基于反步法的永磁同步电机输出反馈控制系统研究

针对永磁同步电机 (PMSM)绕组相电流和转速强耦合特性 ,采用积分反步法讨论了精确的位置跟踪控制问题 .在已知电机模型的精确参数情况下 ,假定只有转子位置可测 .设计了速度和定子电流的非线性观测器 ,提出了输出反馈控制器的设计方法 ,在保证定子电流跟踪参考电流的前提下 ,实现了位置的精确跟踪控制 .通过构造适当的Lyapunov函数 ,证明了所设计的控制系统的全局稳定性 .仿真结果表明 ,用该方法设计的PMSM控制系统滤波跟踪误差迅速以指数规律收敛到零 .     

基于定子电流定向的永磁同步电机非线性控制

在定子电流矢量同步坐标系下构建了新的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)数学模型,并基于该模型提出了一种以定子电流幅值及转矩角为控制变量的非线性控制方法.利用输入、输出线性化设计可实现定子电流跟踪的线性解耦控制器,在此基础上增加滑模控制规律以提高参数摄动时控制系统的鲁棒性,并通过Lyapunov稳定性理论设计了该非连续性控制规律的增益参数.仿真和试验结果表明,该控制策略能有效改善电机运行中的功率因数及转矩动态响应速度,并且具有良好的鲁棒性.     

基于滑模变结构的PMSM的直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统.利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链2分量的解耦,同时,采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置.仿真与实验结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有很好的动、静性能.     

平方转矩负载下基于自适应反推理论的PMSM速度控制器设计

针对平方转矩负载下传统异步电动机变频调速精度不高的缺点,提出了一种基于非线性自适应反推(Backstepping)控制的永磁同步电动机(PMSM)速度控制方法.建立了PMSM在dq轴旋转坐标系下的数学模型,结合反推控制原理,设计了PMSM自适应反推速度控制器,并证明了控制器的全局稳定性.仿真结果表明,在电机定子电阻一定随机变化范围内,所设计的自适应控制器能够较好地跟踪给定速度,抑制了定子电阻变化对速度的影响,提高了平方转矩负载的运行效率.     

基于遗传-模糊算法的开关磁阻电机位置计算

采用智能方法实现开关磁阻电机的非线性建模及转子位置的精确估算．根据实验测得的开关磁阻电机定子电流、绕组电感和转子位置，得到开关磁阻电动机非线性特性．利用比特性得到模糊规则，实现开关磁阻电机的模糊建模；在此基础上，分别利用神经网络的学习和遗传算法全局优化算法，实现了精确和最优模糊建模．该方法可以实现转子位置的精确估计并具有一定鲁棒性和可靠性，可取代直接的位置传感器．利用智能建模可以避免非线性系统建模的复杂性．仿真结果证明了建模的有效性．     

电子式感应电机的软起动过程

感应电机采用传统的硬起动会给定子的转矩和电流带来较大冲击，故需研究电机的软起动过程．用混合变量改进方法建立感应电机模型，通过控制单元，在主电路拓扑的变化下，采用双向晶闸管控制高压电机软起动．该过程利用Matlab／Simulink仿真模拟电机起动时定子电流和转矩变化情况．该过程启动电流小，起停过渡自然，节能效果好．通过调节启动转矩，启动中可以实现低速启动、频繁启动和软停止，而且损耗小，控制精确．     

基于Matlab永磁同步电机控制系统的仿真建模

在分析永磁同步电机(PMSM)数学模型的基础上，提出了PMSM控制系统仿真建模的新方法。在Matlab／Simulink中，建立独立的功能模块：PMSM本体模块、矢量控制模块、电流滞环控制模块、速度控制模块等，同时进行功能模块的有机整合，搭建PMSM控制系统的仿真模型。系统采用双闭环控制：速度环采用PI控制，电流环采用滞环电流控制。仿真结果证明了该方法的有效性，同时该模型也适用于验证其他控制算法的合理性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

基于EKF的双Y移30°六相PMSM无速度传感器控制系统研究

介绍了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的双Y移30°六相永磁同步电动机(PMSM)无速度传感器控制方法.本系统建立了六相双Y移30°绕组永磁同步电动机的数学模型和状态空间方程.通过选取dq旋转坐标系下的定子电流、电机转速和转子位置作为状态变量,选取定子电压和电流作为输入、输出向量,构建了EKF观测器.在dq旋转坐标下采用扩展卡尔曼滤波器获得转速和转子位置,并利用TMS320F2812型DSP芯片实现全数字控制.该方法不需要对多相永磁电机的结构作任何改变,同时适用于凸极和隐极永磁同步电机,在很宽的速度变化范围内都有较高的位置估计精度.实验表明该方法使系统具有更加良好的控制性能.     

