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。

基于改进滑模观测器的无位置传感器AFFSPM电机模型预测磁链控制

为了提高轴向磁场磁通切换永磁(axial field fluxswitching permanent magnet,AFFSPM)电机无位置传感器位置检测精度,同时抑制该电机的转矩和磁链脉动,该文提出一种基于改进滑模观测器(sliding mode observer,SMO)的无位置传感器AFFSPM电机模型预测磁链控制方法。首先,基于传统滑模观测器,设计边界层可随滑模面误差自调节的反正弦饱和函数,削弱系统抖振,改善系统稳态性能;接着,将扩展卡尔曼滤波器及幅值补偿环节代替单一低通滤波器,并通过内嵌二阶广义积分器的软件锁相环估算转子位置角和速度,消除位置角补偿,提高位置观测精确度;最后,将估算的转子位置角和速度反馈到模型预测磁链控制模块,完成无位置传感器控制。该文通过理论推导、仿真与实验研究验证所提出的控制策略可有效提高AFFSPM电机无传感器控制的稳态和动态性能。

基于扩展状态观测器模型与定子电阻自适应的磁链观测器及其无速度传感器应用

针对感应电机无速度传感器矢量控制下的速度辨识问题,设计了一种基于改进扩展状态观测器(extended stateobserver,ESO)的转子磁链观测器,并提出以其作为参考模型的模型参考自适应(ESO-MRAS)转速辨识方法。该磁链观测器将模型中包括转子电阻的不确定部分进行扩展状态并观测,因此对电机转子电阻变化及外部扰动具有良好的鲁棒性,并采用定子电阻在线修正和重构自适应律误差信号解决纯积分和低速区的定子电阻压降问题。在无速度传感器矢量控制系统中,与传统MRAS方法进行对比研究表明,在定子、转子电阻变化显著的大转矩低速区,该算法能够提高系统的转速动态辨识能力和转矩响应能力。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于CESO磁链观测器的模型参考自适应感应电机转速辨识

针对感应电机无速度传感器矢量控制下的速度辨识问题,设计了一种基于扩展状态观测器的闭环转子磁链观测器(CESO),并提出以其作为参考模型的模型参考自适应(CESO-MRAS)转速辨识方法。该磁链观测器将模型中不确定部分进行状态扩展并反馈补偿,是一种闭环观测器,因而对电机转子电阻变化以及外部扰动具有良好的鲁棒性,克服了传统电压转子磁链模型的纯积分和低速区的电压降问题。通过与传统MRAS的仿真比较研究,在转子电阻和转矩的大范围变化低速区,该算法能显著提高矢量控制系统的速度动态辨识能力和转矩抗扰能力。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

感应电机低采样频率的磁链观测器离散化模型研究

针对在高速运行区域感应电机全阶磁链观测器的一阶欧拉离散化模型的不稳定问题,该文提出一种基于不同参考坐标系下的改进磁链观测器离散化模型。以定子磁链和转子磁链为状态变量,根据电机静止坐标系下的定子方程与转子坐标系下的转子方程,利用离散化状态矩阵对方程进行转换处理,并设计反馈矩阵进行观测器极点配置,从而实现电机磁链状态的稳定观测。改进磁链观测器离散化模型的极点轨迹位于稳定区域内,全速度区域内的模型稳定。最后,通过系统仿真与实验,验证了改进磁链观测器离散化模型的正确性和有效性。

基于静态补偿电压模型的改进转子磁链观测器

为解决纯电压模型磁链观测器存在的积分漂移和饱和问题,常采用低通滤波器代替纯积分器。针对传统低通滤波器磁链观测方案的不足,本文提出一种改进的转子磁链观测方案,采用串联低通滤波器提取直流偏置得到理想的转子反电势,然后用可编程低通滤波器代替纯积分器,并在反电势低通滤波前补偿磁链误差。所提出的观测器可以有效消除直流偏置的影响,提高磁链观测的动态精度并改善系统的动态性能。在一台2.2kW感应电机无速度传感器矢量控制系统上对本文提出的改进转子磁链观测器方案进行了仿真和实验研究,结果验证了其正确性和有效性。

