基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机无传感器控制

提出一种基于扩展反电势估算的内插式永磁同步电动机(IPMSM)无传感器控制策略,拟用于永磁无轴承电机地无位置/速度传感器运行。定义了包含传统反电势及定子电感位置信息的扩展反电势(Extended EMF,EEMF),以此建立静止坐标系中的IPMSM新型数学模型。通过滑模观测器对两相静止坐标系中分量EEMF的估算检测出转子的空间位置;基于Lyapunov函数分析观测参数的收敛性;采用模型参考自适应算法得到了转子的估算速度。实验运行验证了该无传感器控制策略的有效性。

飞机电动环控用高速电机全速域无位置控制稳定性分析

以飞机电动环控用高速永磁同步电机(High-speed permanent magnet synchronous motor,HSPMSM)控制系统为研究对象,考虑到HSPMSM无传感器控制的研究主要集中在算法实现和转子估计误差消除方面,本文提出了一种基于小信号分析的无传感器全速控制全局稳定性分析和参数设计方法。该方法在扩展反电动势法的基础上设计了位置估计环的参数,并建立了位置估计环和速度环的参数对系统稳定性的影响。其次,本文使用根轨迹来设计I/f控制能够运行的最高转速和扩展反电动势法能够运行的最低转速,以确定算法切换的稳定转速。同时分析了电机参数在高温下的灵敏度。最后,在45 kW、4000 r/min表贴式HSPMSM上进行了全速域电动环控实验。结果表明,本文设计的回路参数和切换转速具有更好的动态和稳态性能,参数的灵敏度与理论分析一致,为HSPMSM的全局参数设计和灵敏度分析提供了可行的思路。

基于VBR的永磁同步电机节点建模方法研究

大规模电力电子分布式电源与电力电子装置的接入将使电网特性逐渐电力电子化,进行电磁暂态仿真时,将电机模型采用节点法进行建模可以将其作为1个电路元件对整个电力电子系统整体进行建模仿真,提高了仿真效率。voltage-behind-reactance(VBR)建模方法通过将电机建模为电阻–电感–反电势的节点模型,具有直接的电机–外电路接口,但是该方法并不适用于转子结构不对称的凸极式永磁同步电机。针对该问题,文章首先推导基于扩展反电势的凸极式永磁同步电机的数学模型,并提出一种隐显式混合数值积分方法以解决该模型扩展反电势微分项求解的问题。对比了多种建模方法的准确性及运行效率,仿真结果表明,所提模型具有较高的仿真精度与运算速度,且在较大的仿真步长也能够保持稳定,可以准确、高效地应用于包含凸极式永磁同步电机的电力电子系统暂态仿真。

非奇异终端滑模观测器的IPMSM无源控制

在内置式永磁同步电动机(IPMSM)静止坐标系数学模型定义的扩展反电势基础上,提出了一种基于非奇异终端滑模观测器的IPMSM无传感器控制策略。通过构造滑模观测器,定义非奇异终端滑模面,设计滑模观测器控制律估计出电机反电动势,利用锁相环跟踪算法获取转子位置和速度信息,抑制了滑模固有的抖振现象,避免常规滑模观测器由于低通滤波所产生的相位滞后,提高了转子位置与速度的估算精度。利用最优转矩控制方法得到期望的d轴和q轴电流,并在IPMSM的端口受控哈密顿(PCH)系统数学模型基础上,采用互联和阻尼配置的能量成形方法,设计了无源控制器得到两相同步旋转坐标系下的电压分量,控制器计算量小、便于实现。仿真结果验证了方法的有效性。

内插式永磁同步电机无速度传感器控制

为实现内插式永磁同步电机包含零速在内的全速度范围内无转子位置/速度准确检测,提出了一种无传感器复合方法。在高速范围,通过对扩展反电势的估算以得到转子位置和速度,低速时采用高频信号注入法进行转子位置检测。仿真研究结果表明,两种方法的结合既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度,也能保证高速运行时较快的动态响应,适合于全速范围内电机的无传感器运行。

基于滑模观测器的高速磁浮无传感器控制

常导电磁吸引型磁悬浮列车在高速运行时采用双端供电的供电模式。针对磁悬浮列车采用双端并联供电的特殊模式,设计了基于滑模观测器的无传感器控制策略。本文首先建立了在双端供电模式下长定子直线同步电机的数学模型,并根据给定电流与反馈电流间的误差设计了滑模观测器,然后由该误差来重构电机的扩展反电势。最后通过正交锁相环技术,提取扩展反电势中的转子位置信息,实现无传感器控制。在Simulink中搭建了仿真模型,并通过半实物仿真平台进行验证,仿真结果证明该控制策略是有效可行的。

一种IPMSM无位置传感器系统设计的新方法

针对内置式永磁同步电机IPMSM(interior permanent-magnet synchronous motor),本文给出一种新的无位置传感器系统设计方案。由转子永磁磁链角的估计值和同步坐标系下定子磁链的代数模型得到定子磁链的估计值,经旋转变换后与静止坐标系下由定子电压、电流积分模型得到的定子磁链进行比较形成反馈闭环来抑制积分漂移,并利用两者的叉积经锁相环得到IPMSM转子转速和位置的估计值。与已有的EEMF状态观测器方法相比较,本文所提方法简单且有更好的动态和静态估计性能。最后通过仿真和实验验证了所提算法的可行性和有效性,试验中为提高系统在低速下的性能,对逆变器的非线性进行了补偿。

无速度传感器式直线伺服系统及其应用

提出一种基于新型反电势扩展滑模观测器的直线速度软检测方法.以电流微分方程和反电势微分方程为观测模型,采用开关控制律,以实际电流和观测电流之间的误差为切换函数,反电势观测结果由一系列开关脉冲通过积分得到连续正弦信号,可直接用于速度的软检测.实验表明,PMLSM直线伺服系统可在其额定最大速度的10%以上实现无光栅尺的闭环控制运行,满足纠偏控制系统对执行速度的控制要求,在实际试用中达到预期目标.