一种基于电磁驱动的非圆异形孔加工方法

为了对镗杆施加径向可控随动作用力．在镗床主轴与镗杆之间设置一个柔性铰链变形机构(转子)，而在其外围设置一个多磁极加力机构(定子)，两者形成一个回转式电磁微位移驱动机构．定子与转子之间的作用力取决于定子线圈中的控制电流，改变控制电流可以改变转子与定子之间的作用力，实现转子相对于定子的径向微位移．通过对电磁驱动力的数值建模，提出了实现电磁驱动机构同步驱动的控制方法；通过对电磁驱动力线性化误差进行分析，给出了电磁驱动器关键参数的设计方法．在正常工作范围内，电磁驱动器微位移与控制电流之间具有较好的线性关系．模拟试验表明，通过改变控制电流的大小，转子(镗杆)中心的回转半径随之变化，从而带动镗杆在径向上做精密微位移．     

交流伺服系统检测电路的研究

检测电路是交流伺服控制系统的重要组成部分,由电流、电压及位置检测电路组成,完成系统信号如电机的直流母线电压、电机的定子相电流、电机转子的位置等获取工作．分别设计了电机定子相电流的采集电路及处理方法、电机直流母线电压采集电路及电机转子位置检测电路与初始位置定位方法,并对设计的电路进行了实验分析．模拟实验结果表明整个系统具有较好的动态响应和稳态精度,从而验证了文中设计的检测电路的可行性．     

基于位置估计的永磁同步电机全速域控制

为改进全速域内永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)转子速度估计精度,该文提出高频信号注入和自适应结合法来估计电机位置和速度,实现全速域内无传感器PMSM的控制。首先在特定高频信号激励下,利用电流响应估计PMSM的初始位置,同时通过流频法启动并控制电机低速运行。然后提出基于可调模型的自适应法估计中高速运行时的电机转速,实现电机无传感器条件下的精确控制。结果表明:提出的方法能使转子初始位置估计误差在0.3%以内和转速估计误差在0.7%以内,转速误差被控制在0.4%以内,具有良好的估计精度与稳态性能。     

基于带宽的永磁同步电机伺服控制器设计

为提高伺服系统的控制性能并解决控制参数整定困难的问题,该文设计了1种新的控制方法,应用于永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统中。建立了PMSM模型。设计了基于电流环带宽进行比例-积分(PI)控制参数整定的电流环控制器和基于速度环带宽进行自抗扰控制(ADRC)参数整定的速度环控制器。推导得到电流环带宽和速度环带宽的关系,从而将整个系统的控制参数归结到带宽1个参数上。经实验验证:该控制器结构通用性强,参数整定简单,易于工程实现;与传统比例-积分-微分(PID)控制方法相比较,在给定相同速度指令时,基于带宽的控制方法速度响应快,跟踪误差减小40%以上,在PMSM速度稳定时施加负载扰动,稳定时间缩短25%以上。     

基于IP控制和扩展卡尔曼滤波的PMSM转速控制

为实现永磁同步电机(PMSM)的无速度传感器转速控制,提出一种基于积分比例(IP)转速控制和扩展卡尔曼滤波(EKF)转速估计的PMSM调速控制策略.以αβ坐标系下定子电压和电流为观测量,采用EKF算法对电机转速和转子位置进行实时预测和最优估计.估计转速作为反馈项与给定转速比较,所得误差值作为IP控制器的输入,对q轴电流分量进行控制,实现PMSM无传感器速度控制.针对不同电机转速和多种负载状态进行大量仿真研究,实验结果表明,该转速控制策略抗负载扰动能力强、超调量小.     

