基于虚拟电压注入的闭环磁链观测器的感应电机无速度传感器矢量控制系统

多年来,感应电机无速度传感器矢量控制系统在低同步转速区域的不稳定问题一直没有得到解决.该不稳定问题由系统状态变量不能观、极点分布不稳定以及电机参数鲁棒性弱共同导致.当且仅当三个问题被同时解决时,低同步转速区域的不稳定问题才能够得到解决.该文以经典的闭环磁链观测器为基础,采用虚拟电压注入法改进其低速稳定性.与传统高频/低...     

无速度传感器感应电机降阶磁链观测器方法及实现

以感应电机模型为基础的传统磁链观测是开环概念下的估计方案,缺乏对各种干扰进行抑制的机制,且在低速运行的再生制动模式下,会存在一个不稳定的工作区域。对此研究一种基于电机反电动势偏差对磁链观测进行修正的新型无传感器降阶磁链观测器,通过对误差反馈矩阵的设计改善了磁链观测性能,具有闭环观测特性。在对磁链观测模型的李雅普诺夫线性化理论分析基础上,提出采用低通滤波器计算得到转子磁链幅值,可保证在整个转速范围内,包括低速再生制动模式下的稳定运行。仿真和实验结果验证理论分析和给出方法的有效性。     

基于扩张状态观测器的感应电机转子磁链观测

感应电机调速控制中的一个关键问题是如何克服转子电阻不确定的影响，准确地观测转子磁链。该文采用扩张状态观测器的方法，提出了一种新的转子磁链观测器。对电机方程中的定子电流动态方程进行整理，把包含转子电阻的不确定项综合在一起，并扩张成一阶新的状态，与原方程组成增广一阶的系统。对于新的系统，应用扩张状态观测器观测出原系统的不确定部分，使系统确定化，最后得到准确的转子磁链观测值。高速和低速下的仿真结果都表明该文的方法对转子电阻的变化具有极强的鲁棒性，可以在转子电阻不确定时对转子磁链进行准确观测。     

单相感应电机无速度传感器矢量控制系统

通过分析不对称单相感应电机(SPIM)在不同形态下的数学模型,解决了椭圆形磁场和电机不对称运行的问题。通过电压和电流混合模型磁链观测器计算转子磁链,并进一步计算转子磁链位置和转子转速。在三桥臂逆变器基础上,进行了基于转子磁场定向的不对称SPIM无速度传感器矢量控制仿真,验证了该控制系统的可行性与有效性。     

基于改进电压模型的感应电机无速度传感器矢量控制

磁链和转速信息直接影响矢量控制的动态特性。基于传统电压模型,设计了一种改进的磁链观测器和转速估算方案。利用低通滤波器替代积分器,消除了积分环节对磁链观测的不利影响;利用磁链参考值补偿观测误差,保证磁链观测的准确性。为消除测量噪声和随机扰动的影响,引入同步角频率的误差校正项和滤波环节,通过滑差迭代更新的方式保证参数估算的准确性。仿真和DSP电机对拖试验平台验证了改进方案的有效性。     

一种高性能感应电机无速度传感器矢量控制策略

针对传统感应电机电压模型磁链估计算法存在积分初值问题与直流漂移问题,提出了一种改进型磁链估计算法,采用带通滤波器代替纯积分环节,并加入带有自适应磁链幅值估计器的补偿环节来补偿带通滤波器所引入的磁链幅值和相位误差。对该算法所需的各个参数的影响进行了深入研究,给出了参数的选择方法。结合一种简单实用的转速估计方法,提出了一种新型高性能感应电机无速度传感器矢量控制策略。仿真和实验结果表明,该控制策略动态和稳态性能良好,在宽调速范围内有效地解决了定子反电动势积分时存在的积分初值问题与直流漂移问题。     

一种改进定子磁链观测的三相感应电机控制系统

定子磁链大多采用反电动势积分而得,反电动势的初值和偏置会导致积分结果存在严重偏差。通过分析三相感应电机定子电压、反电动势、定子磁链的幅值和相位关系,提出了一种新的定子磁链计算方法,该方法原理简单,易于实现,计算量小。通过仿真验证了该方法的可行性与有效性。     

基于离散化组合磁链模型的感应电机无速度传感器控制

矢量控制系统的关键在于能否实现对磁链的准确定位。为此,针对传统的电压、电流型磁链观测器各自的优缺点和适用范围,提出了一种电压电流组合型磁链观测器。通过比例积分控制实现电压、电流模型的平滑切换。采用梯形法对该组合磁链模型进行离散化处理,实现了感应电机矢量控制系统的数字化。搭建基于DSP28055的物理试验平台,试验结果表明了该方法的有效性,验证了该组合模型在感应电机矢量控制系统中的可行性和优越性。     

基于改进混合模型转子磁链观测器的异步电机无速度传感器控制

针对异步电机无速度传感器控制由于估计转子磁链不准确导致控制精度不佳的问题,提出了一种改进的混合模型转子磁链观测器设计方法。首先,介绍了常规的异步电机磁链观测方法,并借助异步电机的复矢量模型和特征函数详细分析了常规Gopinath型转子磁链观测器存在的主要问题。其次,为了解决常规磁链观测器存在的缺点,提出了一种改进的特征函数设计方法,进而得到了一种改进的混合模型转子磁链观测器。再次,基于特征函数和频率响应函数,进一步对比研究了常规Gopinath型转子磁链观测器和所提改进的混合模型转子磁链观测器的参数灵敏性。最后,利用所提混合模型转子磁链观测器的磁链观测结果和锁相环,实现了异步电机的无速度传感器控制。基于StarSim和YXSPACE-SP2000平台的对比实验结果,验证了所提混合模型转子磁链观测器的参数鲁棒性,同时也验证了所提无速度传感器控制策略的有效性。     

