车用永磁同步电机无电流传感器控制研究

针对电动汽车车载环境复杂多变,影响电流传感器测量精度,更恶劣情况会导致电机驱动系统一相或多相电流传感器发生故障失效问题,因此基于扩展卡尔曼滤波提出一种无电流传感器控制算法,利用永磁同步电机定子电压、转子位置和转速信息重构电机定子电流,并针对无电流传感器算法导致的系统延迟问题设计了前馈补偿环节来改善系统动态性能,并对所提算法进行加减速及鲁棒性实验,仿真及实验结果均验证了所提方法的有效性。

双有源全桥变换器无电流传感器鲁棒预测控制

该文以双有源全桥(DAB)DC-DC变换器为主要研究对象,针对传统比例积分控制动态响应慢及采用既有预测控制对量测噪声和参数敏感的缺陷,提出一种基于无电流传感器模型预测控制(CS-MPC)策略。首先构建双有源全桥DC-DC变换器的预测模型,分别针对变换器启动阶段与暂态过程提出基于模型预测控制(MPC)的动态优化策略;然后定量分析DAB变换器对模型参数和采样精度的敏感性,结合卡尔曼滤波算法构建其状态空间模型,在无电流传感器的情况下实现系统的鲁棒预测控制;最后在实验样机上通过实验验证所提方法的有效性。实验结果表明:与传统控制策略相比,所提方法能够实现低电流应力下的快速启动,且动态响应性能明显改善。此外,所提方法无需电流传感器数据,即对测量噪声脱敏;在参数变化下的鲁棒性能较传统预测控制显著提升。

三相交错并联双向直流变换器无电流传感器均流控制

针对三相交错并联双向直流变换器均流策略中,控制环路多、电流检测电路设计复杂的缺点,基于传统单闭环电压型控制方法,提出一种无电流传感器均流控制策略。以变换器降压模式为例,根据戴维宁定理建立其等效电阻电路模型,通过分析相间电流与等效电阻、有效占空比的关系,明确了相间电流不平衡的主要原因是阻抗失配。为了消除其引起的电流不均衡,以任意一相为基准,推导出其余两相应补偿的占空比△D。同时给出了无电流传感器均流控制系统控制环路的设计方法,采用数字控制技术对控制器离散化处理,并对开关节点处占空比失配进行了补偿,避免因电流传感器精度低和设计不足对变换器的影响。仿真和在25 kW样机的实验结果表明,在各种失配与不同负载下,均流性能表现良好,稳压精度高,验证了理论分析的正确性与可行性。

单级式光伏并网逆变器的无电流检测MPPT方法

提出一种单级式光伏并网逆变器的无电流检测最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)方法。研究光伏组件、输入滤波电容和并网逆变器之间的能量耦合关系,通过使得连续两个并网功率周期的逆变器输出功率相等,通过计算输入滤波电容电压的变化值,获得光伏组件输出功率的变化方向,实现了无电流检测的MPPT。划分光伏组件的3种工作区域,详细分析系统在各工作区域的稳定性,并给出具体的扰动准则。搭建200W的实验样机,实验结果充分证明了提出的控制方法的可行性和有效性。

独立输入并联输出双有源全桥DC-DC变换器无电流传感器均流控制

针对电力电子变压器(power electronic transformer,PET)中的独立输入并联输出双有源全桥(dual-active-bridge,DAB)DC-DC变换器的功率平衡问题,基于双重移相控制(dual phase shift,DPS)提出一种无电流传感器均流控制策略,可保证系统各相DAB模块在参数不匹配或输入电压幅值不相等时能实现传输功率的自动平衡。该方法通过扰动实现系统参数的自动估算,并完成各相并联输出模块的逐级自动均流,从而实现各DAB并联模块的功率平衡控制;相比传统的单移相均流控制方法,提高了变换器运行效率的同时简化了系统电路降低成本。以两相独立输入并联输出系统为例,搭建10kW实验平台进行稳态和暂态实验,验证所提出控制方法的可行性和优越性。

混合桥DC-DC变换器的无电流传感器模型预测控制

为了研究如何提高混合桥式DC-DC变换器的动态性能,减少电流传感器的使用成本,在传统预测控制方法的基础上提出一种基于无电流传感器的模型预测控制方法。针对传统桥式结构在发生短路时电流过大的问题,提出一种高压侧为混合桥结构,低压侧为一种改进半桥结构的混合桥式DC-DC变换器拓扑,这一拓扑能够有效抑制短路电流的上升趋势。针对变换器低成本高可靠性的运行需求,提出一种无电流传感器模型预测控制方法,该方法在不使用电流传感器的情况下保留了传统模型预测控制的优良动态性能。搭建了混合桥式DC-DC变换器的仿真模型和实验平台,对提出的改进型混合桥式双向DC-DC变换器和无电流传感器模型预测控制方法进行了验证。仿真和实验结果表明了所提方法的正确性和有效性。

