基于高频方波注入的船舶电机无传感器控制研究

随着大功率交流调速技术的不断进步,船舶电力推进如今成为船舶行业的主要发展目标.为研究运行可靠稳定、灵活、高性能的船舶电机无位置传感器控制,系统采用高频注入法估算电机转子位置信号,根据基于高频注入永磁同步电机数学模型的研究,该系统中高频采用的是高频方波注入,减少滤波器的使用从而缓解了转子位置延迟现象,同时采用锁相环对电机转子的相位和频率跟踪来计算电机转子的估计转速,克服了估算转速脉动大的困难.利用Matlab对电机控制系统仿真,验证电机控制系统的电机转速平滑稳定,转子位置波形在0-2π有规律往返.最终实现高精度、灵活的无传感器船舶电机控制.     

基于高频信号注入的永磁同步电机无传感器控制

介绍一种基于脉振高频电压信号注人的永磁同步电机（PMSM）转子位置和速度估算方法,以及应用MATLAB的仪表控制工具箱模块与DSP实现RS232串行通讯的方法,并通过Matlab/Simulink平台建立了永磁同步电机DSP硬件在环的无位置传感器矢量仿真控制系统.     

基于高频方波注入的船舶电机无传感器控制研究

随着大功率交流调速技术的不断进步,船舶电力推进如今成为船舶行业的主要发展目标。为研究运行可靠稳定、灵活、高性能的船舶电机无位置传感器控制,系统采用高频注入法估算电机转子位置信号,根据基于高频注入永磁同步电机数学模型的研究,该系统中高频采用的是高频方波注入,减少滤波器的使用从而缓解了转子位置延迟现象,同时采用锁相环对电机转子的相位和频率跟踪来计算电机转子的估计转速,克服了估算转速脉动大的困难。利用Matlab对电机控制系统仿真,验证电机控制系统的电机转速平滑稳定,转子位置波形在0–2π有规律往返。最终实现高精度、灵活的无传感器船舶电机控制。     

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。     

PMSM全阶滑模无传感器伺服控制研究

为研究运行可靠稳定、高性能的无传感器永磁同步电机控制系统,采用全阶滑模观测器观测电机转子位置信号,并以S函数为切换函数的全阶滑模观测器观测原理取代了原始的以开关函数为切换函数的二阶滑模观测器,减少了开关函数在切换时造成的转子位置延迟现象;同时采用锁相环对电机转子的相位和频率跟踪来计算电机转子的估计转速,并将估算的转子位置信号作为三闭环的外环反馈信号,构成伺服控制系统,缓解了二阶滑模观测器的转速不平稳,克服了估算转速脉动大的困难.利用MATLAB对电机伺服系统仿真,验证了伺服控制系统的电机转速平滑稳定,转子位置波形在0~2π有规律往返,最终实现了高精度的电机转子位置和速度估计.     

基于高频注入法的船舶电推PMSM低速域转子位置估计

为进一步提高电力推进船舶用永磁同步推进电机在转子位置传感器发生故障情况下的可靠性,采用无位置传感器控制技术估计的转子位置来实现推进电机的闭环控制。在分析电力推进船舶系统结构的基础上,根据三相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的矢量控制原理,在低速域范围内采用基于高频注入法的转子位置估计算法,在两相静止坐标系中以高频响应电流作为调制信号对高频响应电流进行处理,经过低通滤波后,采用外差法构建转子位置误差信号,再提取转子d轴位置,利用磁路饱和效应判断转子NS极性。在仿真软件MATLAB/Simulink中对该算法在电力推进船舶永磁同步电动机控制系统中进行验证。验证结果表明:基于高频注入法的无位置传感器控制技术在电力推进船舶PMSM低速范围可准确地估计转子位置。     

基于锁相环的永磁同步电机无位置传感器控制技术研究

本文针对低速永磁同步电机给出了基于高频旋转电压注入的永磁同步电机转子位置自检测方法,该系统采用锁相环作为转子位置观测器。最后本文在Matlab/Simulink软件下对无位置传感器控制系统进行了仿真,仿真结果验证了该方法的可行性。     

