积分型非奇异终端滑模PMSM无传感器控制系统

针对永磁同步电机中高速情况下传统的滑模观测器估算精度低且存在较强抖振的问题,提出一种基于改进型滑模观测器的PMSM矢量控制方法。基于非线性滑模面理论分析,构建一种积分型非奇异终端滑模面,有效降低了抖振现象,提高了系统的观测精确度;并设计了一种自适应反电动势滤波器,使反电动势能随观测器自适应调节,且谐波含量低,进一步提升动态精度;最后,利用正交锁相环原理调制出电机转子位置信息,将提出的新型控制方法应用到永磁同步电机调速系统,与传统滑模控制进行对比。仿真和实验表明,提出的基于新型滑模观测器的永磁同步电机控制系统跟踪精度高、鲁棒性强,动、静态响应好。

基于改进sigmoid函数的PMSM无传感器控制

针对永磁同步电机传统滑模观测器在零点切换过程中由于使用符号函数引起高频震荡以及相位滞后现象,引入改进sigmoid函数替换符号函数以减小零点切换过程中的高频抖振,同时在使用锁相环的基础上加入角度补偿算法估计转子位置以减小高频抖振产生的角度估计误差,基于Simulink建立模型并进行仿真。仿真结果表明,与传统观测器相比,新的控制方法在抖振抑制和鲁棒性方面均有较大提升。

基于高阶滑模的PMSM无传感器控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)无传感器控制存在的超调量大、抖振明显,易受负载扰动影响的现象。提出一种基于高阶滑模的控制策略,结合超螺旋算法(STA)和任意阶算法设计出新型高阶滑模控制器,将新型的控制器分别应用于速度控制器、状态观测器和扭矩观测器,用饱和函数代替符号函数,同时采用积分滑模面和模糊控制对控制系统进行优化。系统使用状态观测器和锁相环(PLL)获取转子位置信息,并通过扭矩观测器将观测值前馈补偿至速度控制器。经过模拟仿真表明该高阶滑模控制系统可以有效地抑制超调和抖振,提升转子位置的估算精度,同时大大提升了系统的抗干扰性和鲁棒性。

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。

优化脉振高频信号注入的PMSM无位置传感器控制方法

针对基于脉振高频信号注入法的永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器控制策略中,使用带通滤波器(band pass filter, BPF)会增加系统相位延迟,造成观测性能不佳的问题,提出一种采用双二阶广义积分器(second order-second order generalized integrator, SO-SOGI)的优化脉振高频信号注入法无位置传感器控制策略。首先,设计了采用SO-SOGI观测PMSM转子位置和转速信息的方法。其次,分析了所采用的SO-SOGI在中心频率处的幅频特性,验证了SO-SOGI具有较好的基波提取能力和内环负反馈调节机制,可以输出特定的频率信号而不存在相位延迟。最后,MATLAB/Simulink的仿真验证结果表明:在静态运行时转子位置估计的精度提高约0.7 rad,证明了该方法拥有良好的位置估算精度,提高了系统的可靠性;在动态运行时转速估计误差减小了62.5%左右,该方法能有效适应低速下转速变化,提高了系统的抗扰动性。

自抗扰和新型滑模观测器的PMSM无传感器控制

针对中高速情况下,带有滑模控制器的传统控制方法存在动态响应慢、抖振较大、转子转速及位置信息估计精度差等问题,设计一种自抗扰控制结合新型滑模观测器的控制策略.速度环采用自抗扰速度控制器改善系统的动态响应速度和抗扰性能;新型滑模观测器采用边界层厚度随转子速度动态可调的正弦输入函数作为切换函数,有效抑制了观测器抖振;基于反电动势模型设计反电动势观测器,省去了低通滤波器,提高了转速和转子位置的估计精度.通过仿真实验验证了本文方法的有效性和可行性.

