一种全阶转子磁链观测器的仿真模型的建立

将一种全阶磁链观测器引用到异步电动机的直接转子磁场定向中,研究其运行时受电机参数变化的影响.借鉴频率响应法,对比常见的电流模型磁链观测器和电压模型磁链观测器,采用数据拟合的方法对电机参数变化下的磁链观测值进行拟合,得到其参数鲁棒性结论.仿真结果表明,应用该全阶磁链观测器可以克服电机转子电阻变化的影响,减小电机定子电阻变...     

一种消除电压型磁链观测器中直流偏置误差的新方法

为消除直流偏置积分误差对电压型转子磁链观测器的影响 ,提出了一种新型的闭环积分校正算法。该算法通过引入闭环比例积分 (PI)校正环节和直流偏置积分校正环节对电压型磁链观测器进行校正。可以完全消除直流偏置以及初始值积分误差对转子磁链造成的影响、同时还能保证转子磁链辨识无稳态误差 ,适合于在低速下和无速度传感器的情况下使用。仿真和实验结果验证了这种方法的有效性     

基于自抗扰控制技术的高压大功率异步电机直接转矩控制系统

针对异步电机的非线性特点,设计一种新颖的级联型多电平逆变器供电的高压大功率异步电机直接转矩控制系统.在定子坐标系内对定子磁链与电机转矩进行闭环控制得到定子磁链增量,包括定子磁链的幅值增量和相位增量.由定子磁链增量计算异步电机定子电压矢量,定子磁链和电机转矩采用自适应观测器估计.采用自抗扰控制技术设计速度、转矩和定子磁链控制器,这些控制器具有鲁棒性强的特点.研究结果表明:通过速度控制器对负载扰动进行估计和补偿,消除了负载扰动可能带来的稳态跟踪误差;逆变器的开关信号利用载波移相脉宽调制方法生成,从而减少了转矩和定子磁链幅值的脉动;系统具有良好的动态和稳态性能.     

异步电机降阶磁链观测器的研究

为提高转子磁链观测精度 ,文章详细分析了异步电机矢量控制系统中的主要干扰和参数误差 ,在此基础上 ,依据 H∞ 理论设计了降阶磁链观测器 ,使干扰和参数误差造成的影响极小化。文章通过仿真和实验将该降阶磁链观测器与传统的电压型和电流型磁链观测器进行了比较。仿真和实验结果表明 ,前者具有较好的动态和稳态性能 ,对电机中的参数变化、量测噪声和观测器初始值误差具有较强的鲁棒性 ,适用于高性能的矢量控制系统     

定子磁链全阶观测器增益矩阵的确定方法

为了提高异步电机定子磁链观测精度,减小观测误差受其运行过程中温度、频率和磁路等因素的影响,使用定子磁链全阶观测器观测定子磁链.利用静止坐标系下的异步电机数学模型,分析当电机参数改变时,高速运行状态下定子磁链观测器u-i模型和低速运行状态下i-n模型的观测误差变化情况,然后给出定子磁链全阶观测器增益矩阵的确定方法.在Matlab/Simulink仿真环境下,进行了仿真验证.研究结果表明:定子磁链观测精度主要是随着电机在运行过程中转速和转矩的变化而变化;采用此方法在保证观测器稳定的前提下,依据不同的转速区间,选择合适的观测器极点配置,可以提高异步电机全速运行状态下定子磁链的观测精度;采用此方法有效地提高了全速范围内定子磁链的观测精度,并且实现简单.     

基于状态观测器的异步电子磁链观测和速度辨识

提出一种基于全阶观测器的感应电机磁链估计方法,系统地给出了这种观测器的设计过程.仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性较好,磁链观测精度高.根据李雅普诺夫稳定性原理推导出基于自适应状态观测器的直接转矩控制系统速度辨识算法,其收敛速度快、精度高.基于状态观测器方案在准确观测电机磁链的同时,可实现高性能的无速度传感器运行.     