永磁同步电机四电流矢量转子预定位技术研究

由于机械式位置传感器成本高、体积大,永磁同步电机的无位置传感器控制技术逐渐成为研究热点。在永磁同步电机无位置传感器控制中,转子初始位置检测对电机启动非常重要。目前常用于检测转子初始位置的定子绕组电流比较法和高频信号注入法存在运算量大、对电流检测精度要求高、算法复杂等不足。针对这一问题,提出了一种四电流矢量转子预定位方法,该方法通过在永磁同步电机的定子中依次产生大小相等、方向固定的四个电流矢量,利用定子绕组电流与转子相互作用产生的电磁转矩,将转子拖动至设定位置实现转子预定位。通过分析转子的受力情况与运动方程,推算出实现转子预定位的电流幅值。最后,通过仿真对所提预定位策略进行了验证。     

永磁同步电机无传感器控制在电力推进中的应用综述

在高性能的船舶电力推进系统中,通常依靠机械式传感器为推进电机提供准确的转子位置和速度等信息.但受舱室内恶劣环境的影响,传感器的精度可能会下降甚至将信号完全丢失,此时可将无位置/速度传感器控制算法得到的转子相关信息作为备用,从而提高整个控制系统的可靠性.本文以基于矢量控制的永磁同步电机为研究对象,对各种主流的无传感器控制...     

基于无速度传感器的船用电机矢量控制系统简介

本文根据用磁通观测器来估算磁通,以及用改进的MRAS(模型参考自适应法)来推算转速,构造了无速度传感器的异步电动机矢量控制系统结构,建立了控制系统的数学模型.仿真结果证明该系统的动静态特性良好,并具有磁通和转速的估算值,故能很好地跟踪实际值.     

基于MRAS的无速度传感器异步电机矢量控制的仿真

基于MRAS的无速度传感器矢量控制法结合了模型参考自适应法与转速直接计算法,提高转速估计的精确度。在此基础上,用Matlab为无速度传感器矢量控制系统构建仿真模型。仿真结果表明转速估计精度较高,系统具有一定的鲁棒性。     

表面式磁路结构永磁同步电机初始转子位置的估算

本文主要阐述了表面式磁路结构永磁同步电机初始转子位置的估算方法，其基本原理基于当电机施加电压矢量时，电机定子铁心磁饱和而产生电流响应的变化。运用此方法可无需检测电机参数及附加设备。为了正确地执行估算，施加于电机最佳电压矢量判定方法进行了研究。试验结果表明应用此最佳电压矢量可以在电机转子静止的情况下估算出电机转子的初始位置。     

阻尼绕组对永磁同步电机运行性能影响的研究

舰用永磁同步电机转子上加装阻尼绕组能使电机具备自启动能力,提高电机在负载变化和受到扰动时的稳定性,提升系统的适应性和生命力。带阻尼绕组的永磁同步电机模型更为复杂,传统的矢量控制方法在电机调速时无法对其电流实现解耦控制。本文结合矢量控制方法,分析了阻尼绕组对永磁同步电机在调速过程中的影响,搭建了id=0矢量控制下带阻尼绕组永磁同步电机和普通永磁同步电机调速系统的Simulink仿真模型,进行对比研究,结果表明阻尼绕组能加速永磁同步电机调速,减小调速过程中转速和转矩的震荡。     

基于龙伯格观测器的PMSM单相低分辨率位置传感器故障容错控制算法

在电动助力车用永磁同步电机(PMSM)控制系统中,针对PMSM在正常运行过程中,发生单相低分辨率位置传感器故障的问题,以霍尔位置传感器为例,提出了一种低分辨率位置传感器故障状态下的新型容错控制算法,将龙伯格观测器引入容错控制并提出一种基于转子位置估算误差的加权值函数,根据该函数值结合基于一阶加速度算法的容错控制,实现永磁同步电机在全速度段的高精度容错控制.实验结果表明,在单相霍尔位置传感器故障状态下,新型容错控制算法具有良好的容错控制效果,提高了电动助力车用PMSM控制系统的可靠性和稳定性.     

