基于非线性正交磁链观测器的交流电动机直接转矩控制

高性能直接转矩控制系统的关键之一是磁链的准确观测,结合一种适合交流电动机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器,该观测器从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证了电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性,仿真和实验表明,该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链,实现感应电机直接转矩控制系统的高性能控制。

一种适合DTC应用的非线性正交反馈补偿磁链观测器

提出一种适合永磁同步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器,从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性,能有效解决传统磁链观测器存在的直流漂移、磁场饱和及电机极低速运行时磁链观测不准等问题。新型观测器结构简单,无需PI调节,没有非线性饱和限幅环节,对电机参数鲁棒性好,且易于工程实现。针对一台2kW永磁同步电机,采用数字信号处理器DSP对所提出的观测器进行了数字化实现。实验表明,该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链,实现永磁同步电机直接转矩控制系统的高性能控制。

一种基于非线性正交反馈补偿磁链观测器的PMSM直接转矩控制研究

永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统的关键之一是磁链的准确观测。结合一种适合PMSM直接转矩控制的正交反馈补偿定子磁链观测器。观测器从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证了电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性。实验结果表明,采用的观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链,实现PMSM直接转矩控制系统的高性能控制。

考虑逆变器非线性的内置式永磁同步电机转子位置锁相环观测器

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)无位置传感器控制性能,研究一种基于反电动势模型的正交锁相环转子位置观测器。在建立扩展反电动势模型滑模观测器基础上,采用对反电动势归一化的正交锁相环来获得转子位置信息,以降低噪声影响,并降低参数设计复杂性,通过分析观测器动态响应及抗负载扰动能力,采用极点配置方式设计观测器参数。在分析定子电流畸变对位置观测器负面影响基础上,采用一种饱和函数方式对死区效应进行补偿,以减小位置观测误差。对IPMSM无位置传感器矢量控制系统进行了实验,结果验证了该控制策略的有效性。

基于正交反馈双补偿方法的转子磁链观测器

在异步电机矢量控制中,转子磁链观测的准确程度直接关系着控制的性能,因此要获得高性能的控制效果,必须构建一个精确的磁链观测器。针对异步电机转子磁链观测的电压模型积分饱和漂移、补偿量难以确定等不足,提出了一种基于正交反馈双补偿的转子磁链观测方法,根据磁链与反电动势的矢量正交程度,通过非线性正交法动态进行误差补偿,并调整补偿与低通滤波顺序,以提升频率突变时磁链的观测响应。仿真结果表明,本方法能够改善磁链观测波形,实现对磁链准确、迅速跟踪。

交交变频矢量控制中模糊滑模磁链观测器设计

首先推导了滑模电流模型转子磁链观测器并分析了其特点,在此基础上利用模糊控制策略对滑模观测器进行了改进,同时利用改进的积分器来代替纯积分环节,得到一种新的模糊滑模观测器。最后在Matlab/Simulink环境下对提出的模糊滑模转子磁链观测器在感应电机交-交变频矢量控制系统中的应用进行了仿真分析,仿真结果验证了算法的可靠性、精确性、稳定性。

感应电机模糊自适应全阶磁链观测器研究

针对基于全阶磁链观测器的感应电机矢量控制系统存在低速不稳定问题,在观测转子磁链定向坐标系下,将转速辨识系统的稳定性问题转换为系统零极点的稳定性问题。利用劳斯-赫尔维茨判据得出了系统低速发电制动运行时的不稳定区域,给出了一种使不稳定区域最小化的反馈增益矩阵的设计方法。通过分析转速辨识对定、转子电阻的敏感性,提出一种引入自修正因子的模糊转速自适应律设计方法以减小参数变化的影响,提高转速辨识的精度。仿真结果表明所提方法不仅改善了感应电机矢量控制系统的低速运行性能,而且减小了参数摄动的影响,提高了系统的自适应性和鲁棒性。

同步一类结构部分未知混沌系统的自适应非线性观测器

针对一类结构部分未知混沌系统,设计了一种含有补偿器的自适应正交神经网络非线性观测器.这种自适应非线性观测器以混沌系统的线性部分能准确复制为前提,利用正交神经网络的非线性逼近能力实现结构部分未知混沌系统在状态不可测情况下的同步.所设计的观测器中正交神经网络的权值和补偿控制器的自适应调节规律都是通过Lyapunov稳定性原理推导所得,保证了闭环系统的稳定性,且补偿输入小,同步速度快.理论研究和仿真结果都表明,基于正交神经网络的非线性观测器在被观测混沌系统存在结构部分未知情况时,仍然能完成混沌系统的大范围同步控制,并且这种同步控制方法收敛速度快,所需控制量小,实用范围广.