改进型ADRC的感应电机定子磁场定向矢量控制

针对感应电机定子磁场定向时,定子磁链和定子q轴电流没有完全解耦这一问题,提出改进型自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)的定子磁场控制方法。建立关于定子磁链和定子电流的状态空间表达式。利用线性跟踪微分器对目标定子磁链安排过渡过程,从而改善闭环控制中“快”与“准”的矛盾。建立并联型线性扩张状态观测器替代线性扩张状态观测器对实际磁链与q轴电流耦合部分进行观测。在目标磁链闭环控制环节对观测的耦合部分实施补偿,并对系统稳定性进行分析。仿真试验对比该方法与传统ADRC和解耦器控制方法时定子磁链的稳定性和电机转速响应情况。结果表明：该方法简化了矢量控制系统结构,提高了定子磁链控制的稳定性,确保电机运行过程有良好的动态响应特性和鲁棒性。     

PMSM电流鲁棒性增量预测控制

为解决传统的永磁同步电机无差拍电流预测控制严重依赖电机参数,导致当电机参数发生变化时,控制性能严重下降,出现电流跟随不上,谐波含量增大等问题,文中提出一种基于龙伯格观测器的增量模型的无差拍电流预测控制方法,解决了传统无差拍电流预测控制中无法抵抗参数扰动问题. 首先在原有无差拍电流预测控制模型的基础上推导出增量模型,消除电流预测控制中磁链变化的影响;其次为了消除电感变化对电流预测控制效果的影响,引入龙伯格观测器,建立带有龙伯格观测器的增量模型;最后通过simulink仿真和实验验证了所提出方法的有效性.      

异步电机转子磁链观测器的准确度分析与设计

提出一种基于频率响应函数的转子磁链观测器准确度分析方法 ,推导出两种基本开环转子磁链观测器观测值相对实际值的频率响应函数 ,分析了电机参数的估计值偏离实际值对观测值准确度的影响 .应用Gopinath最小阶观测器理论设计了一种新型闭环转子磁链观测器 .实例分析表明 ,此方法能对转子磁链观测器准确度进行透彻分析 ,设计的闭环转子磁链观测器结构简单 ,综合了电流模型和电压模型开环转子磁链观测器最好的特性     

基于状态观测器的异步电机定子磁链观测和速度辨识

提出一种基于全阶观测器的感应电机磁链估计方法,系统地给出了这种观测器的设计过程。仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性较好,磁链观测精度高。根据李雅普诺夫稳定性原理推导出基于自适应状态观测器的直接转矩控制系统速度辨识算法,其收敛速度快、精度高。基于状态观测器方案在准确观测电机磁链的同时,可实现高性能的无速度传感器运行。     

电励磁同步电机的U模型自抗扰无速度传感器控制

为有效抑制电励磁同步电机调速时负载等外部干扰对系统稳定性的不利影响,同时考虑到高强度干扰引发的编码器故障,提出一种基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略。首先针对高强度干扰对编码器的影响,建立了基于U模型的电机转速估计模型;然后将负载扰动归为未知扰动,利用扩张状态观测器对扰动进行观测,并将电机转速估计值作为速度反馈,通过反馈控制律进行主动补偿,提出基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略;最后对基于U模型的自抗扰控制器与传统PID控制器进行仿真和实验对比。结果表明,基于U模型的自抗扰控制器较传统PID控制器具有更好的动静态响应特性;基于U模型的自抗扰无速度传感器控制策略具有有效性;在编码器出现故障时,通过U模型对转速的估计仍可保证系统稳定运行,同时还可提高系统的动态性能和抗干扰能力。     

基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制

针对异步电机的高性能鲁棒问题,采用自抗扰控制理论,设计并实现了基于自抗扰控制器的异步电机矢量控制方案。将电机模型中的耦合项及参数摄动视为系统扰动,采用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,简化了系统结构,提高了响应速度。为减小运算量,对自抗扰控制器的典型结构作了简化处理,使控制周期缩短约1/2,提高了实时控制性能。仿真和物理实验表明,该文研究的基于自抗扰控制器的矢量控制系统,在70%额定负载突卸情况下的动态速升仅为0.8%,动态性能优异,对转子参数变化也具有较强的鲁棒性。     

扩展卡尔曼滤波器在永磁同步电机控制中的应用

研究了一种针对内永磁同步电机（IPMSM）动态系统的非线性、时变及实时噪声干扰特点进行精确参数估计的扩展卡尔曼滤波观测器．由于内永磁同步电机q轴电感大于d轴电感，为了保证电磁转矩和负载角变化趋势一致，必须使定子磁链给定幅值限制在一定范围内．鉴于系统暂态和稳态运行的要求不同，为达到最优控制，采用控制定子磁链给定幅值以达到最大转矩／磁链（MPTF）的直接转矩控制算法对定子磁链给定幅值进行控制．仿真结果表明采用此算法可极大地提高IPMSM调速系统的运行效率．运用该方法的电机调速范围广并且在低速区运行良好．     