基于无电流传感器的永磁同步电机系统模型预测控制

针对无任何相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出基于扩张状态观测器(ESO)的无电流传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略。为了进行电流反馈以实现高精度控制,两个相电流传感器是必不可少的,为此采用ESO技术构造无电流传感器,以实现对PMSM驱动系统相电流和时变定子电阻的快速准确估计;为了减小转矩和磁链脉动、提高控制性能,给出PMSM驱动系统的MPTC设计方法。所设计基于ESO无电流传感器的MPTC策略能够使PMSM驱动系统不仅可靠稳定运行,而且具有满意的动态性能和较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

车用驱动电机无电流传感器控制

针对传统电机矢量控制方法应用于车用驱动电机时,高效工作区窄、反馈闭环控制导致过流现象等问题,提出一种无电流传感器电机控制方法。该方法根据指令转矩和电机转速,直接控制电压空间矢量的幅值和相位,实现对电机转矩和转速的控制。该方法突破了传统矢量控制对电流传感器的依赖,克服了闭环控制导致过流的缺陷,规避了传统矢量控制在电流传感器故障情况下电机无法控制的问题,省去了电流传感器的成本。仿真实验和电机台架试验结果表明,该方法不仅能够扩大电机高效工作区,而且提高了电机控制系统的可靠性。

三相电压型PWM整流器无电流传感器控制策略研究

三相电压型PWM整流器有间接电流控制和直接电流控制两种方式 ,两种控制方式各有优点。根据三相电压型PWM整流器的高频动态数学模型 ,提出了基于开关函数检测的无电流传感器控制策略。该控制策略兼有间接电流控制结构简单 ,成本低和直接电流控制动态响应速度快、限流容易、控制精度高等优点。

一种无电流检测的并联型有源电力滤波器

针对检测负载电流的并联型有源电力滤波器(SAPF)不能应用在负载电流不可检测的工业场合的问题,提出一种无电流检测的SAPF,对其工作原理进行理论分析,介绍了具体结构及其控制策略,讨论了此种APF的适用范围。为验证理论分析的正确性,进行了软件仿真,并研制了一台50 kVA的实验样机,进行了实验验证。仿真和实验结果表明所提出的无电流检测的SAPF具有很好的稳态补偿效果和较快的动态响应速度。

无电流传感器的永磁同步电机伺服系统

研究了一种无电流传感器的永磁同步电机交流伺服系统,在分析电机模型和控制策略的基础上,提出了一种新颖的电流模块估算方法,并构成伺服系统应用于驱动全自动高速平缝机。分析和实验结果表明,本系统简单可行且有较好的控制性能。

基于占空比的无电流传感器最大功率点跟踪系统

为降低能量收集系统的功率损耗,提出了一种基于占空比的无电流传感器最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power Point Tracking)系统。传统的MPPT方法需要进行直流测量或开路电压测量,而本文提出的算法利用滞后切换信息预估发电机的输出功率,可以实现保持最大功率提取,无需进行直流测量。采用MSP430微控制器进行了实现,并调整MPPT算法以适合热电发电机的特性。滞后电压调节器能够将热电发电机输出电压维持在参考电平上,因此可以根据给定的温度条件下提取最大功率。实验分析结果表明,提出的MPPT能量收集系统结构简单、成本较低、功率损耗低,且适用于各类小规模可持续发电。

基于无电流传感器的光伏MPPT算法仿真

针对常规的MPPT算法需要同时对光伏电池的输出电压和输出电流进行采样,电流检测采用的电流传感器体积大、成本高等问题,在分析传统MPPT算法的基础上,通过检测Boost DC-DC变换器输入侧电容电压变化计算光伏电池的输出电流,从而实现最大功率点的跟踪。通过Matlab仿真验证了此算法的有效性。

无电流传感器永磁同步电机控制技术的研究

论文以交流永磁同步电机为研究对象,对无电流传感器控制方法进行了研究,对误差进行了分析,给出了误差补偿方法,并结合交流伺服系统进行了仿真实验验证,实验结果表明该方法能较好的进行电机控制,用于交流伺服系统。

无电流传感器三相PWM整流器控制策略

提出了一种无电流传感器的三相 PWM 整流器控制策略。系统采用双闭环控制,外环PI 调节器控制直流侧输出电压,内环通过滞环调节器控制有功功率和无功功率,达到单位功率因数运行的目的。根据整流器的数学模型通过电流重构可获得网侧电流,以实现无电流传感器控制。仿真实验证明该方案具有良好的控制性能。

