初级绕组分段永磁直线电机段间推力优化控制

为克服初级绕组分段永磁同步直线电机(PWS-PMLSM)动子在定子段间运行中存在的推力波动,提高电机的动态响应能力,结合双逆变器交替供电模式提出了一种复合控制方法。利用有限元方法分析了动子出入定子段过程中各定子电磁参数的变化规律,从而建立了PWS-PMLSM的数学模型。依据电机模型,分析了段间推力波动产生的机理,提出了定子段间电流同步跟踪策略来减小各段间电流差异,但此方法依赖于极高的电流响应速度,因此又结合改进的PWM预测控制方法来提高电流调节速度,实现段间电流同步控制。段间电流同步跟踪结合改进PWM电流预测控制方法可以有效抑制PWS-PMLSM段间推力波动,提高系统动态性能。对所提算法进行了仿真和实验验证,并取得了良好的效果。     

初级绕组分段PMLSM段间损耗最优控制

文章针对于初级绕组分段永磁同步直线电机(PS-PMLSM)的工作特点,提出了一种基于双逆变器交替驱动模式下的段间损耗优化供电控制策略。当动子出入相邻两段定子过程中,依据动子与各定子段的耦合程度,利用拉格朗日条件极值法分别为每段定子提供不同大小的驱动电流,其意义在于可进一步减小在此过程中的电阻损耗提高了系统效率,同时还保持了平稳的段间推力。最后,通过仿真与实验对提出的方法进行了验证。     

凸极式永磁无刷直流电机无位置传感型瞬时转矩观测

电磁转矩的准确观测是实现永磁无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)直接转矩控制(direct torquecontrol,DTC)的关键。另外,有些BLDCM还具有一定的凸极现象,增加了电磁转矩观测的难度。为此,该文针对凸极式BLDCM-DTC驱动提出一种无位置传感器型电磁转矩观测器。该观测器利用BLDCM定子电流状态方程构建一个转子反电动势自适应的定子电流观测器,利用自适应机制推导出转子反电动势辨识值;根据辨识的转子反电动势,采用锁相环输出平稳的转子位置角观测值;基于该观测角,计算出电磁转矩,实现凸极式BLDCM-DTC系统平稳运行。实验结果表明,所提观测器观测的电磁转矩与实际值非常接近;无位置传感器DTC系统动态响应迅速,稳态运行平稳,最低运行转速可达33 r/min。     

分段供电双三相永磁同步直线电机电流解耦与扰动抑制

为减少电机输入端电压和驱动变流器容量,长定子永磁同步直线电机常采用定子分段方式供电,但是定子分段永磁同步直线电机会产生定子电感不平衡并导致电流耦合、动子过分段造成反电动势扰动和推力波动等问题。首先,推导了分段供电双三相直线电机电流控制环中电感不平衡导致的电流耦合和反电动势扰动的表达式,设计了一种反馈解耦补偿器对电流进行解耦,采用动态相对增益矩阵（DRGA）对参数失配下的解耦程度进行分析。在此基础上,设计一种二阶滑模扰动观测器,对由过分段导致的反电动势扰动与电机参数失配进行补偿,增强了电流环的抗扰特性,实现了精确的电流跟踪,有效降低了电机的推力波动。实验结果验证了电流解耦与扰动抑制有效性。     

基于假设坐标系法的长定子直线同步电机无速度传感器算法

针对长定子直线同步电机的牵引控制提出了一种无速度传感器算法。该算法根据假设坐标系与实际动子坐标系之间的角度偏差来构造扰动观测器来观测假设坐标系中的反电动势值,并利用反电动势通过反三角函数获得角度偏差,通过修正这一偏差来获得动子位置和速度信息。整套算法在IOWorks环境中开发,并在基于VME总线的控制系统中进行实验。实验结果表明本算法能够很好地估算出动子的位置和速度信息。     

分段式永磁直线同步电动机有限元分析

为了研究提升系统的分段式永磁直线同步电动机(PMLSM)的运行特性,首先建立了其稳态有限元分析模型,分析了不同动子位置时电机的磁场分布,计算了不同动子位置、不同电枢电流时电机的静态力-位移-电流特性,得到电磁参数随动子位移及电枢电流的变化曲线;然后建立了分段式PMLSM的时步有限元分析模型,对分段绕组两两并联供电方式下,起动过程的动态特性进行了计算,得到动态过程中电枢电流、感应电动势、电磁力、动子运行速度、位移等物理量随时间变化过程.经实验测试验证了分析结果的正确性.     

