基于双旋转坐标的永磁同步电机无速度控制切换方法

针对永磁同步电机无速度反馈控制在全速范围内存在开环和闭环切换的问题,本文提出了切换时对电流和电压矢量采用双旋转坐标轴的控制方式。通过电压矢量偏移,使控制系统内同时存在电流和电压双旋转坐标。该方案在采用反电动势作为转速估计的应用场合下,开环控制时能保证轴电压矢量接近真实闭环值。从而使估算的电机速度逼近真实值,最大限度降低电机运行过程中因两种控制算法切换而造成的不稳定现象。通过分析和实验相结合的方式验证了此方案的有效性,使电机在流频法控制下顺利切换到假定旋转坐标法的闭环控制,具有较强的通用性和鲁棒性。

基于两级滤波的改进滑模观测器PMSM无速度传感器控制

针对永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统中由滑模观测器引起的位置估算误差以及抖振问题,提出了一种改进的两级滤波滑模观测器。首先,根据PMSM的数学模型,设计了利用传统滑模观测器估计定子电流和反电动势的估计算法;其次,分析了传统滑模观测器在PMSM伺服系统应用中的不足;再次,提出了一种新的饱和函数以代替传统的符号函数,改进了滑模观测器的控制律;最后,通过变截止频率滤波器和卡尔曼滤波器组成的二级滤波器,得到PMSM转子更精确的位置估计信息。利用Matlab,对使用了传统观测器的系统和使用改进的观测器的系统分别进行了仿真,仿真结果表明:与使用了传统观测器的PMSM伺服系统相比,使用了改进观测器的PMSM伺服系统转速误差更小、估算结果更准确。

基于RBF神经网络的PMLSM无速度传感器控制

提出了一种基于径向基函数(RBF)神经网络的永磁直线同步电机(PMLSM)无速度传感器控制方法。该方法构造了一种RBF神经网络速度观测器,利用RBF神经网络逼近定子电流和速度之间的非线性关系,从而实现对电机速度的精确观测。通过Lyapunov理论设计了学习率的取值方法,以保证神经网络算法收敛性。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的动静态特性、鲁棒性强、适用速度范围广。

地铁牵引系统无速度传感器带速重投控制策略研究

文章研究了适用于地铁牵引系统的异步电机无速度传感器矢量控制方法,在闭环全阶转子磁链观测器基础上推导出转速自适应辨识算法,重点针对无速度传感器控制技术在工程实践应用中的难题—带速重投,提出了一种直流脉冲注入结合磁链锁相环以及零转矩修正的两段式带速重投策略。最后通过硬件在环仿真测试以及地面对拖试验证明该无速度传感器控制系统具有良好的动静态性能,并且可以在较小电流、转矩冲击下快速地完成带速重投过程。

新型MRAS无速度传感器矢量控制系统的研究

针对MRAS无速度传感器控制系统中的参考模型存在误差累计的缺点,提出了一种新型自适应MRAS无速度矢量控制模型。该模型对原控制模型进行离散化处理和增量提取,并对增量进行叠加后输出,使原控制模型的纯积分环节带来的初值和直流分量相抵消。该模型的特点是可以防止直流分量的累加引起的误差,提高估计精度。仿真试验结果表明控制模型是有效的。

基于双滑模估计的主从结构共轴双电机模型预测直接转矩控制无速度传感器控制策略

该文以典型的主传动刚性连接共轴双电机为对象,针对双电机主从结构下的高性能控制进行研究,提出一种基于双滑模估计的共轴双电机主从结构无速度传感器模型预测直接转矩控制(MPDTC)策略,在优化双电机转矩动、稳态均衡性能的基础上进行无速度传感器控制,提高系统整体的容错性能。该策略在MPDTC的基础上引入二步反馈补偿预测以提高系统动态性能,并且进一步减小主,从转矩差,同时在传统滑模观测器的基础上设计带随速因子的Sigmoid函数进行单电机转速与转子位置辨识,并结合MPDTC进一步设计基于双滑模估计的共轴电机速度观测器。将仿真结果与多种控制方法进行叠加比较,并在主传动实验平台上进行实验验证,结果表明所提出的主从控制改进策略能进一步抑制稳态转矩脉振和主从电机转矩差,同时能对速度、负载阶跃下的转速进行良好跟踪,尤其是故障下的无速度控制性能良好。

