表贴式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器会增加系统成本和测量噪声,且无法应用在一些恶劣环境.论文在研究表贴式采磁同步电机无位置传感器的控制策略的基础上,提出一种基于反电动势的位置估计方法.利用两相旋转坐标系下电机方程的反电势形式,结合前馈控制,计算出转子位置的偏差角度,再采用锁相环结构对电机的相位和速度进行估计.在电机的低速运行阶段改进锁相环结构,保证速度估计精度,并进一步改善系统动态性能.建立了永磁同步电机的仿真模型,验证了该控制方法的可行性.在STM32F103X(ARM)为主控制器的实验平台上实现了所提出的表贴式永磁同步电机无位置传感器控制方法,实验结果表明该控制方法能够准确估计出电机的转速和转子位置,估计算法简单,系统稳态精度高、响应速度快.     

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。     

低速直驱永磁同步电机的电磁场有限元分析

多极永磁同步电机在产生低速机械运动的同时提高转矩密度,并且具有较大的负载范围,从而可以直接驱动机械负载,以替代传统电机配合减速器和液力耦合器的驱动方式,摒弃了复杂冗重的减速机构.利用Ansoft/Maxwell 2D建立永磁同步电动机的有限元模型,通过拓扑形式的Modular定子结构绕线方式,对电机进行有限元分析,探究不同气隙长度对低速永磁同步电机磁通密度分布与动态转矩等其他性能的影响.     

直驱式永磁同步风电机组最大功率跟踪控制策略的研究

直驱永磁同步发电机具有直接驱动、结构简单、效率较高等优点,因而成为目前兆瓦级风电机组的主流机型之一,且市场份额有逐步扩大的趋势。以直驱式永磁风力发电系统为主要研究对象,在直驱永磁同步风力发电机(DDPMG)的运行特性基本原理基础上,建立包括风力机、直驱式永磁同步发电机及机侧变换器在内的整个系统的数学模型。应用定子磁链定向的方法,对系统进行矢量控制策略的研究,运用Matlab/Simulink建立了直驱永磁同步发电系统仿真模型,对风速阶跃变化时机组运行情况进行了仿真,结果验证了所建模型的合理性及控制策略的正确性和可行性。     

永磁同步电机调速系统鲁棒电流预测控制北大核心CSCD

为了增强永磁同步电机调速系统电流预测控制的鲁棒性,提高调速性能,提出了一种永磁同步电机非线性电流预测鲁棒控制策略。首先,将含扰动误差项的永磁同步电机非线性数学模型利用前向欧拉公式转换为离散数学模型,在此基础上利用复合积分终端滑模观测器估计非线性模型的未知扰动项,并通过最优控制理论完成预测电流最优控制作用转化,构建模型预测电流控制环路;再结合预估器及自适应控制思想,对环路输入输出辨识校正,提高延迟补偿的精确性,从而达到增强系统鲁棒性和快速跟踪性的目的;最后,通过仿真与半实物实验验证了控制策略的有效性。     

永磁直驱小型风力发电系统的并网控制

针对永磁直驱小型风力发电系统进行了控制算法研究.该系统包括一个三相不可控整流桥、一个BOOST升压斩波电路和一个三相逆变器,系统最大功率跟踪通过对BOOST电路的控制来实现,三相并网逆变器采用有功与无功的解耦矢量控制调节并网功率因数,最后设计了一个5kW的风力发电系统进行试验,试验结果验证了算法的正确性和可行性.     

表面贴装式永磁同步电机弱磁控制策略的研究

研究表面贴装式永磁同步电机的弱磁控制策略,提出了一种修正电流设定值的方法.该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算.电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到.设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向...     