初级分段永磁直线电机段间无传感器控制研究

段间区域位置和速度估算是初级分段永磁直线电机无传感器技术的难点。在段内区域反电势观测方法的基础上,提出利用双段定子的合成反电势进行段间区域位置估算的方法。针对常规速度估算方法在段间区域产生波动的问题,构建了基于电机动力学方程的全阶Leunberger速度观测器,并通过仿真和实验研究,验证了所提出的无传感器方法在段内区域和段间区域都具有较高的精度。     

基于扩展反电动势法的长定子直线同步电机无速度传感器控制研究

针对长定子直线同步电机高速运行时,机械传感器无法准确地获得转子位置和速度信号的问题,研究了一种适合在长定子直线同步电机中应用的扩展反电动势法无速度传感器控制策略。基于长定子直线同步电机的数学模型,分析了扩展反电动势法用于长定子直线同步电机无速度传感器控制的鲁棒性。仿真和实验结果证明了基于锁相环的扩展反电动势法无速度传感器控制能够实现高速时电机的无速度传感器闭环控制,并且此方法对电机参数变化具有较强的鲁棒性。     

基于霍尔和锁相环的改进型PMSM转子位置估计

为克服开关型霍尔传感器获取的转子位置精度低,无法实现精确控制的问题,研究了一种基于霍尔和锁相环的改进型PMSM转子位置估计方法。该方法包括霍尔信号前馈、反电动势估算和相位跟踪器三个部分。将霍尔信号作为前馈量输入到相位跟踪器中,提高响应速度与电机低速时的估计精度,利用定子电路模型估算出反电动势并将其输入到相位跟踪器中,考虑到电机运行过程中定子参数变化、气隙不均匀和传感器误差,采用解耦双同步参考系锁相环作为相位跟踪器对反电动势的基波相位进行跟踪。实验表明,与传统插值法对比,该方法可以有效跟踪到反电动势的基波相位,提高转子位置的估计精度。     

带定位力补偿的扩张观测器磁通切换永磁直线电机无位置传感器控制策略

为了提高磁通切换永磁直线(LFSPM)电机无位置传感器控制性能,同时针对该电机双凸极结构引起的定位力较大的缺陷,提出一种带有定位力补偿的扩张观测器无位置传感器控制策略。首先,建立合成反电动势模型,研究通过将反电动势估算值反馈引入到定子电流观测计算中的动子位置估算方法,同时为提高观测精度,将两相静止坐标下电流状态方程的反电动势作为系统干扰,通过扩张状态观测器进行准确估计,并采用归一化的正交锁相环来获得动子位置信息,在此基础上,给出自适应滑模速度控制器的设计方法,利用电流谐波注入法对观测的定位力进行前馈补偿,以便消除因定位力时变引起的动子速度和位置估算稳态误差,提高滑模控制抗扰性能。仿真结果表明,系统扰动观测值在能够快速准确地跟踪实际值的同时进一步抑制位置估算误差,基于AD5435半实物装置搭建硬件电路,实验结果进一步验证了所提方法的有效性,实现了LFSPM电机在不同工况运行条件下的无位置准确跟踪。     

基于复系数滤波反电势观测器的永磁同步电机无位置传感器控制

在众多无位置传感器控制方法中,低通滤波反电势观测器结构简单,参数整定容易,易于编程实现。但是该方法估计出的反电势会产生相位滞后,在估计永磁同步电机转子位置时即使进行了相位补偿,依然会存在较大的位置估计误差。针对这一问题,提出一种复系数滤波反电势观测器。该观测器只有一个参数需要调节,对于内置式和表贴式永磁同步电机具有统一的表达形式。此外该反电势观测器具有复系数滤波器的特点,在中心频率处无幅值衰减和相位滞后,可以不失真地提取出反电势信息。接着使用正交锁相环来处理获得的反电势信息,估算出电机的转子位置和速度。实验结果验证了该算法的有效性和可行性。     

