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范例一：(K=图书馆学 OR K=情报学) AND A=范并思 AND Y=1982-2016
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文献类型

1 篇 学位论文

馆藏范围

1 篇 电子文献
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日期分布

学科分类号

1 篇 工学
- 1 篇 机械工程
- 1 篇 电气工程
- 1 篇 软件工程

主题

1 篇 同步磁阻电机
1 篇 无位置传感器控制
1 篇 动态位置补偿
1 篇 电感参数失配抑制
1 篇 卡尔曼滤波
1 篇 位置估计精度提升

机构

1 篇 西安理工大学

作者

1 篇 高峰涛

语言

1 篇 中文

检索条件"主题词=位置估计精度提升"

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详细简洁

排序：

基于卡尔曼滤波的同步磁阻电机无位置传感器控制

基于卡尔曼滤波的同步磁阻电机无位置传感器控制

引用

作者：高峰涛西安理工大学

学位级别：博士

近年来,随着我国“双碳”目标的落实和稀土永磁材料价格的上涨,同步磁阻电机(Synchronous reluctance motor,SynRM)受到越来越多研究人员的关注。SynRM 具有接近于永磁同步电机的高效率优势,也具备感应电机的低成本、结构简单等优点,目... 详细信息

近年来,随着我国“双碳”目标的落实和稀土永磁材料价格的上涨,同步磁阻电机(Synchronous reluctance motor,SynRM)受到越来越多研究人员的关注。SynRM 具有接近于永磁同步电机的高效率优势,也具备感应电机的低成本、结构简单等优点,目前在通用设备行业包括压缩机、风机、输送机等已经得到了大规模推广。无位置传感器控制技术是同步磁阻电机驱动器不可或缺的一项关键技术,它能够有效降低驱动系统的成本、提高驱动系统可靠性.然而,SynRM无位置传感器控制技术仍然存在如下核心技术难点:(1)基频模型法受到电流检测误差、参数摄动、负载扰动、低速运行低信噪比等不确定时变系统噪声和测量噪声的影响导致位置估计精度下降,进而使得SynRM无传感器控制系统在复杂工况下的控制性能下降;(2)由于SynRM的扩展反电动势模型存在动态电感引起的模型误差、有效反电动势模型存在动态位置扰动,导致卡尔曼滤波位置估计方法的动态性能严重下降。(3)SynRM的磁饱和与交叉耦合效应导致电感参数与电流之间呈现非线性数学关系。在很多工业应用场合,SynRM的电感参数无法准确获取,导致基于基频模型法的SynRM无传感器控制性能受电感参数失配的影响而严重下降。本文针对SynRM无位置传感器控制技术进行深入研究并突破上述核心技术难点,对拓展SynRM无位置传感器控制在我国制造业中的应用具有重要意义。针对SynRM磁饱和与交叉耦合效应、扰动、低信噪比等不确定时变系统噪声导致的传统卡尔曼滤波位置估计性能下降的问题,本文研究了基于正定Sage-Husa卡尔曼滤波的SynRM无传感器控制方法。首先分析了磁饱和效应在动态情况下对扩展反电动势模型的影响,并在考虑动态电感的情况下对SynRM的扩展反电动势模型做了改进,提高了动态情况下SynRM的建模精度。其次,将传统的卡尔曼滤波应用于改进扩展反电动势的估计中,深入分析了系统噪声和测量噪声理论值与实际值不匹配时位置估计精度下降的机理,提出基于正定Sage-Husa卡尔曼滤波的改进扩展反电动势估计方法,该方法能够在线估计系统噪声协方差矩阵,并将其应用于卡尔曼滤波的迭代过程中。系统噪声矩阵的自适应调整可以使卡尔曼滤波始终工作在最优状态,从而提升了不确定系统噪声下SynRM无传感器控制系统的位置估计精度。针对现有基于自适应渐消卡尔曼滤波的位置估计相位滞后、渐消因子计算复杂以及存在位置动态扰动的问题,本文提出了基于滞后补偿自适应准渐消卡尔曼滤波的SynRM无传感器控制方法。首先,根据自适应渐消卡尔曼滤波中理论新息与实际新息的关系推导出自适应准渐消因子,优化了观测器的结构并减小了渐消因子计算量。然后,通过分析自适应准渐消卡尔曼滤波在估计SynRM有效反电动势时的频域特性,推导了估计有效反电动势和实际有效反电动势之间的传递函数,揭示了自适应准渐消卡尔曼滤波存在估计位置滞后现象的机理,并提出了估计位置滞后的补偿策略。最后,根据有效反电动势模型的相量形式以及二阶广义积分的传递函数,提出了一种双动态位置补偿方法,对动态工况下位置扰动和二阶广义积分中心频率偏差造成的位置估计误差进行补偿。由于有效反电动势本身是正弦交流量,卡尔曼滤波估计有效反电动势时具有低通滤波的特性,使得估计有效反电动势的相位滞后和幅值衰减随着频率增加而更加严重。因此,SynRM在中高速运行时传统卡尔曼滤波位置估计方法无法兼顾高位置估计精度和强抗扰能力的特点。针对上述问题,本文提出一种谐振卡尔曼滤波的SynRM无位置传感器控制方法。首先,将广义积分谐振扰动估计器引入到卡尔曼滤波中,可实时补偿因观测器低通滤波特性造成的估计有效反电动势误差,从而提升了位置估计精度和控制系统的抗扰性能。其次,在理论上分析了基于谐振卡尔曼滤波的有效反电动势观测器的频域响应特性,并根据Lienard-Chipard稳定判据对该方法的稳定性进行了分析。最后,为了克服现有动态位置补偿方法中微分运算导致的过补偿问题,提出了一种改进的动态位置补偿方法对有效反电动势模型动态位置扰动进行实时补偿,采用二阶微分跟踪器抑制位置的过补偿现象,从而提高该方法在动态工况下的位置估计精度。基于单一的同步磁阻电机扩展反电动势模型或有效反电动势模型设计的卡尔曼滤波器本质上选取了转子磁路磁阻最小的方向(最大电感)为d轴作为观测器设计的基础。在发生电感参数失配时,基于传统最大电感定向的有效反电动势模型设计的卡尔曼滤波位置估计方法在电流矢量角增大时估计位置对电感参数的偏差敏感性增强。为了抑制电感参数失配对SynRM无传感器控制系统的影响,本文提出了一种基于双轴定向自适应准渐消卡尔曼滤波的SynRM无位置传感器控制方法。首先,在选取转子磁路磁阻最大的方向(最小电感)为d轴的基础上提出了同步磁阻电机的最小电感定向有效反电动势模型,依据

关键词：同步磁阻电机无位置传感器控制卡尔曼滤波位置估计精度提升动态位置补偿电感参数失配抑制

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