Analysis of rotor slotting saliency in induction motor sensorless control

This paper deals with induction machines study by Finite Element Analysis (FEA) for position sensorless control drives based on rotating voltage carrier injection. It focuses the analysis of the rotor slotting saliency, under the variations of: (1) supply of the machine (both the high frequency rotating voltage carrier and the fundamental frequency supply), (2) reference flux of the drive, (3) load torque, and (4) rotor geometry design. The relative spatial harmonic of the stator inductance space-vector responsible for the rotor slotting effect has been chosen as an index for evaluating the response to the high frequency carrier. A methodology for retrieving the stator inductance space-vector from a FEA is proposed as well. Results of the variation of the rotor slotting spatial harmonic of the stator inductance with the carrier frequency, the rotor flux linkage, the load torque and the rotor geometry are presented.     

无速度传感器异步电机矢量控制系统的改进研究与仿真

以异步电机矢量控制的基本方程式为基础,构建了一个无速度传感器矢量控制系统。系统采用了改进积分型转子磁链估算模型。根据模型参考自适应方法的原理,提出一种改进的速度估算法。并利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真,仿真结果验证了采用的速度估算方法是正确的。     

Deadbeat flux level control of direct-field-orientedhigh-horsepower induction servo motor using adaptive rotor flux observer

A method for the deadbeat flux level control of direct-field-oriented high-power induction servo motor drives has been developed that employs an adaptive rotor flux observer. The observer is a full-order type and is used not only in the direct-field-oriented controller, but also to determine the stator and rotor resistances of the servo motor. The observer reduces the sensitivity of a deadbeat controller to fluctuations in the motor parameters. The main advantage of this method is that it improves the efficiency of an induction servo motor without sacrificing dynamic performance. This paper describes the method as well as the fundamental characteristics of the system derived from experimental and simulation results     

矩阵变换器驱动感应电机转矩和转子磁链控制

提出了一种新型的基于感应电机状态方程的矩阵变换器驱动感应电机直接转矩和转子磁链控制方法,将传统直接转矩中的定子磁链控制替换为转子磁链控制,可以得到比传统直接转矩更高的输出转矩.将滑模变结构控制策略引入到矩阵变换器驱动感应电机直接转矩和转子磁链控制中,设计了基于加速度型趋近律的控制律,并直接在静止坐标系下进行运算,不需要传统控制中的坐标变换,采用光滑函数代替常规符号函数,从而达到快速趋近滑模面且具有低抖动的效果.结合矩阵变换器双空间矢量调制方法,并将矩阵变换器过调制方法用于感应电机直接转矩控制中,达到矩阵变换器开关频率恒定和电机快速转矩响应的目的.实验结果验证了该方法的正确性和有效性.     

异步电动机无速度传感器的矢量控制

对交流异步电动机无速度传感器的矢量控制进行了综述 ,分析了几种控制方案的原理 ,指出了它们各自的优点与不足 ,并就今后的研究发展方向提出了一些设想     

Stator-flux-oriented sensorless induction motor drive for optimumlow-speed performance

For high-performance AC drives, the speed-sensorless vector control of induction motors has received increasing attention from the standpoints of cost, size, noise immunity, and reliability. This paper presents the speed- and voltage-sensorless drive of vector-controlled induction motors for general-purpose drive applications. The rotor speed is determined by the difference between the synchronous angular frequency and the estimated slip angular frequency, which is estimated by the detected stator current and the stator-flux reference. To improve the low-speed drive characteristics, accurate applied-voltage calculation is proposed under considerations of the compensations for the quantization error in the digital controller, the forward voltage drop of switching devices, and the dead time of the inverter. The experimental studies show the improved drive characteristics     

基于自适应理论的新型无速度传感器转速估算法

阐述了一种利用PI控制来直接消除估算转速和实际转速误差的自适应估算转速法。在高速时,其动态和静态性能较好,估算转速能与实际转速基本重合;在低速时,整个系统性能稳定,估算转速也能实时跟随到实际转速。     

RFNN controlled sensorless induction spindle motor drive

A sensorless induction spindle motor drive using synchronous PWM (SPWM) and dead-time compensator with recurrent fuzzy-neural network (RFNN) speed controller is proposed in this study for advanced spindle motor applications. First, the operating principles of a new type SPWM technique and the circuit of dead-time compensator using field-programmable gate arrays (FPGA) are described. Then, a speed observer based on a modified Luenberger observer is adopted to estimate the rotor speed. Moreover, since the control characteristics and motor parameters for a high-speed induction spindle motor drive are time-varying, an RFNN speed controller is developed to reduce the influence of parameter uncertainties and external disturbances. In addition, the RFNN is trained on-line using a delta adaptation law. Finally, the performance of the proposed sensorless induction spindle motor drive system is demonstrated using some simulated and experimental results.     

An adaptive sliding-mode observer for induction motor sensorless speed control

An adaptive sliding-mode flux observer is proposed for sensorless speed control of induction motors in this paper. Two sliding-mode current observers are used in the method to make flux and speed estimation robust to parameter variations. The adaptive speed estimation is derived from the stability theory based on the current and flux observers. The system is first simulated by MATLAB and tested by hardware-in-the-loop. Then, it is implemented based on a TMS320F2812, a 32-bit fixed-point digital signal processor. Simulation and experimental results are presented to verify the principles and demonstrate the practicality of the approach.