IPMSM有效磁链二阶滑模自适应估计控制

针对传统滑模观测器的动态品质差、抖动大的问题,提出一种基于无位置传感器内置式永磁同步电机控制系统的定子有效磁链二阶滑模自适应磁链观测器。该观测器利用超螺旋算法理论,以静止坐标系下电流误差及电流误差的估计值为状态变量,构造出定子电流误差估计值的二阶滑模自适应观测器,得到准确的有效磁链估计,使得该估计值可在有限时间内快速收敛且具有强鲁棒性;同时利用定子磁链估计值获取电机转子位置信息,实现电机稳态运行。仿真和实验结果表明,在不同负载条件下该观测器具有很强的适应性,且磁链估计值抖动小、精度高,因此所提控制方案可行有效。

基于有效磁链概念的永磁同步电动机新型定子磁链滑模观测器

为了改善直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)定子磁链观测性能,该文基于有效磁链概念提出一种定子磁链滑模观测器。以定子静止坐标系中定子电流和有效磁链为状态变量构建对应的滑模观测器;根据观测的有效磁链计算出定子磁链。实验结果表明,采用该文提出的观测器可以获得比开环观测器精度更高的定子磁链观测值;所提观测器对电机电感的变化有较强的鲁棒抑制能力;采用所提观测器的PMSM DTC驱动系统可以工作于半载7.5r/min。

永磁同步牵引电机有效磁链观测及转矩控制

建立基于有效磁链的永磁同步牵引电机模型,提出基于有效磁链概念的非奇异终端滑模观测器和精确转矩闭环控制方法。首先,在α-β坐标系中构建龙贝格-滑模自适应滑模观测器,准确估计出定子电阻和q轴电感并作为有效磁链滑模观测器的输入;其次,在α-β坐标系中构建有效磁链非奇异终端滑模观测器,并基于滑模等值控制方法实现了有效磁链观测,进而实现转矩的实时估算,以此和转矩给定值构成精确转矩闭环控制,从而提高轨道交通驱动系统的转矩控制精度,改善了轨道交通控制系统的性能。该方法不仅适用于表贴式永磁同步电机,而且适用于内置式永磁同步电机。仿真结果验证了方法的可行性和有效性。

基于有效磁链的电励磁同步电机无速度传感器控制

提出了一种新型的基于有效磁链电励磁同步电机无速度传感器宽调速范围控制方法。有效磁链矢量定义为转矩产生的磁链,对于电励磁同步电机,有效磁链矢量位于转子d轴,通过有效磁链幅值和相位的准确观测实现转子位置角和转速的辨识。在此基础上,针对具有阻尼绕组电励磁同步电机,为提高辨识准确度以获得优良的动态转矩特性,提出了考虑阻尼电流影响的有效磁链动态观测模型。同时考虑饱和效应影响,采用非线性磁链观测器获得准确的有效磁链矢量。实验结果表明所提控制方案算法简单,易于实现,且具有良好的控制性能和快速的转矩响应特性。

PMSM有效磁链滑模观测器及转矩精确控制

为了改善轨道交通永磁同步电动机转矩控制的性能,提出了一种改进的有效磁链滑模观测器,实现了永磁同步电动机的精确转矩闭环控制。采用有效磁链的概念,建立了基于有效磁链的内置式永磁同步电机数学模型;在α-β静止坐标系建立了有效磁链的滑模观测器,并基于滑模等值控制方法实现了有效磁链的观测,进而进行转矩的实时估算,以此和转矩给定值形成精确转矩闭环控制。通过仿真验证该方法的可行性和有效性。结果表明提高永磁同步电动机的转矩控制精度,改善了轨道永磁同步电动机控制系统的性能。该方法不仅适用于内置式永磁同步电机,而且适用于表贴式永磁同步电机。

基于有效磁链滑模观测器的IPMSM直接转矩控制

提出了一种有效磁链滑模定子磁链观测器。与一般滑模磁链观测器不同的是该观测器并不包含转速自适应环节,从而避免了由于转速估计误差所导致的磁链观测性能下降。采用Lyapunov稳定性理论证明了观测器渐近收敛。通过实时估计有效磁链信息,间接计算出电机转速,从而实现内置式永磁同步电机(IPMSM)的无速度传感器直接转矩控制。仿真结果表明了该方法的有效性。

改进型IF控制结合有效磁链法的永磁同步电机全速域无位置传感器控制策略

该文所提的改进型IF控制与永磁同步电机高频注入无位置传感器控制相比,具有实现简单、适配电机广泛、不产生附加振动噪声的优势。然而传统IF控制只作为永磁同步电机的低速区起动策略使用,起动完成后不再参与电机调速过程,导致采用传统IF控制起动的永磁电机不能实现全范围调速,限制了其推广应用。针对这一问题,该文提出一种基于改进型IF控制结合有效磁链法的全速域无位置传感器控制策略,实现了IF控制与有效磁链法在正转与反转、进入与退出工况下的平滑切换。通过在d轴(虚拟d轴)设置电流给定作为转矩储备,解决了永磁电机零速穿越问题。在电机加减速过程中,设置了基于滞环切换的转速过渡区。电机运行在过渡区时,一边应用有效磁链法实现闭环控制,一边在d轴上做好电流储备,为随时进入IF控制区域做好准备。通过该文所提控制策略,实现了永磁同步电机全速域稳定平滑运行,且具有近似于高频注入法的全速域调速效果。最后在一台三相永磁同步电机驱动平台上对所提控制方法的有效性进行实验验证。

