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.     

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.     

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.     

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。     

主动磁悬浮轴承的非线性反演变结构控制

基于主动磁悬浮轴承的非线性模型,提出了一种非线性的控制方法——全阶电磁机械系统的反演变结构控制法．在对转子位置、速度及电流进行测量的基础上,控制器解决了主动磁轴承控制中存在的不确定性非匹配问题,实现了位置跟踪．仿真实例证明了控制器的有效性．     

滑移界面位置对叶轮机械内部旋转流场的影响

为研究滑移界面位置对叶轮机械内部流体旋转流场的影响,选择了有定子和无定子二种典型的叶轮机械模型,使滑移界面位于转子和静止部件之间的不同位置,分别对其进行数值模拟,得到了叶轮机械内部旋转流场分布,并与实验结果和其他文献结果进行对比分析.结果表明:滑移界面越靠近转子,转子转动对四周区域流体的影响越小;滑移界面越靠近静止部件,转子转动对四周区域流体的影响越大;滑移界面位置应取在转子和静止部件之间靠近转子的1/8～1/4处.     

感应电机转子断条位置影响分析

对感应电机转子断条的位置及其影响进行研究，分析电机转子断条位置与定子电流中转子绕组故障特征量之间的关系，转子断条位置与转子导条电流、转子端环电流之间的关系，并总结出其规律性；揭示了过去人们试图把定子电流中故障特征量的大小作为电机转子断条根数多少的判据的局限性，提出了把断条引起电机的不对称性作为电机故障程度判据的新的理论。     

无刷双馈调速电机的谐波磁场分析

针对无刷双馈电机绕组的特殊性,将定子功率绕组分别与转子笼型绕组的磁场耦合,以产生转子电流,分析了定子功率绕组、控制绕组和转子绕组电流产生的谐波磁场,以及定、转子3个绕组电流所产生的各次谐波磁场及各次谐波磁场之间的相互作用,为无刷双馈电机的设计及其谐波分析提供了理论依据．     

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.     

恒定交流励磁时双馈感应发电机的短路电流

系统地分析了三相机端短路状况下,双馈感应发电机(DFIG)定、转子电流的动态响应,提出了计算DFIG短路电流的新方法.将三相机端短路的DFIG等效为稳态运行的转子励磁异步电机和三相机端短路的鼠笼型异步电机,运用空间矢量的方法分别求解,得到DFIG短路电流的解析表达式,确定了最大短路电流及其出现时刻,同时分析了短路电流中的主要成分以及它们之间的相互关系.以上结论通过Matlab/Simulink仿真进行了验证.     

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疾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。     

基于DSP的永磁无刷同步电机的控制系统

讨论了采用新一代DSP（TMS320LF2407）设计三相永磁无刷同步电机控制系统的方案及电机位置信号的确定方法，给出了控制系统结构原理图，分别用软件和硬件实现，探讨了磁场定向控制。     

逆变器非线性运行的同步电动机无源性控制研究

通过严格的理论分析和数学计算，建立了同步电动机在同步坐标系中E—L方程形式的数学模型，给出了磁场矢量控制的基本控制目标。以这些模型为基础，研究并设计了在负载转矩为任意时变未知情形下同步电动机时变转矩（转速、位置）的无源性渐近跟踪控制器。在实现机械控制目标的同时考虑并实现了对磁场方向和磁场幅值的控制，即同时实现了磁场矢量控制。     

无位置传感器的永磁同步电机直接转矩控制系统

介绍了永磁同步电机直接转矩控制原理,在旋转坐标系下推导出转矩的几种表达形式,以此为基础分别对隐极式电机和凸极式同步电机提出了基于定子磁链和转矩的功率角位置估算算法.该估算法先计算电磁转矩、定子磁链及其位置,根据定子磁链和电磁转矩估算功率角,再根据功率角和定子磁链位置得到转子位置.仿真表明,本文提出的功率角估计算法简单有效,能比较精确地逼近电机实际位置,系统有良好的动静态性能.