转子电阻对DTC控制系统低速性能影响分析及修正方案

在设计的一种基于自适应磁链观测器的无速度传感器感应电机直接转矩控制系统基础上,运用Lyapunov稳定性理论,构造新型Lyapunov函数,推导出转子速度和转子电阻的自适应辨识率,从理论上严格证明了磁链观测器的稳定性.同时利用LMI工具箱,求解双线性矩阵不等式,得到自适应观测器的增益矩阵,使得磁链观测器的稳定性在包括零点在内的足够大的对称区间里得到保证,从而保证了系统在全速范围内稳定运行.通过仿真和试验,对转子电阻变化对直接转矩控制 系统低速性能的影响进行了仿真研究.研究结果表明:转子电阻变化对直接转矩控制低速性能有较明显的影响,同时,给出的转子电阻辨识方案对直接转矩控制低速时的速度辨识有很好的修正作用.     

基于空间矢量调制的异步电机直接转矩控制

对一种基于空间矢量调制（SVM）技术的异步电机直接转矩控制（DTC）系统进行了建模与仿真研究，基于SVM的DTC方案可以有效地减小转矩波动。在SVM-DTC中使用了两个PI控制器，可以得到能够准确补偿当前定子磁链与转矩误差的参考电压矢量。然后，利用SVM技术将参考电压矢量转换为相应的PWM开关信号。给出在MATLAB／Simulink下对这种SVM-DTC系统的仿真结果，说明了模型的有效性。     

基于模糊控制的直接转矩控制系统的仿真分析

针对感应电动机直接转矩控制中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于模糊PI控制的定子电阻估计方法。同时提出了一种基于模糊SVM技术的感应电动机直接转矩控制方案,该模糊控制器的输入为转矩误差、磁链误差的绝对值,输出为所选择的参考电压矢量的偏转角,最后对该方法进行仿真研究。仿真结果表明所提出的模糊直接转矩控制方案能够有效地改善感应电动机的低速性能,减小转矩脉动,并且具有很好的动态响应性能。

Abstract：

To solve the effect of stator resistance change of the low-speed performance in direct torque control （DTC） of induction motor,a method of the stator resistance estimate,based on the fuzzy-PI control was proposed.And a fuzzy-SVM controller based on the DTC of induction motor was introduced to select the reference voltage vector,which had three inputs：the absolute value of the torque error and the flux error,one output：the deflection angleη of synthesized voltage vector.Simulation was used to prove the efficiency of this method.The results of the simulation prove that the method of the fuzzy DTC controller can effectively improve the low-speed performance of the induction motor,reduce the torque ripple,and have a good dynamic response performance.     

永磁同步电机无传感器直接转矩控制

传统直接转矩控制转矩、磁链和电流脉动较大,速度传感器的安装容易使系统可靠性降低、成本增加.为解决以上问题,采用扩展卡尔曼滤波器对定子磁链进行观测,并对转速进行估计,实现表面式永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制,克服传统直接转矩控制中积分器的缺陷,保持直接转矩控制固有的转矩响应快和系统鲁棒生强的优点,能够对电机参数变化、负载扰动具有较强的鲁棒性,有效地改善了系统的动、静态运行生能,仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性.     

基于DSVM直接转矩控制的风力机实时模拟系统

为解决实验室无法用真实风力机研究风力发电的相关技术问题,提出了用先进的直接转矩控制（DTC）策略控制异步电机模拟风力机特性的技术。设计了风机转矩的计算方法,及异步电机直接转矩控制系统,使其跟随风机转矩变化,进一步利用离散空间矢量调制（DSVM）技术改善了系统的低速性能,并在RT-LAB仿真平台下对所设计的风力机模拟系统进行了实时仿真,验证了系统稳定性好,准确性高的特点,为实验室内研究风力发电技术提供了一个良好的方案。     