高速磁悬浮永磁电机三电平无速度传感器控制

针对中点钳位(NPC)三电平变换器在高频状态下的中点电压不平衡问题,采用基于GH坐标系的三电平调制方式和基于比例调节因子的中点电压平衡控制方法。针对高速磁悬浮永磁电机高频状态下的转速辨识与高速稳定运行问题,采用适用于高速旋转磁场的磁悬浮永磁电机无速度控制方法。对所提控制方法进行仿真验证,并进行现场应用。实测结果表明,所提控制策略能够实现无位置传感器情况下高速磁悬浮永磁电机的转子位置定位和低速起动控制,并实现高速稳定运行。所提高速磁悬浮永磁电机控制方法具有很好的实际应用价值。

牵引电动机无速度传感器及带速度重投控制

研究了无速度传感器控制技术在大功率电力牵引传动系统中应用问题。在异步电动机Luenberger观测器模型基础上推导出速度自适应辨识算法,针对无速度传感器控制在电力牵引中应用的难题——控制系统的带速度重投,提出了一种初始转速自优化搜索算法,可以在很小的电流、转矩冲击下完成重投励磁过程。实验结果表明该无速度传感器控制系统具有非常高的转矩动态调节性能,可以在极低的定子频率下稳定运行,达到工程化应用的要求。

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。

基于模糊自抗扰的PMSM无速度传感器控制

在永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)无速度传感器控制系统中,为提高系统的鲁棒性和自适应能力,提出了新型自抗扰PMSM控制方案.在实际应用中,针对自抗扰控制器(ADRC)参数不便于实际操作和整定,引进模糊控制,结合各自的特点,给出了一种基于模糊控制原理的改进型自抗扰控制算法.视系统内、外扰动的总和为系统的未知扰动量,用新型自抗扰控制器来实现PMSM的无速度传感器控制.仿真表明,在不同的转速下,系统表现出很强的自适应能力和对系统扰动良好的鲁棒性,并且具有高精度的转速估计.实验验证了此控制策略在永磁同步电机控制领域的可行性和优越性.

无速度传感器控制永磁直驱风电变流器的研制

常规数字式编码器在风力发电中的应用存在容易受干扰等问题。在分析直驱型变速恒频风电系统背靠背变流器工作原理的基础上,采用锁相环无速度传感器控制策略对永磁同步发电机的速度和相位进行观测,对其工作原理和实现方法进行了分析。建立了永磁直驱风电系统仿真模型和实验样机,并对所提控制策略进行了仿真和实验验证。仿真与实验结果表明,锁相环无速度传感器控制能够准确获取电机转速与角度信息,响应速度快、电流控制效果好,具有较好的稳态与动态性能,经过进一步优化,特别是提高低速段性能后,可以在直驱风电系统中替代常规编码器实现对永磁同步发电机的控制。

基于扩展反电动势法的长定子直线同步电机无速度传感器控制研究

针对长定子直线同步电机高速运行时,机械传感器无法准确地获得转子位置和速度信号的问题,研究了一种适合在长定子直线同步电机中应用的扩展反电动势法无速度传感器控制策略。基于长定子直线同步电机的数学模型,分析了扩展反电动势法用于长定子直线同步电机无速度传感器控制的鲁棒性。仿真和实验结果证明了基于锁相环的扩展反电动势法无速度传感器控制能够实现高速时电机的无速度传感器闭环控制,并且此方法对电机参数变化具有较强的鲁棒性。

感应电动机无速度传感器矢量控制系统极低速性能研究

针对感应电机无速度传感器矢量控制系统在低速、尤其是极低速时运行不稳定的问题,该文提出一种新的全阶自适应观测器算法。该算法由全阶自适应观测器中改进的反馈矩阵算法和改进的转速自适应律算法组成。通过建立考虑逆变器非线性电压误差和定子电阻压降的观测器状态误差方程,分析逆变器非线性电压误差对估计转速的影响,提出一种可降低逆变器非线性电压误差和定子电阻压降对转速估计影响的反馈矩阵;同时对传统自适应律进行改进,即在传统自适应律的基础上添加与逆变器非线性电压误差和定子电阻压降等造成的磁链误差相当的补偿量,且该补偿量表达式具有一定的自适应性,使得在低速时转速估计具有满意的精度。通过在2.2kW感应电机实验平台对此方法进行有效性的验证,实验结果证明:所给出的算法能保证电机在低速、极低速和零速下带额定负载及1.8倍额定负载稳定运行,并且具有良好的动静态性能。