基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制

为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法。在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律。采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义。将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制。仿真结果验证了该方法的有效性。

基于模糊PI有效磁链直接转矩控制系统的研究

传统永磁同步电机直接转矩控制系统存在磁链和转矩脉动大,在低速状态下难以进行精确控制的问题,而采用PI作为调速系统的控制器又存在对参数适应能力不强的缺陷。因此,为了改善永磁同步电机的性能,采用一种有效磁链滑模算法,以静止坐标系定子电流和有效磁链为状态变量,通过有效磁链推导出定子磁链,将模糊PI控制器代替传统PI控制器,实现对传统直接转矩控制的优化。仿真实验结果表明,该控制方法具有较强的适应性和鲁棒性。

永磁同步牵引电机无速度传感器转矩精确控制

为了改善轨道交通矢量控制系统永磁同步电动机转矩控制的性能,采用有效磁链和等效反电动势的概念,设计了基于等效反电动势的扩展非奇异快速终端滑模观测器实现了无速度传感器控制,基于有效磁链实现了精确转矩闭环控制。首先,建立了基于等效反电动势的内置式永磁同步电动机模型;其次,构建了基于等效反电动势的自适应扩展非奇异快速终端滑模观测器,推导并建立了估算转速的自适应率,并利用李亚普诺夫理论证明了算法的收敛性;最后,基于滑模等值控制方法实现了等效反电动势和有效磁链的观测以及转矩的估算,以此和转矩给定值构成精确转矩闭环控制。该方法不仅适用于内置式永磁同步电机(IPMSM),而且适用于表贴式永磁同步电机(SPMSM)。该方法提高了轨道交通矢量控制系统PMSM转矩控制的精度,改善轨道交通控制系统的性能,通过仿真实例验证了方法的可行性和有效性。

电动汽车空调无位置传感器的内置式永磁同步电机控制研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器的转子位置和速度估计的难点,提出了一种基于改进定子磁链观测器的转子位置、速度的估计方法。该方法结构简单,涉及电机参数少。通过引入有效磁链概念对IPMSM的电压方程进行等效变换,对两相静止坐标系下的反电动势进行积分。为了抑制反电动势的积分环节带来的积分饱和和直流漂移问题,设计了截止频率可以自动调节的低通滤波器来代替积分器。对于在低速时低通滤波器所带来的磁链幅值衰减和相位超前问题,利用饱和反馈对观测误差进行补偿。最后通过锁相环进行位置的估计。搭建了MATLAB/Simulink仿真平台。仿真表明:该方法能够实现对IPMSM全速度范围内的转子位置的高精度估计。

凸极式永磁同步电机无速度传感器控制

近年来,凸极式永磁同步电机(IPMSM)的无传感器控制已成为一个热门的研究领域。大量的无传感器控制方法被提出,但绝大多数方法在低速情况下效果不好。此处介绍了有效磁链的概念,并基于此设计了转子位置和速度观测器。该观测器无需速度自适应,因此在低速时的转速估计误差不会影响观测器的表现。通过实验结果证明该无速度传感器控制方法的有效性及实用性。

一种采用改进融合观测器的同步磁阻电机位置估算算法

通常的同步磁阻电机全速域位置估算算法中,高速域算法主要利用电机模型和反电势计算角位置,低速域主要采用信号注入等方法跟踪电机转子的凸极性,两类算法估算角度值根据速度进行切换,过程不平滑,易造成电机抖动或转速振荡。本文分别对低速时采用的高频信号注入法及高速时采用的磁链观测器进行改进,提出一种基于有效磁链观测器的融合位置观测器,在保证零速和低速下位置准确性的同时,提供平滑的转速切换,并具有更好的动态特性和稳定性。所述全速域融合算法在一台10kW同步磁阻电机上进行多组实验,验证了方法的有效性和优越性。

基于定子磁场定向的永磁辅助同步磁阻电机无差拍直接转矩控制

针对永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)直接转矩控制(DTC)转矩脉动较大的问题,研究了基于PMASynRM的无差拍直接转矩控制(DB-DTC)方案。该方案将有效磁链的概念引入PMASynRM,提取转子位置信息应用于DB-DTC,提高了电机的运行性能;采用了基于定子磁场定向的无差拍转矩控制方法以简化计算和有效抑制转矩脉动。搭建基于定子磁场定向的无差拍直接转矩磁链控制(DB-DTFC)模型并在MATLAB/Simulink软件上进行仿真试验,验证了该算法可以有效减小磁链和转矩脉动,具有较好的动态和稳态性能。

IPMSM非奇异快速终端滑模无速度传感器转矩控制

为了提高轨道交通用内置式永磁同步电动机转矩控制性能,构建了非奇异快速终端滑模观测器观测等效反电动势,采用分数阶锁相环实现速度和位置的辨识,基于有效磁链实现了转矩控制。首先,采用等效反电动势的概念建立了内置式永磁同步电动机的模型,此模型和表贴式永磁同步电机等效;其次,在α-β静止坐标系构建了非奇异快速终端滑模观测器(NFTSMO),应用滑模等值原理观测内置式永磁同步电动机的等效反电动势,利用分数阶锁相环(FO-SPLL)实现了转子速度和位置的辨识,并观测有效磁链和负载转矩,构成转矩闭环控制。最后,通过仿真和RT-Lab硬件在环实验验证了所提出方法的正确性和有效性。