基于方波注入的无滤波器PMSM初始位置检测

针对内置式永磁同步电机矢量控制中,转子初始位置误差会对其启动和运行产生严重的不良影响的问题,提出了一种在无滤波器高频方波信号注入过程中插入一段等幅值正反脉冲,通过比较d轴响应电流并结合位置观测器的方法,获取转子初始位置,实现电机的无传感器任意位置低速带载启动。利用MATLAB/Simulink搭建电机及观测器模型,仿真结果表明该方法得到的初始位置十分准确,最大误差约为3.6°。最后,通过硬件实验实现了电机任意位置带载启动且位置误差均在3.6°之内。

基于观测值方差加权融合的PMSM全速域无传感器控制

在永磁同步电机全速域无传感器控制中,不同转速范围通常采用不同控制算法,而确保不同控制算法之间的平滑切换是实现全速域稳定运行的前提。在零低速域和中高速域分别采用脉振高频电压注入法和扩展卡尔曼滤波法对转子速度和角度进行观测。为了实现两种算法之间的平滑切换,提出一种基于观测值方差加权融合的切换策略,与传统阈值切换策略对比,提高了永磁同步电机在全速域的稳定性和控制精度。仿真结果证明了该永磁同步电机全速域无传感器控制策略的可行性和有效性。

基于改进正交锁相环的永磁同步电机无位置传感器控制

针对传统正交锁相环(QPLL)应用于永磁同步电机无位置传感器控制中存在的反转失效与加、减速工况下出现显著的转子位置直流偏移误差问题,该文提出一种改进的正交锁相环(IQPLL)。其通过重构鉴相器环节,使得鉴相器的输出与永磁同步电机的转向不再相关,从而解决传统QPLL在电机反转时估算转子位置出现180°偏差的问题。此外,在新型鉴相器结构下,设计前馈环路以补偿加、减速工况下的位置直流偏移误差。并建立了IQPLL的小信号模型,根据系统的频率响应特性给出了IQPLL的参数设计方法。实验结果表明,相对于传统的QPLL,所提出的IQPLL可实现永磁同步电机无位置传感器控制正、反转稳定运行,并有效抑制了加、减速工况下的转子位置直流偏移误差。

基于脉振高频电流注入SPMSM低速无位置传感器控制

针对转子磁钢表贴式永磁同步电动机(SPMSM),提出了一种基于脉振高频电流注入的低速无位置传感器控制的新方法。其原理是在估计的同步旋转坐标系直轴上注入高频正弦电流,通过检测交轴电流环PI调节器的输出电压量,获得含有转子位置估计误差的信号,对此进行适当的信号处理得到估计转子位置角,从而实现无位置传感器控制。对该方法进行了理论分析、仿真与实验验证,结果表明该方法在低速和零速下均能准确地检测电动机转子的位置和速度,相较于脉振高频电压信号注入法,所提出的方法结构更简单,且稳定性更高。

基于中心差分滤波算法的PMSM无传感器控制方法

基于永磁同步电机无传感器矢量控制的性能要求,提出了一种基于CDKF算法的非线性系统参数辨识的无传感器控制方法。该方法利用永磁同步电机的电压及电流信号在线实时估计电机的转速和转子角位移,进而得到矢量控制系统转速反馈信号和矢量变换角位移。仿真结果表明,该方法既能获得较高的估计精度,又能有效提高计算速度,满足永磁同步电机无传感器矢量控制的性能要求。

改进滑模观测器在船舶电力推进PMSM无位置控制中的应用

针对船舶电力推进永磁电机中无传感器技术存在的问题,在分析电力推进船舶常用的三相永磁同步电机的数学模型的基础上,提出一种改进的变结构滑模观测器的无传感器矢量控制算法。根据观测电流与实际电流的差值重构电机的反电动势,利用开关函数和卡尔曼滤波器滤除高频干扰,从而准确估算出电机的转子位置和转速。利用MATLAB/Simulink进行仿真试验,验证该速度估计算法的正确性。

基于神经网络的PMSM速度和位置自适应观测器的设计

在对永磁同步电机(PMSM)ba-坐标系下的数学模型进行非线性坐标变换的基础上,提出了一种基于神经网络的无传感器控制方法及非线性自适应观测器设计方法;利用Lyapunov理论设计了网络权系数阵的在线学习规则,并证明了观测器的稳定性。理论分析和仿真结果表明,所提出的PMSM无传感器控制方法具有较强的鲁棒性和令人满意的性能。

扩展卡尔曼滤波的PMSM无传感器低速性能研究

扩展卡尔曼滤波器作为非线性的速度、位置估计器应用在永磁同步电动机无传感器控制系统中已经是一个很成熟的课题。但是,这种控制系统中有一个始终没有解决的问题:虽然在高速区(>5Hz)卡尔曼滤波具有较高的估计精度,但是在低速区(<5Hz),其控制性能较差。针对永磁同步电动机扩展卡尔曼滤波无传感器控制时低速性能不佳的问题,分析了低速性能不佳的原因——电压信噪比较小,并且提出了提高信噪比的方法——调节逆变器的直流母线电压,来改善系统的低速性能。通过调节逆变器的直流母线电压,成功实现了在2Hz左右的低速运行,仿真和实验结果证明了该方法的有效性。