基于EKF对称六相PMSM两电机串联系统研究

在同一逆变器供电下的两台永磁同步电机（PMSM）串联系统,可运用矢量控制技术实现独立解耦控制。本文提出了一种用于一台对称六相PMSM与一台三相PMSM串联系统的扩展Kakman滤波器（EKF）转速估计方法,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。在线实时估计转子的位置和转速,使得电机能够在无需知道转子初始位置的情况下启动和运行。通过Matlab／Simulink进行了变速仿真分析,仿真结果验证了该算法的可行性。     

基于参数辨识的推进电机模型参考自适应控制

针对模型参考自适应系统(MRAS)对电机参数依赖性强的问题,采用Adaline神经网络对电机参数进行在线参数辨识,并对MRAS中的模型参数进行修正;以船用永磁同步推进电机作为被控对象,使用Adaline神经网络对控制系统中的模型参数进行修正,结果表明,该方法可有效提高MRAS对电机转速和转子信息的估测精度,提高系统的动态和稳态性能。     

船舶推进感应电机无速度传感器技术研究

将全阶状态观测器技术应用于船舶推进感应电机无速度传感器控制系统中,实现对推进电机转速的实时辨识.以定子电流和转子磁链为状态变量,构建全阶状态观测器.再以全阶状态观测器为可调模型,驱动电机为参考模型,使用模型参考自适应的方法对电机转速进行辨识.针对转速估算系统低速区域不稳定问题,设计出能保证系统在低速时保持稳定的反馈增益矩阵设计准则.在Matlab/Simulink仿真环境下进行仿真.     

船舶永磁同步电机模型预测转矩控制

针对电力推进船舶的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)控制问题,基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Fiter, EKF)技术,提出一种改良的无速度传感器模型预测转矩控制(Model Predictive Torqne Control, MPTC)策略。采用EKF方法观测电机转速,以改善船舶推进电机的估计精度并提高控制系统的鲁棒性;采用改良的模型预测控制策略,可实现最优电压矢量输出,减小转矩、磁链波纹和控制器计算量,同时能够提高推进电机的控制性能。仿真结果表明:EKF具有很强的抗干扰性且可精确地估算出电机角度,MPTC与直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)相比,具有更低的转矩脉动和电磁脉动,可提高船舶电力推进的控制性能。     

船舶电力永磁同步推进电机空间电压矢量DTC

为能更好地控制船舶推进电机的动态和静态性能,在传统直接转矩控制的基础上提出基于空间矢量调制的直接转矩控制算法。通过空间矢量控制、磁链控制和转矩控制,介绍空间矢量调制直接转矩控制算法的基本原理;结合船舶永磁同步推进电机的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立船舶电力推进系统的仿真模型;结合试验电机参数,对船舶的额定负载起动性能、转速转矩突变及低速性能进行仿真分析。仿真结果表明,基于空间矢量调制的直接转矩控制技术在船舶电力推进系统中具有良好的调速、调矩和低速性能,能很好地满足船舶电力推进系统的需求。通过搭建基于DSP的永磁同步电机直接转矩控制硬件试验平台,进一步验证基于空间电压矢量的直接转矩控制策略的正确性和可行性。     

基于模型参考自适应的电动车用内置式永磁同步电机电感参数辨识技术研究

内置式永磁同步电机(IPMSM)由于其优良的转矩特性和宽广的调速范围而广泛运用于电动汽车电驱系统。与表贴式永磁同步电机(SMPSM)不同,IPMSM转子具有强烈的凸极效应。因此其控制方式相较表贴式更为复杂,需要更加精确的电机数学模型。但是由于饱和效应和交叉耦合,电感参数会随运行工况变化而发生变化,从而影响系统控制精度,所以能够实时掌握内置式永磁同步电机电感参数是非常重要的。本文采用模型参考自适应算法(MRAS)实现IPMSM电感参数在线辨识,运用Runge Kutta离散化方法建立可调模型,依据Popov超稳定性定理推导出自适应律。仿真结果表明,采用MRAS的在线参数辨识算法可以准确、实时地辨识出IPMSM的交、直轴电感。