交流电机直接转矩控制系统新型闭环磁链观测器研究

针对电机参数变化与负载扰动影响电机磁链辨识结果的问题,提出了一种新型的闭环磁链观测器,通过DTC系统采样数据进行离线训练,构建了BP神经网络逆磁链模型,与电机磁链模型构成“可调整系统”,以实际电机作为参考模型,建立了具有自适应能力的新型闭环磁链观测器。新型闭环磁链观测器应用于直接转矩控制(DTC)系统中,通过电机参数变化与负载扰动仿真结果表明:系统性能优于传统DTC系统,磁链辨识精度高、转矩脉动小、转速波动小,具有较强的鲁棒性和控制精度。

基于模型参考自适应理论转子磁链观测器的设计

感应电动机是一个多变量、强耦合、非线性的控制对象,性能优良的非线性磁链观测器成了电机控制中一个非常重要的研究内容。文章基于模型参考自适应系统理论设计了转子磁链观测器的数学模型,并对所设计的模型进行了仿真分析,仿真结果验证了理论的正确性。

基于改进磁链观测器的PMSM转子位置估计方法

针对传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统低速运行磁链观测不精确、转子位置估计存在相位延迟等问题,设计了适用于全速度域的磁链观测器,并利用锁相环(PLL)技术改进了传统转子位置估计方法。提出了基于PI控制器的多模型组合磁链观测器,实现了电阻在线估计和直流偏移补偿;利用锁相环技术设计了基于复变陷波器的转子位置估计结构;最后,通过仿真和实验证明了提出的新型PLL结构能够有效地滤除观测反电势中的谐波成分,提高了转子位置估计精度。

基于反馈通道混合磁链模型观测器的定子磁场定向矢量控制

从理论上分析了定子磁场定向矢量控制的特点，对几种常见的定子磁链观测方法进行了深入地分析和比较，最后设计出一种基于反馈通道的混合磁链模型观测器，给出模型转换点的选取方法。仿真验证该模型对定子、转子电阻的鲁棒性强，模型转换过程磁链、转矩过渡平滑。

一种基于模型优化自抗扰控制的新型定子磁链观测器

磁链观测是实现高性能转矩控制的基础。针对直接转矩控制系统低速时磁链观测精度差的问题,提出了一种基于模型优化自抗扰控制的新型定子磁链观测器,以定子磁链的频率响应函数为依据,根据其幅频和相频特性分析了磁链观测对电机参数变化的敏感性。分析结果表明,按照这种思路设计的定子观测器在不同的转速和负载条件下都能达到较为理想的观测精度。

基于定子电压、电流和转速的改进的子磁链观测器模型

介绍了一种基于 U(?)I和 I-ω的混合全速度转子磁链观测器模型,用改进型积分器取代传统的积分器,并在模型中引入了磁链分量自身的反馈,从而保证磁链观测的准确性和对参数扰动的鲁棒性。文章最后给出了基于Matlab 的仿真结果,以验证系统的性能。

基于云模型零漂补偿的磁链观测器

电压型磁链观测器由于其算法简单而得到广泛应用,其中电动势零漂对电压型磁链观测器精度的影响非常大,为此提出了一种基于云模型零漂补偿的磁链观测器.首先利用反电势积分估算磁链,在此基础上计算出直流分量,并利用直流分量与云模型控制器得到电动势零漂估计值,将其作为负反馈量消除影响.通过Matlab对所设计的磁链观测器进行实验仿真,并搭建基于云模型零漂补偿的磁链观测器的永磁同步电机实验平台,仿真和实验结果都表明设计的基于云模型零漂补偿的磁链观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链,实现永磁同步电机的高性能控制.

