,用H调节器取代了常规直接转矩控制系统中的开关表和滞环控制器,在每一控制周期计算出参考磁链和估计磁链的偏差,选择相邻非零矢量和零矢量并精确计算出其作用时间.仿真结果表明,与常规永磁同步电机直接转矩控制相比,基于参考磁链电压空间矢量调制策略永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动显著减小;转矩和转速动态响应更快;具有更好的动、静态性能.     

基于卡尔曼滤波器的无刷直流电动机转矩脉动控制系统

针对正弦波直流无刷电动机转矩纹波控制问题进行了讨论。提出了考虑转子磁链谐波影响的无刷直流电机的数学模型．在此基础上运用卡尔曼滤波器对电机磁链进行在线估计,并设计了一种转矩纹波控制系统。着重分析了卡尔曼滤波器的设计及其性能。仿真结果证明该控制系统能有效地消除转矩纹波。     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无传感器矢量控制

为实现永磁同步电机(PMSM)的无传感器控利,引入扩展卡尔曼滤波对转子位置和转速进行估计,该算法通过测量电机端电压和定子电流在线估计转子位置和速度.为提高PMSM转速估计精度,以两相静止坐标系下考虑转动惯量的PMSM实际模型为递推估计对象,搭建转速、电流双闭环的无传感器矢量控制系统.仿真结果表明,系统状态估计精度较高、运行稳定、超调小、动静态性能良好.     

基于卡尔曼滤波的永磁同步电动机滑模控制

在永磁同步电动机的控制中,用滑模控制代替了传统的PID控制,并针对传统滑模控制的抖振问题,设计了一种新的滑模控制器。经过验证,证明了所设计的新的滑模控制器在消除抖振和抗干扰问题上明显优于传统的滑模控制器和PID控制器。其次,针对具有噪声干扰的场合,在控制系统中加入了卡尔曼滤波器,根据实验结果可知,系统控制性能明显改善。