永磁同步电机无速度传感器控制综述

永磁同步电机无速度传感器控制系统,通过测量电机定子侧电流和端电压算出转子位置,替代了传统的机械位置传感器,系统成本低、可靠性较高。转子位置可由开环算法或通过闭环观测器观测得到。利用电机的非理想特性来提取转子位置信息,进一步将无速度传感器控制的范围扩展到低速甚至零速。对永磁同步电机无速度传感器控制策略进行分类,详细介绍了各种速度观测方法,并比较了它们的优缺点。

基于自抗扰控制的双馈发电机无速度传感器控制

针对传统PID技术难以实现高精度控制,引入自抗扰控制技术,应用气隙磁链定向的矢量控制原理,建立基于变速恒频双馈发电机的转子电流自抗扰控制模型。采用扩张状态观测器对电压方程中的耦合项和气隙磁链等扰动项进行观测并加以补偿,提高了系统的跟踪性能;并用含转子角转速的观测估计值算出转子角转速,实现了无速度传感器控制。通过Matlab/Simulink仿真验证了无速度传感器控制的有效性,并表明自抗扰控制系统在风速变化时有比PID控制更小的超调量和更快的响应速度,对电网电压的波动有较好的抑制能力。

基于定子磁场定向的无速度传感器矢量控制

采用定子磁场定向的方法,避免了转子参数对磁通估算的影响.利用改进的磁通积分算法,克服了纯积分器直流漂移和初始值问题,消除了一阶低通滤波器的幅值和相位偏差.利用美国Synopsys公司的Saber软件建立定子磁场定向无速度矢量控制的仿真平台,仿真验证了系统设计的正确性.在初步整定调节器参数的情况下,分别做了高、中、低速下的三个仿真,系统在1200r/min给定时,超调为20%,稳态精度到达1%以内;在5r/min给定时,超调为40%,稳态精度在15%左右,系统具有较宽的调速范围.

基于降阶推广卡尔曼滤波算法的交流感应电动机无速度传感器矢量控制系统

提出了一种估算交流感应电动机转子角速度和转子磁链的降阶推广卡尔曼滤波算法.该算法仅以转子磁链的2个分量作为状态变量,把转子角速度作为被估计的参数,通过定子电压参考值和定子电流测量值实时估算转子角速度和转子磁链.估算得到的转子磁链用于交流感应电动机无速度传感器矢量控制系统的磁场定向和磁链控制,估算的转子角速度用于速度控制.仿真结果显示,转子角速度和转子磁链的估算精度较高,速度和矢量控制的性能在整个速度范围内令人满意;同时,算法阶数的降低显著地减少了运算量.本文算法能够在实际系统中实时实现.

感应电机无速度传感器控制自适应速度观测器

理论与实践证明自适应速度观测器是实现高性能的感应电动机无速度传感器控制系统的有效方法之一。由于该系统的非线性性质,在观测器设计以及系统应用中还有许多有待解决的问题。针对此类问题,从理论联系实际的角度,分析现有的电机磁链、速度观测器理论的要点及其成果,如建模的条件、自适应速度估计算法及其物理性质、系统稳定性分析、线性化方法、以及观测器参数的辨识等。同时,给出了实验结果、指出了这些内容中尚存的相关问题。

双馈风力发电机无速度传感器控制

提出了一种新型的基于模型参考自适应原理的双馈风力发电机的无速度传感器矢量控制方案。根据双馈风力发电机运行的特点,针对双馈发电机并网前空载励磁阶段和并网后发电运行阶段分别采用了不同的无速度传感器矢量控制方案。在发电机并网前,根据双馈发电机空载时定子侧电压矢量的q轴分量估计发电机并网前转速及转子位置。在并网运行阶段采用了一种基于双馈电机磁链关系的模型参考自适应方法进行转速及转子位置的跟踪。最后在理论分析的基础上,在实验室的双馈风力发电机组模拟平台上进行了实验研究。实验结果证明了该文提出的双馈风力发电机无速度传感器矢量控制方案的正确性和可行性。

包装印刷用永磁同步电机控制及无速度传感器控制技术综述

对包装印刷用永磁同步电机控制方式及无速度传感器控制技术进行了综述。首先,介绍了适合包装、印刷机械行业的永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统的主要控制方式;然后,采用霍尔茨教授的无速度传感器控制2大类分类方法对永磁同步电机无速度传感器控制技术进行了分类,介绍了各种永磁同步电机无速度传感器控制方法的工作原理,详细分析了其优缺点;最后展望了包装印刷用永磁同步电机控制和无速度传感器控制在包装印刷领域的应用前景。