同步一类结构部分未知混沌系统的自适应非线性观测器

针对一类结构部分未知混沌系统，设计了一种舍有补偿器的自适应正交神经网络非线性观测器．这种自适应非线性观测器以混沌系统的线性部分能准确复制为前提，利用正交神经网络的非线性逼近能力实现结构部分未知混沌系统在状态不可测情况下的同步．在所设计的观测器中，正交神经网络的权值和补偿控制器的自适应调节规律都是通过Lyapunov稳定性原理推导所得，保证了闭环系统的稳定性，

一种基于非线性反馈补偿的定子磁链观测新方法

在直接转矩控制系统中,磁链观测容易受到电机参数的影响。特别是在低速范围内,电阻参数对磁链观测精度影响很大。通过对非线性反馈效应的分析,提出一种基于非线性反馈补偿的定子磁链观测新方法,利用扩张状态观测器对电机参数的变化进行估计并给予补偿,从而提高磁链观测的性能。仿真和试验结果验证了该方法的正确性和有效性。

一种自适应同步滤波器和正交锁相环相结合的滑模观测器

为了提高表贴式永磁同步电动机的速度和位置观测性能,提出一种自适应同步滤波器和正交锁相环相结合的滑模观测器。首先,基于电机数学模型,构造滑模电流观测器,得到反电动势;其次,滤波器以锁相环计算的位置信号为参考,自适应调节带通截止频率,滤除反电动势中的大量抖振和谐波,并同步输出基波反电动势;之后,锁相环根据基波反电动势计算出转子速度和位置;最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和基于d SPACE半实物仿真实验平台。仿真和实验结果表明所提出的方法跟踪性能好并且对电机参数摄动具有很强的鲁棒性。

基于反电动势与磁链正交性的异步电机电压模型积分改进算法

在异步电机高性能控制方案中,电机磁链的准确观测是其核心问题之一。基于电压模型的磁链观测算法因具有中高速区参数鲁棒性高等优点而得到了广泛应用。然而,在实际使用时,电压模型的纯积分运算会因积分初始时刻的问题和积分量中微小的直流偏置而导致错误结果,进而影响了电机高性能控制的实现。针对该问题,本文在详细分析反电动势与磁链的各组成分量的基础上,提出一种基于反电动势与磁链正交性的积分改进算法。该算法将基于正交性获得的信息通过PI调节器得到反电动势的校正分量,再通过校正分量修正反电动势进而得到正确的积分结果。理论分析表明,在一定条件下,积分结果中的直流偏置可以完全得到消除。本文通过仿真和实验,验证了该改进积分方法良好的性能,也验证了关于完全消除积分结果中的直流偏置的理论分析的正确性。

基于非线性磁链动态模型的无速度传感器矢量控制系统

在实际工况下,异步电机参数变动会导致基于转子磁场定向的矢量控制系统定向出现偏差。针对此问题提出了一种非线性磁链动态模型的数学模型。该模型在高速运行时采用电压模型进行磁链估计,低速时采用电流模型补偿,在不同范围内各自的比例不同。结合异步电机数学模型,推导了闭环观测器的非线性磁链动态模型,在对其做近似线性化处理后建立了在不同速度范围内的切换机制,利用稳定性理论分析了误差相关因素,并对电机参数进行敏感性分析和补偿。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

基于可变边界层的永磁同步电机滑模观测器

为了提高 SPMSM转子位置和速度的观测性能,提出一种基于准滑动模态的可变边界层 S型开关函数与锁相环模块相结合的滑模观测器系统。首先,基于隐极式 PMSM的数学模型,建立电流信号的滑模面;其次,为提高电机转速与转子位置估算精度,采用可变边界层的设计思想,通过一种边界层随转速变化的 S型开关函数代替传统符号函数,达到减弱抖振并提高跟踪精度的目的;再次,利用锁相环得到转子位置及转速信号,并针对锁相环在动态阶段跟踪精度较低的缺点,设计一个信号抑制器以削弱动态误差并提高响应速度;最后,搭建 Matlab/Simulink仿真平台对此方法进行验证,结果表明提出的方法可行并拥有良好的跟踪能力。