基于忙id=0的双Y移30°永磁同步电机磁场定向控制仿真

双Y移30°永磁同步电机（PMSM）由于其结构特点,不存在感应电机的转差频率电流。在磁场定向控制过程中,不需要对磁链进行观测．因而PMSM的磁场定向控制简单。但是磁场定向控制方法依赖于电机精确的数学模型。根据双Y移30°PMSM的数学模型。选择了一种易于实现的六相PMSM高性能电磁转矩控制的磁场定向控制方法,并对其进行仿真。基于PMSM在六相静止坐标系下的数学模型,运用坐标变换理论建立了PMSM在二相旋转坐标系下的数学模型。与六相静止坐标系相比,数学模型在两相旋转坐标系下有了很大的简化,降低了微分方程阶数。直轴电磁链和交轴磁链不再是角度的函数。在此模型下,用基于id=O的磁场定向控制方法完成对双Y移30°PMSM的解耦控制．通过仿真证明该控制方法可以得到稳定的转速和转矩。非常适合多相PMSM的控制系统。     

基于定子电阻观测器的永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制研究

传统的永磁同步电动机直接转矩控制系统存在着转矩和磁链脉动大、低速运行时难以精确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题.为解决这些问题,通过定子电阻观测器,利用定子电流与参考定子电流之差来跟踪定子电阻的变化,实现定子电阻的实时估算;用转矩和磁链滑模变结构控制器来替代传统直接转矩控制中的滞环控制器.仿真结果表明,基于定子电阻观测器的永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制系统具有较小的转矩、磁链脉动和快速的动态响应性能.     

高频信号注入的PMSM无传感器低速运行优化控制

在无位置传感器永磁同步电机(PMSM)的零低速运行控制中,多采用高频信号注入法跟踪位置信息,这将造成转矩波动和时滞问题.结合滑模速度控制和高频方波信号注入,提出一种无滤波器的转子位置辨识方法.通过将方波信号频率提升至逆变器开关频率,利用基波信号周期远小于高频注入信号周期的特点,在单次高频信号注入周期内,通过两次电流采样,避免了使用传统高频信号注入中的信号分离,同时去掉滤波器,有效提高系统收敛速度.仿真结果表明,与传统的高频信号注入法相比,该方法能实现PMSM无位置传感器控制下高精度的低速运行,且具有良好的稳态特性和动态性能.     

基于q轴电流的高频三角波注入的PMSM无传感器控制

转子初始位置的测定与永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,简称PMSM)性能密切相关.在传统高频脉振三角波注入法基础上,结合傅里叶分解及电路叠加定理,提出q轴电流化简法.设计调制信号,将此调制信号与q轴电流信号相乘得位置误差信号,以跟踪转子位置.向转子初始位置的两方向注入高频脉冲信号,以判定磁极极性.仿真结果表明:相对于传统高频脉振三角波注入法,q轴电流化简法的转子位置角误差、转速误差更小,能对永磁同步电机实现无传感器的可靠控制.     

永磁同步电机的电流比较控制及速度预测控制

讨论了一种永磁同步电机(PMSM)电流比较控制和速度预测控制方案。该方案采用瞬时电流分量的比较控制方式，通过查询开关规则表，输出逆变器的开关状态矢量，得到了平稳的直轴电流响应和快速且平稳的交轴电流响应；将预测控制方法应用于PMSM的速度控制系统，对PMSM模型的精度要求低，允许模型可有较大失配，系统算法简单，鲁棒性强。仿真结果表明，该方案的PMSM控制系统具有优良的动、静态特性。     

改进型滑模观测器的永磁同步电机无传感器控制策略

针对永磁同步电机(PMSM)实际运行时定子电阻和电感常发生随机变化的情况,提出了一种可进行永磁同步电机无传感器控制的定子电阻和电感在线辨识的改进型滑模观测器。为了削弱系统高频抖振,用近似饱和函数代替开关函数;基于Lyapunov稳定性理论,在保证观测器稳定性的同时,进行定子电阻和电感参数辨识,并将其反馈到观测器模型,实时修正观测器模型参数,从而提高估算精度;采用锁相环技术计算出转子位置和速度信息,将其反馈到电机控制系统。数值仿真结果表明,改进型滑模观测器能够快速、准确地跟踪转子位置,估算转子速度,且能辨识定子电阻和电感值并进行反馈,实现永磁同步电机无传感器控制。     

双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法

为了解决风力发电机系统中位置传感器故障率高、维护困难的问题,提出了一种双馈异步风力发电机新型无位置传感器控制方法。该方案通过测量定子电压计算定子静止坐标下的定子磁链矢量,同时通过测量的转子电流和重构得到的转子电压计算转子坐标系的定子磁链矢量,根据定子磁链矢量在不同坐标系下的位置获得转子位置角度。和已有方法相比,该方法仅需测量定子电压和转子电流作为反馈量,计算量较小且不需要定子电流信息。实验表明,该控制算法具有良好的动态和稳态性能,达到了较高的转子位置和转速观测精度,适合双馈异步风力发电系统的变速恒频运行。