基于电压电流混合模型的新型磁链观测器

针对传统磁链观测器存在的积分饱和及直流漂移等问题,提出一种改进的电压电流混合模型磁链观测器。通过对定子磁链观测器的理论分析,对传统电压模型积分方法进行改进并结合电流模型磁链观测器,提出了基于电压电流混合模型的磁链观测器,可以在全速范围内观测到精确的定子磁链,解决了在不同转速下,直流偏置、幅值衰减和相位偏移等问题。混合磁链观测器在中速区存在相位误差,引进补偿环节,对混合模型的输出结果进行相位补偿,降低了饱和效应引起的误差影响,提高了磁链观测器的动态性能。通过仿真对比,验证了改进混合模型磁链观测器在永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中的可行性和优越性。

无速度传感器感应电机改进转子磁链观测器

针对感应电机无速度传感器磁场定向控制系统,提出一种基于电压模型的改进转子磁链观测方法。为了有效抑制反电动势积分环节所存在的直流偏移和积分饱和问题,采用一个截止频率可根据输出频率进行自调整的低通滤波器来代替传统电压模型磁链观测器中的反电动势积分环节。然而低通滤波器的引入将会产生磁链幅值和相位的观测误差,从而导致在低速运行场合中磁链观测性能显著下降,为了解决这一问题,设计一个可以补偿磁链观测误差的补偿器。通过11kW感应电机无速度传感器矢量控制系统对所提出的改进转子磁链观测器进行了实验验证,结果证明了算法的有效性。

定子磁链观测器低通滤波器的改进

为提高传统的改进低通滤波器的动态性能,提出一种新型改进低通滤波算法。与传统改进低通滤波算法不同,新算法对定子感应电势进行相位和幅值补偿,然后再通过低通滤波获得定子磁链,有效提高了传统改进低通滤波器的动态性能,尤其是低速性能。通过理论分析,解释了新算法利用交换补偿与低通滤波环节顺序后磁链观测动态性能提高的原因,该方法在理论上能消除低通滤波器磁链动态跟踪误差。为进一步验证新算法的有效性,建立了感应电动机直接转矩控制系统仿真与实验平台。大量仿真与实验结果验证了该方法的有效性及其优良的动态性能。

基于改进闭环磁链观测器的感应电机无速度矢量控制

在无速度传感器感应电机矢量控制系统中,准确的磁链和转速信息至关重要。本文改进了基于电压、电流模型的闭环磁链观测器,在不需要转速的条件下可以准确观测转子磁链的幅值及角度,并且可以稳定运行在发电模式。在模型参考自适应系统(MRAS)理论基础上,以改进闭环磁链观测器为参考模型,电流模型为可调模型,实现了电机转速的估算。最后将改进的磁链观测器用于转子磁场定向矢量控制系统中,并在DSP实验平台上验证了方案的可行性。

基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器

为了研究异步电机矢量控制系统,本文提出了应用电流模型设计Kalman滤波转子磁链观测器的新思路。为一台模型样机设计了基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器,并设计了基于异步电机全阶模型的Kalman滤波转子磁链观测器,还迚行了对比研究,结果表明,两者的估计精度相当。可见,本文所提的基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器是有效的、可行的。由于其状态方程的维数降低,它比基于全阶方程的Kalman滤波转子磁链观测器更适宜于在线观测。

采用新型负载转矩观测器和INFORM/EMF组合式模型的永磁同步电机在全速度范围内的无速度传感器控制研究

为了使永磁同步电机的无速度传感器控制在全速度范围内稳定运行,本文提出了一种与改进型电压模型有关的机械观测器结构。本文根据不同的速度范围采用了两种不同的反馈结构,并对低速范围时的结构和稳定性进行了分析。机械观测器对转子转速、转子角度位置和负载转矩进行了估测,并用INFORM测量方式使其稳定。观测器的输出使反电动势(EMF)模型在静止和低速时稳定,因此该观测器保证了当由低速运动到高速时,较高的动态性能。进一步,观测器估测所得的负载转矩被作为速度控制器的输出端的扰动补偿量,因此,速度控制器可以被看作一个在负载下没有静态误差的普通比例系数。

基于闭环扩张状态观测器的转子磁链观测

针对转子磁链观测易受转子电阻变化影响的问题,设计了一种基于闭环扩张状态观测器(ESO)的转子磁链观测器。该观测器将电流模型和电压模型中的不确定部分与已知模型分离,扩张为新的状态变量,并将转子磁链的观测值补偿到已知模型中,形成闭环的磁链观测器。这种闭环的ESO缩小了观测对象的不确定性范围,提高了ESO的收敛速度和观测精度。不同转速下的仿真结果表明,提出的ESO对转子电阻摄动具有很强的鲁棒性。