基于EKF的PMSM无机械传感器矢量控制

为了准确估计永磁同步电机(PMSM)的转子位置和转速,并实现无机械传感器矢量控制,提出了一种基于扩展Kalman滤波器(EKF)的转子位置和转速观测器,适合于求解永磁同步电机的非线性方程。观测器状态方程采用转子磁链定向的同步旋转坐标系下的电压方程,电感等参数为常数,可以应用于凸极机和隐极机。对扩展Kalman滤波器进行了算法简化,使它可以实用化。把负载转矩作为状态变量,观测器可以同时观测负载转矩,并把观测转矩用作前馈补偿,提高了系统的动态性能。通过实验验证了系统的性能。     

基于自抗扰控制器的电动轮自卸车的控制与仿真分析

针对矿用电动轮自卸车的变频调速矢量控制系统中感应电机参数时变严重,控制鲁棒性差的难题,提出了一种基于变结构自抗扰控制器的感应电动机变频调速系统控制方案,将转子电阻时变看作磁链子系统的一种内扰,负载干扰对转速子系统的影响作为转速子系统的外扰,通过扩张状态观测器对不确定扰动予以估计和补偿.该方案有效地解决了参数时变对矢量控制系统解耦性能的影响,动态控制性能优于传统PI调节器,仿真结果验证了方案的合理性与有效性.     

自抗扰控制器在变频调速系统中的应用

针对矢量控制系统存在的参数鲁棒性差这一难点问题,基于自抗扰控制原理,提出了将转子时间常数的变化看作磁链子系统的一种内扰,转子磁链幅值的变化对转速子系统的影响作为转速子系统的内扰,负载对转速子系统的影响作为转速子系统的外扰,并分别通过扩张状态观测器的扩张状态予以估计和补偿的感应电机变频调速系统新型控制方案. 该方案有效地解决了参数时变对矢量控制系统解耦性能的影响以及一般矢量控制系统存在的快速性与平稳性矛盾,仿真结果证明了方案的正确性与有效性.     

自抗扰控制器在气压伺服控制系统中的应用

为提高控制系统的鲁棒性,增强干扰抑制能力,提出了适用于气压伺服系统的自抗扰控制器方案,并讨论了控制参数的整定.自抗扰控制器为非线性控制器,由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律3部分构成.扩张状态观测器可以实时观测系统状态和扩张状态,从而实现全状态反馈及系统不确定性和外扰的补偿控制.自抗扰控制器的设计不依赖于被控系统的精确数学模型,并对内外扰有较强的抑制能力,在整个系统工作区间都有良好的鲁棒性.仿真结果表明,自抗扰控制器对气动伺服系统模型的不确定性以及外干扰的鲁棒性较好,且具有较优的动态性能.     

基于改进型指数趋近率的PMSM滑模控制

基于永磁同步电机的动态数学模型设计调速系统,采用以转子磁场定向id=0控制和SVPWM调制相结合的矢量控制,速度调节器采用改进型指数趋近率滑模控制方法。为了减少负载扰动的影响,提出一种负载转矩观测器,并对控制量进行补偿。Matlab仿真结果表明,与一般指数趋近率滑模控制相比,改进型指数趋近率滑模控制器能有效提高系统的静态、动态特性和鲁棒性,同时转矩观测器可以准确辨识转矩值,实时对扰动进行补偿。     

自抗扰控制器在电压型PWM整流器中的应用

为了抑制PWM整流器负载扰动对直流侧输出电压产生的影响,提出将自抗扰控制器引入基于电压定向的直接功率控制三相电压型PWM整流器中的电压控制方案.将负载扰动归到未知扰动中,用扩张状态观测器对负载扰动进行观测和补偿,结合自抗扰控制器进行电压外环控制,并与模糊PID控制进行了仿真对比.仿真结果表明,该方法能够快速、无超调对输出电压进行控制,实现了单位功率因数运行,并能有效抑制负载变化的影响.