空间矢量调制型凸极同步电动机直接转矩控制

凸极同步电动机的定子磁链变化时间常数通常较小,采用传统的双滞环直接转矩控制(DTC)策略使得电机的电磁转矩和定子磁链存在着较大的脉动。将空间矢量调制型直接转矩控制(SVM-DTC)策略引入到凸极同步电动机,优化的空间电压矢量组合实现了转矩、磁链误差的精确补偿,同时保证功率器件开关频率恒定。仿真结果表明,与凸极同步电动机传统DTC相比,基于SVM-DTC策略的控制系统能够使电机定子电流畸变率明显降低;转矩和定子磁链脉动显著减小;转矩响应速度快;运行平稳。     

基于SVPWM的直接转矩控制新方案

针对传统的直接转矩控制(DTC)转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,提出了一种基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术的直接转矩控制系统新方案.该系统采用经遗传算法优化后的模糊控制器代替常规的磁链和转矩控制器,以获得任意相位的空间电压矢量,然后利用SVPWM技术来合成该矢量.仿真结果表明该方案能有效减小磁链和转矩脉动,改善系统的性能.     

基于空间矢量PWM的新型直接转矩控制系统仿真

针对传统的直接转矩控制（DTC）转矩脉动大、开关频率不恒定等向题，在分析永磁同步电机（PMSM）数学模型的基础上，提出了一种善于空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术的新型直接转矩控制系统，并利用MATLAB仿真软件建立了系统模型。该系统采用PI控制器调节磁链和转矩．逆变器由SVPWM控制．仿真结果表明该直接转矩控制系统设计是正确的，并能有效减小磁链和转矩脉动，改善控制系统的性能。     

基于BP神经网络和模糊控制的PMSM-DTC研究

为了解决传统的永磁同步电机直接转矩控制中电磁转矩和磁链过大的问题,将BP神经网络和模糊控制引入永磁同步电机控制中.研究了基于BP神经网络和模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制控制策略,将模糊控制器替换磁链和转矩滞环控制器,将BP神经网络控制器替换开关状态选择器.仿真研究表明:该控制策略能有效的减小转矩脉动和磁链脉动,系统稳态性能得到了明显改善,同时也保持了快速的动态响应特性.     

一种改进型的感应电机直接转矩控制

针对传统的感应电机直接转矩控制方法中采用双滞环来控制矩和磁链时,在低速下的控制性却不理想的问题,提出了一种新的感应电机直接转矩控制方法,利用PI控制器取代转矩滞环控制器,改善因滞环控制器带来的功静态转矩误差,降低转矩的波动,从面提高了转矩的动态响应性能,且控制系统更为简单。     

一种新型的基于自适应磁链观测器的速度辨识

提出了一个基于自适应磁链观测器的速度辨识方案。应用Lyapunov稳定性理论,观测器的增益借助于Matlab中LMI工具箱求解一线性矩阵不等式得到,它解决了采用极点配置的自适应速度观测器存在不稳定区域的问题。利用速度估计自适应机构和矢量控制方案设计了无速度传感器感应电机矢量控制系统。仿真结果表明提出的鲁棒自适应观测器在全速范围内具有很好的稳态和动态性能,并具有很好的鲁棒性。     

一种新的永磁同步电机直接转矩控制方法

提出了一种新的无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制方法。针对内埋式永磁同步电机直接转矩控制存在较大脉动转矩和逆变器的开关频率不恒定的缺点,设计了一种自适应模糊控制器确定占空比的方法。与其它基于自适应模糊控制器的直接转矩方法不同,这种自适应模糊控制器通过控制正反电压矢量作用时间,在每一采样周期计算出最优占空比。该控制器输出部分的比例因子可以根据转矩的变化趋势经自适应机构的模糊规则库在线调整,不仅可以使永磁同步电机直接转矩控制系统保持恒定的开关频率,而且可以有效地减小磁链和转矩脉动,特别是低速时的转矩脉动。为了获得高性能的无速度传感器永磁同步电机控制系统,设计了一种无速度传感器方案。理论分析和仿真实验结果证明了自适应模糊永磁同步电机直接转矩控制策略的有效性。     