无速度传感器的表面式永磁同步电机无源控制策略

针对高性能的表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统,考虑电机实际运行过程中逆变器非线性因素对传动系统的影响,推导出考虑逆变器的SPMSM系统统一端口受控耗散哈密顿数学模型。基于能量成形方法和端口受控耗散哈密顿系统原理,设计SPMSM驱动系统的无源控制器,利用带扩张状态观测器的自适应滑模控制设计速度调节器,得到??轴期望的电流并实现转速的估计,逆变器非线性扰动由扩张状态观测器进行补偿。仿真结果表明,所提出方法实现了较高的速度估计精度,使调速系统具有优良的动、静态性能。     

基于反馈线性化的永磁同步电机模型预测控制

提出一种基于反馈线性化和模型预测控制(MPC)策略的永磁同步电机(PMSM)控制方案.运用微分几何理论讨论了非线性PMSM模型可进行反馈线性化的充分必要条件,并将其转换为新坐标空间中的线性模型;分析了MPC原理和对系统约束条件的处理方法.针对获得的PMSM线性模型,分别采用MPC和状态反馈极点配置方法设计了控制器.在有...     

机载直驱式机电作动器的伺服控制器设计研究

以高性能数字信号处理器(DSP)和高集成度复杂可编程逻辑器件(CPLD)为核心,为直驱式双余度机电作动器(EMA)设计了伺服控制器.首先对直驱式EMA及其控制系统的总体结构及工作原理进行了介绍;接着对控制器硬件,包括控制电路以及功率电路进行了详细设计;然后基于磁场定向的矢量控制,给出了位置、速度、电流三闭环控制方案,并对EMA所用的六相双绕组永磁同步电机进行了电流均衡性控制;最后,对所设计的控制器进行了实验验证.实验结果表明,控制器设计方案具备可行性和实用性.     

无速度传感器永磁同步电动机反推控制

利用永磁同步电动机定子交轴电流和转速方程构造降维线性Luenberger观测器来获得电动机的转速,观测器简单易行,通过特征值的配置可以获得快速的收敛速度.采用新颖的非线性控制策略———Backstepping———来设计速度跟踪和电流控制器,系统具有快速的速度跟踪和转矩响应.给出了系统的稳定性证明,并通过Matlab仿真,验证了系统设计的有效性和可行性.     

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...     

永磁同步电机模型预测转矩控制简化控制策略

传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)遍历逆变器生成的全部7个电压矢量, 计算负担较大.当转矩误差较小时, 零电压矢量利用率较高, 则可当转矩误差位于阈值范围, 电机系统直接输出零电压矢量, 否则,依然遍历7个电压矢量, 并给出阈值确定方法. 基于上述策略, 本文增加了6个定子磁链扇区位置约束, 将转矩误差大于阈值时的备选电压矢量降至4个, 并增加磁链扇区数目至12个和磁链误差约束, 进一步减小备选电压矢量. 仿真结果表明, 提出的3种简化策略控制下, 永磁同步电机系统运行正常, 控制性能与传统模型预测转矩控制基本相当,平均开关频率分别降低至77.48%, 77.09%和76.12%, 平均遍历电压矢量个数分别降低至58.29%, 32.86%和29.14%.实时性实验结果表明运行时间分别减小至57.70%, 32.96%和29.48%.     

基于广义超螺旋算法的无速度传感器永磁同步电机有限时间速度控制

针对三相表贴式永磁同步电机,本文首先根据广义超螺旋算法(GSTA),设计出广义超螺旋观测器,能够估计电机的转子位置和转速.然后基于上述设计的广义超螺旋无速度传感器,结合有限时间控制理论,设计出有限时间速度控制器,可以实现基于无速度传感器下的有限时间速度调节.通过仿真和实验验证了上述方法的有效性.     