PMSM改进型滑模观测器无传感器参数辨识

为解决经典滑模观测器由于不连续开关函数而存在的抖动问题,文中提出了一种基于双曲正切函数的滑模观测器来对电机的反电动势进行估计。同时,为消除由低通滤波器引起的相位延迟以得到比较准确的转子位置与速度信息,将观测器得到的反电动势信息及转子位置构造成一个锁相环。在锁相环中输入信号通过比例积分环节获得电机的转速与转子位置信息。仿真及实验结果表明:改进后的滑模观测器能够有效实现对永磁同步电机速度和位置比较精确的辨识,有效抑制了抖动问题。

基于SMO的无传感器PMSM空间矢量控制研究

根据永磁同步电动机的数学模型及滑模变结构控制理论,设计了一个滑模状态观测器用于估算电机转子位置和速度,以dsPIC30F6010A DSP为核心构建了基于相电流采样的驱动控制系统。实验结果表明,所设计的滑模观测器能够准确估算电机转子位置,从而实现了永磁同步电动机的无传感器空间矢量控制。

基于SMO的PMSM无位置传感器算法研究

基于滑模变结构观测器(SMO)的基本理论,构造了永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统的仿真模型,并对永磁同步电机无位置传感器的转子位置和速度估计算法进行改进,用一个饱和函数代替sign函数,用变截止频率低通滤波器代替固定截止频率低通滤波器,用自适应算法速度观测器代替传统基于电机模型的无位置传感器,实现了无位置传感器对电机转速的准确估算。仿真和实验结果验证了该技术的有效性和合理性。

基于高频方波信号注入的PMSM无传感器低速运行研究

目前,永磁同步电机(PMSM)无位置传感器运行研究受到广泛关注。采用一种基于高频方波信号注入的方法实现PMSM无位置传感器启动以及低速运行。首先详细分析了高频方波信号注入检测原理,然后对注入的高频方波信号以及电流采样模式进行了改进。向估计的两相旋转坐标系注入高频方波电压信号,根据检测到的定子电流并结合注入的电压信号即可获得转子位置,并且利用电机的磁路饱和特性,实现转子初始位置检测。所提出的改进方法不依赖于准确的电机参数,信号处理过程简单易实现。仿真结果验证了该方法的正确性。

基于滑模估计器和卡尔曼滤波的PMSM速度估计

针对永磁同步电机(PMSM)无传感器的控制问题,提出了一种结合滑模估计器和扩展卡尔曼滤波(EKF)两种方法优点的混合估计器。混合估计器解决了滑模估计器对于反电动势具有较大"畸变"的电机速度估计效果差的缺点。混合估计器建立了一个3阶EKF滤波器,把反电动势高次谐波分量作为系统和测量噪声处理。降阶后的EKF参数调节变得比传统的EKF估计器相对容易很多,在反电动势有"畸变"单纯滑模估计器估计效果很差时,估计效果依然很好。对滑模估计器、传统EKF估计器和混合控制器三种估计效果做了比较,阐明了混合估计器的优缺点。

基于SMC和AFEKF的PMSM无传感控制

针对传统扩展卡尔曼滤波(EKF)估计永磁同步电机(PMSM)速度、位置存在模型不精确,噪声不确定时估计精度不高、实时性差,且有可能导致滤波发散的问题,采用一种基于Sage-Husa的自适应渐消扩展卡尔曼滤波(AFEKF)算法。为了提高模型误差鲁棒性、减少超调,采用一种新型的基于指数趋近律的滑模转速控制器(SMC)。实验结果表明:所提出的控制策略相较于传统的比例积分(PI)和EKF算法能准确估计转速和位置。在启动时能较快到达预定速度,且无超调现象,迅速达到稳定状态;在加载后最大偏差较传统算法减小了1. 77%,且稳定状态下,转速误差下降了0. 371%,稳态位置误差减小了0. 45%。证实所提算法在PMSM无传感器控制系统中稳定性强,具有更好的实用性。