基于有源阻尼电流观测器的并网逆变器无电流传感器反馈控制

闭环控制的并网逆变器作为分布式发电单元与电网的互联接口,其稳定可靠运行对保障其安全运行是十分重要的。若电流传感器出现故障,则系统将面临停机或开环运行的状况,可控性显著下降,因此,研究并网逆变器无电流传感器的控制策略具有重要意义。针对这一问题,该文提出一种基于控制模型和电感模型的电流重构方法,所提方法结合控制过程变量、直流侧电压及交流侧电网电压,重构交流侧电感电流,并应用有源阻尼技术优化重构电流。在电流闭环控制中重构电流可以替换电流传感器输出,实现无电流传感器控制。研究结果表明,所提电流重构方法可以有效跟踪电流,保证重构电流的准确性,无传感器闭环控制时,可以快速反应电流参考值引起的变化,保障系统的稳定运行,有一定的抗干扰性。最后,通过Matlab/Simulink软件仿真和搭建实验系统验证所提控制策略的正确性和有效性。

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无电流传感器预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)因过电压、过电流及误操作等容易造成电流传感器故障,影响PMSM的控制精度的问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无电流传感器预测控制算法。对于PMSM,通常需要两个电流传感器来采集定子电流信息,所提方法通过扩展卡尔曼滤波估计定子电流代替电流传感器。通过基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无电流传感器预测控制算法与常规有电流传感器在线变速和变载仿真对比得到,所提方法具有和有电流传感器相同的控制性能。参数鲁棒性仿真表明,所提方法具有较强的参数鲁棒性,能够满足实际控制需要。

隐极式PMSM无电流传感器调速控制系统研究

隐极式永磁同步电机采用正弦波电流控制方案实现速度闭环控制时,一般采用直轴电流指令等于零的控制方法,通过控制交轴电流来实现对转矩和转速的控制,因此需要电流测量传感器,调理电路以及AD转换器,增加了驱动控制系统的硬件成本。该文从隐极式永磁同步电机的数学模型出发,提出了直轴电压指令值等于零的新型控制策略,该控制策略可以实现隐极式永磁同步电机的速度环无电流传感器矢量控制,并在基于TMS320F2808 DSP的电机驱动控制系统中得到了实验验证和应用。使用结果表明,应用该控制策略的隐极式永磁同步电机速度环控制具有运行平稳,电流噪声小,系统实现成本低等优点。

开关磁阻电机无电流传感器控制方法

电流传感器的使用会增加系统的成本和噪声干扰,降低系统的可靠性。而对于开关磁阻电机系统,缺少电流信号难以保证良好的控制性能。针对该问题,提出一种无电流传感器控制方法。该方法采用速度、加速度双闭环控制,因此反馈量均由位置传感器得到。首先,从两个方面分析了所提出控制方法的可行性:①证明了该方法的收敛性;②证明了在稳态下加速度和电磁转矩的近似线性关系,并依此分析了加速度控制和转矩控制的等效性。根据电机的磁链特性,对加速度环,提出具有三个滞环边界的滞环控制方法。兼顾电机效率和转矩脉动,合理地选择了开通角、关断角。实验电机为12/8开关磁阻电机。分别采用电压斩波控制方法、直接转矩控制方法和所提出的控制方法运行电机,对其电流、电磁转矩和转速波形进行了比较。结果表明,在控制效果上,所提出的控制方法与直接转矩控制方法相当,优于电压斩波控制方法。除此之外,电流与电磁转矩呈复杂的非线性关系,直接转矩控制方法需要进行电流和电磁转矩的换算。而由于加速度与电磁转矩的近似线性关系,所提控制方法无需计算电磁转矩,因此计算量更小。

永磁同步电机无电流传感器控制系统运行性能分析

针对传统的表面式永磁同步电机伺服系统为了获得较高性能,一般采用一个物理的电流传感器和相应的调理电路来采集并反馈电机的相并电流形成一个闭环控制系统,而存在"成本较高、不适合价格敏感性行业应用"的特点,提出了一种基于算法重构的相电流估算方法,并给出了估算方法的原理;引入了空间矢量调制算法,并在此基础上建立了无电流传感器的永磁同步电机速度伺服系统方案;建立了系统各组成部分的仿真模型,并进行了不同运行情况下系统稳态性能和动态性能的分析。研究结果表明,基于相电流重构的无电流传感器控制系统的调速性能总体较为出色,相电流重构算法的电流估算精度较高,高速过程的估算性能会比低速过程好很多,该调速系统较适合应用于中高速运行场合。