永磁同步电动机新型自适应滑模控制

永磁同步电动机(PMSM)是多变量、强耦合、非线性时变系统, 对外界干扰及内部参数摄动较为敏感, 为提高系统的鲁棒性, 本文提出一种基于非线性滑模面的自适应滑模变结构控制方法. 根据复合非线性反馈控制理论, 为PMSM滑模控制系统设计非线性滑模面, 通过实时改变控制系统的阻尼系数来提高PMSM伺服系统的瞬态响应性能. 在PMSM伺服系统外界扰动及内部参数摄动的上下界未知的情况下, 采用自适应参数校正律来调节控制增益的大小, 改善了系统的抖振现象. 此外, 对电机的电流及转速进行了饱和限制, 使得所设计的伺服控制系统可用于大范围的位移跟踪. 仿真结果表明, 与基于线性滑模面的控制器相比较, 本文所设计的基于非线性滑模面的自适应滑模控制器使得电机转子位移能够更快且无超调的到达给定值, 且系统的抖振现象明显减弱.     

低计算复杂度的永磁同步电机多步预测电流控制

传统的永磁同步电机模型预测电流控制策略仅在一个采样周期内寻优,难以避免陷入局部最优问题,而多步预测会增加预测次数,计算复杂度成倍增长.为此,提出一种低复杂度的永磁同步电机三步电流预测控制策略.首先,在延时补偿的基础上,两步预测结合三矢量电压控制和最优占空比电压控制,三步预测保持与两步预测相同的电压矢量,然后由代价函数选...     

永磁同步电机系统的无速度传感器研究

为了提高永磁同步电机系统的抗干扰能力,提出一种无速度传感器方法,用于速度辨识.将滑模(SM)变结构控制与模型参考自适应系统(MRAS)方法相结合,选取电机本体作为参考模型,利用逆变器输出的电压和电流,构建基于磁链方程的可调模型,利用两模型误差运用SM变结构方法辨识速度.在Matlab仿真平台对无速度传感器方法进行了分析,研究结果表明:所提出的无速度传感器方法具有较好的动静态性能,可以实现对速度的准确辨识.     

内埋式永磁同步电机驱动系统的弱磁控制

针对内埋式永磁同步电机(IPMSM)系统高频运行困难这一问题,提出了一种基于交轴电压的弱磁控制方法.该方法基于磁场定向控制,运用交轴电压控制直轴电流,将交轴电压的期望值与反馈值作差,计算得到弱磁电流误差信号,对其进行PI运算得到弱磁电流.由于在重负载时直流母线电压急剧下降,引入定子空间电压矢量的有效工作时间这一变量来闭环调节所得到弱磁电流,从而实现重负载情况下的弱磁控制.建立了内埋式永磁同步电机系统仿真模型,验证了算法的正确性.将所提出的弱磁控制方法应用变频空调压缩机控制系统中,开发了基于STM32F103R8T6ARM的弱磁控制系统实验平台,实验验证该控制算法可显著提高IPMSM的弱磁转速范围.     

永磁同步电机MTPA预测控制方法研究

为了充分利用永磁同步电机（PMSM）的磁阻转矩,提出了一种PMSM最大转矩电流比（MTPA）预测控制优化方法。该方法在建立PMSM调速系统电磁转矩离散预测模型的基础上,重点研究了其MTPA优化的内在机理与典型问题。进而构建了一个以电磁转矩跟踪、MTPA优化以及系统限流保护为目标的预测控制价值函数,该价值函数可以在线自适应地识别出PMSM调速系统的动、稳态情况,并根据相应的识别结果重点突出各个优化目标项,从而实现PMSM调速系统的全局最优控制。Matlab/Simulink仿真结果表明,该方法有效地提升了PMSM调速系统的运行效率,同时其保留了预测控制多目标优化、高动态响应等控制优势。此外,在实现MTPA优化控制时该方法对电机参数的变化展现出较强的鲁棒性。     

基于永磁同步电动机的矿用电机车调速系统设计

针对采用传统直流调速系统的矿用电机车在实际运行过程中存在维护量大、故障率高等问题,设计了一种基于永磁同步电动机的矿用电机车交流调速系统。该系统以TMS320F28335为控制核心,配合电流采样、转速测量等外围电路,采用直接转矩控制策略,实现了对电机车的高精度控制。实验结果表明,该系统调速性能良好、动态响应速度快、维护量低。