基于自适应观测器和自抗扰控制的PMSM直接转矩控制

提出一种新的自适应观测器,用于永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链和定子电阻估计。该观测器利用静止坐标系下的电压模型估计定子磁链,采用转子坐标系下的电流模型估计定子电流,把定子电流估计误差通过增益矩阵作为反馈信号。定子电阻自适应律根据李亚普诺夫稳定性理论推出,观测器的增益矩阵采用极点配置方法得到,观测器的收敛性根据李亚普诺夫稳定性分析来保证。此外,采用自抗扰控制技术设计了速度控制器,该控制器能对负载扰动进行估计和补偿。仿真结果证明了所提自适应观测器的有效性和自抗扰控制器的抗负载扰动能力。

Abstract：

A new adaptive observer was proposed to estimate the stator flux and stator resistance in the direct torque controlled permanent magnet synchronous motor （PMSM） drive. The stator flux was estimated by using the motor voltage model in the stationary frame, and the stator currents were estimated by using the motor current model in the rotor frame. The current estimation errors were then used as feedback signals through a gain matrix. Stator resistance adaptive law was developed based on Lyapunov stability theory. The observer gain matrix was obtained by using the pole placement method. The stability of the adaptive observer was guaranteed by the Lyapunov stability analysis. In addition, a speed controller was designed based on active disturbance rejection control （ADRC） technique to estimate and compensate the load disturbance. Simulation results have confirmed both the effectiveness of the adaptive observer and the anti-load-disturbance performance of the active disturbance rejection controller.     

感应电机Backstepping控制方法及dSPACE实时仿真研究

感应电机的高性能控制研究始终是非线性控制领域中的一个重要研究方向，Backstepping控制方法的提出为感应电机控制系统的非线性设计带来了全新的思路。利用本质上是非线性反馈控制的Backstepping方法，在转子磁链和电机转速不可测的情形下，实现感应电机部分状态反馈的位置渐近跟踪，且确保系统中的所有信号的有界性。该方法通过建立磁链、转速观测器，设计全局定义的控制律，具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等的特点。基于dSPACE的在线仿真结果表明：系统运行平稳，转速、磁链不可获知时，仍可有效渐近跟踪期望的参考位置，具有较优的伺服跟踪特性。     

感应电机非线性自适应鲁棒控制

基于耗散性与稳定性之间的等价关系和投影原理，设计具有L2增益的非线性白适应鲁棒器应用于感应电机控制是一种新颖的方法．针对感应电机转子电阻与负载转矩的不确定性，在设计控制器时，引入与不确定性参数相对应的可调参数。利用投影定理设计了自适应控制律，在线修正参数值，同时耗散性分析中采用了L2增益算法，使系统不但对不确定项具有鲁棒性，而且对外部干扰具有抑制作用，保证整个闭环系统的动态品质。数值仿真验证了设计方法的正确性。     

基于模糊空间矢量调制的直接转矩控制方案

提出了一种基于模糊空间矢量调制(SVM)技术的异步电机直接转矩控制(DTC)方案。传统SVM-DTC中使用两个PI控制器来产生参考电压矢量的两个分量。设计了转矩模糊控制器代替原有的转矩PI控制器,并给出了基于此模糊控制器的SVM-DTC系统。该转矩模糊控制器的输入是转矩误差与转矩误差变化率,输出为参考电压矢量的转矩分量。针对所提出的方案进行了仿真实验,并与传统SVM-DTC相比较。仿真结果表明该模糊SVM-DTC方案能够提高系统的鲁棒性。     

基于EKF的感应电机无速度传感器逆解耦控制

提出了一种感应电机无速度传感器逆解耦控制新方法。采用逆系统方法将感应电机的转速和转子磁链进行动态解耦，并由扩展的Kalman滤波器（EKF）对转速及转子磁链进行实时估计。在此基础上，采用线性综合方法分别对转速和转子磁链子系统设计闭环控制器，从而实现感应电机的无速度传感器逆解耦控制。仿真结果表明EKF可在整个调速范围内进行高精度的转速和磁链估计，控制系统具有优良的动态和稳态性能。