永磁同步电机直接转矩控制的磁链观测研究

对永磁同步电机直接转矩控制中磁链观测这一关键技术进行了研究,设计了一种新型磁链观测器——非线性正交反馈补偿磁链观测器,分析了其在永磁同步电机直接转矩控制中的优势,建立了基于Simulink(Matlab)软件的永磁同步电机直接转矩控制仿真模型,对所提出的磁链观测方案进行了仿真分析,仿真结果验证了该方案的可行性。

无刷双馈感应电机直接转矩控制系统中的磁链观测方法

提出一种改进的非线性正交反馈补偿磁链观测方法。该方法利用PI调节器对补偿量进行调节,使反电动势和磁链正交。提出了滤波器截止频率的选取方法,根据不同的转速选取截止频率,满足不同转速下磁链观测精度的要求。将该方法与新型无误差电压模型磁链观测法分别作为无刷双馈感应电机直接转矩控制系统中控制绕组和功率绕组的磁链观测方法。试验结果表明,两种磁链观测法均能有效消除u-i模型的积分漂移,且较好地解决了控制绕组频率接近零时磁链观测不准的问题,使无刷双馈感应电机直接转矩控制系统控制绕组频率接近零时仍能够获得较好的稳态及动态性能。

新型三相PWM整流器无交流电压传感器控制方法

针对三相脉冲宽度调制(PWM)整流器无交流电压传感器控制策略中,虚拟磁链定向算法会引入直流偏置误差的问题,研究了一种新的交流电压观测方法。利用三阶广义积分器能对特定频率正弦信号实现无静差跟踪的特性,构造正交信号发生器,对两相静止坐标系下的交流电压进行估算,实现三相PWM整流器无交流电压传感器的控制方法。该方法无需对电流信号进行微分运算,对噪音不敏感,且能避免纯积分运算存在的问题;采用该方法估算电网电压相当于对其进行了滤波处理,能够保证整流器输入电流波形正弦度好,谐波含量小。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

基于热-磁-固耦合的圆台薄壳应力与变形分析

针对导电圆台薄壳热磁弹性问题,建立在电磁场、温度场和机械场作用下的基本方程。经过变量代换,得出具有8个基本未知量的非线性偏微分方程组。对于导电圆台薄壳,分析其温度场,导出温度场积分特征值。利用New Mark稳定有限等差式和准线性化方法,给出了可以应用离散正交化法求解的标准型方程组,得到该问题的数值解。通过实例计算,得到了圆台薄壳应力、温度及变形随外加电磁参量的变化规律。结果表明,改变电、磁、力场的参数能够实现对圆台应力、应变、温度的控制。研究结果可为此类问题的进一步研究提供理论参考。

内置式永磁同步电动机无位置传感器控制策略

为改善中高速永磁同步电动机无位置传感器控制的稳态、动态性能,并针对电动机反转时传统的正交锁相环不能有效运行的问题,提出了一种基于超螺旋滑模观测器与改进正交锁相环的内置式永磁同步电动机无位置传感器控制策略。在两相静止坐标系下,使用超螺旋函数取代传统滑模观测器的开关函数构建超螺旋滑模观测器,可充分抑制滑模抖振,同时避免了低通滤波器的使用,解决了低通滤波器带来的相位延迟与幅值衰减问题;改进的正交锁相环算法避免了正切函数的使用,利用一种简单的反电动势信号重构策略获取误差信号,相比于基于正切函数的正交锁相环算法更简单有效,能够使电动机反转运行,且在运行过程中转速与位置估计误差较小。仿真结果验证了该控制策略的可靠性和有效性。

RoF非线性链路对OFDM信号的影响

正交频分复用OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)与光载无线电ROF(Radio Over Fiber)技术结合为实现低成本、高速数据传输的无线网络提供了可能。但RoF链路的非线性降低了系统性能。文中在分析Mach-Zehnder调制器的静态模型基础上,提出用Volterra级数与冲击响应分析模型相结合模型化RoF非线性系统。在此模型基础上分析Mach-Zehnder调制器以及射频放大器非线性对OFDM信号的影响。仿真分析显示非线性会使OFDM信号频谱展宽,降低信号幅度,并且随着光调制指数的增加误差矢量,带外干扰增加。为OFDM-RoF系统的线性化处理以及系统光调制器调制指数的选择提供了理论依据。