基于线间反电动势的无刷直流电机转子位置估算

在对传统的反电动势过零法和转子磁链G函数法估算转子位置分析的基础上,提出了一种利用线间反电动势过零原理并构造F函数来对转子位置进行估算的全新方法,并用于无位置传感器无刷直流电机控制。对线间反电动势过零检测与转子位置信号之间的对应关系进行了深入的分析,揭示了每一个线间反电动势的过零点即为对应的换相点。利用线间反电动势的倒数构造F函数来估算换相时刻。仿真结果表明,提出的转子位置估算方法计算简单方便,具有较高的精度,可以在全速范围内实现对转子位置的准确估算。     

单相开路故障下五相直流无刷电机无位置传感器控制

为了增强五相电机驱动系统的可靠性和容错能力,对五相永磁无刷直流电机在单相开路故障下的无位置传感器控制技术进行了研究。引入一种新颖的五相电机开路模型,实现了在单相开路故障下的场定向控制及载波脉宽调制。并在此基础上,采用滑模观测器估算五相电机的基波反电动势。然而当五相电机开路在故障模式下运行时,三次谐波绕组及逆变器非线性等因素引起观测反电动势含有较强的抖震谐波。采用了一种改进型复系数滤波器,并取代了传统一阶低通滤波器,对观测反电动势基波分量进行无失真滤波,改善位置观测精度和无位置控制电机动态性能。在实验平台上实现了单相开路模式下的无位置控制技术,验证了其的有效性。     

基于反电动势的无刷直流电机无位置传感器控制技术综述

利用反电动势估计无刷直流电机转子位置,取代传统位置传感器,可提高系统可靠性,拓宽无刷直流电机应用范围。详细介绍了各种基于反电动势的转子位置检测方法基本原理和研究现状,并比较了它们的优缺点。     

外转子无刷直流电动机无位置传感控制技术研究

在详细介绍传统"反电势法"无位置传感控制技术的基础上,提出了一种改进的"反电势法"。该方法检测转子位置准确、电机可调速范围宽,最后搭建实验平台并用实验结果验证了该方法的正确性和可行性。     

基于 PLL 自适应滑模观测器的 PMSM 无传感器控制

针对传统滑模观测器无传感器控制方法反电动势基波中高频谐波含量高、抖振严重以及转子位置估计误差大等问题, 提出了一种锁相环结构(PLL)自适应滑模观测器永磁同步电机无传感器控制方法。 首先,在满足 Lyapunov 稳定性的前提下,推 导并建立了反电动势的自适应律,通过构造自适应滑模观测器,使得反电动势观测误差迅速衰减;同时采用带有消除旋转影响 环节的锁相环得到转子位置,消除了转速变化的影响,进一步提高了观测精度;最后,在一台 2. 9 kW 表贴式永磁同步电机上进 行了实验验证。 实验结果表明,该方法有效地抑制了滑模抖振,降低了反电动势中的高频谐波,提高了转子位置的观测精度。     

基于改进反电势积分的永磁同步电机位置检测

针对传统反电势积分法在永磁同步电机无位置传感器位置检测中存在的积分初值问题和易引入直流偏量问题,提出了一种基于自适应补偿算法的改进积分器的转子位置检测方法,其利用理想的定子磁链与反电动势正交这一事实,对定子磁链进行估测和修正,若估测的定子磁链发生畸变,该正交性随即被破坏,所以可将正交偏差量经过调节器后作为补偿信号反馈回磁链估计通道,经这种自适应补偿后,很好地解决磁链估计中出现的积分初值问题和直流偏移问题,从而可准确估算出电机转子位置。仿真和实验不仅验证了该方法的有效性,也对其与传统反电势积分法进行了比较研究。实验结果表明,经自适应补偿的反电势积分法能在宽转速范围内准确估算出电机转子位置。     

低频信号注入法的永磁同步电机无速度传感器控制

针对永磁同步电机（PMSM）无速度传感器矢量控制方法中低速时反电动势过小,无法获得准确的估计转速的问题,采用在d轴注入低频定子电流的方法来估计电机转速。仿真结果证明了该无速度传感器估算方法在永磁同步电机低速运行中的正确性和有效性,并且具有控制结构简单且对参数误差不敏感的特点。     

电动汽车上无传感器BLDCM的起动控制

以某型号家用电动汽车的设计制造为研究背景.研究了作为动力系统的无传感器无刷直流轮毂电机(BrushlessDC Motor,简称BLDCM)的起动控制策略.提出了基于反电势法的转子位置检测方法和三段式起动控制方法,并根据实际电机控制实验对上述方法进行了改进.取得了良好的控制效果.