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基于模型参考自适应的永磁同步电机无位置传感器控制

基于模型参考自适应的永磁同步电机无位置传感器控制

引用

作者：唐一文湖南工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMS M）具有结构简单、可靠性高、体积小、重量轻以及高效率等优点。传统矢量控制通过光电编码器、旋转变压器或者霍尔传感器等装置检测电机转子的位置角。通过这种方式会增加系统... 详细信息

永磁同步电动机（Permanent Magnet Synchronous Motor,PMS M）具有结构简单、可靠性高、体积小、重量轻以及高效率等优点。传统矢量控制通过光电编码器、旋转变压器或者霍尔传感器等装置检测电机转子的位置角。通过这种方式会增加系统体积和成本,额外的硬件和线路容易受到温度变化和电磁噪声的干扰。通过检测电机电压、电流信号的无位置传感器控制技术应运而生,受到了广泛的研究。论文对采用模型参考自适应的无位置传感器控制技术进行研究,主要做的主要工作有:对PMSM常用控制方法和无位置传感器控制方法以及研究现状进行了概述,分析了PMSM在不同坐标系下的数学模型和矢量控制的原理。搭建了有传感器情况下PMSM矢量控制仿真模型并进行了仿真,验证了矢量控制理论的正确性。采用模型参考自适应的方法估计转子转速与位置,设计转速自适应律,采用Popov超稳定性理论证明了转速自适应律的渐近稳定性并搭建了基于定子电流模型的模型参考自适应无位置传感器矢量控制仿真模型。在空载、负载突变和转速突变的情况下对仿真模型了仿真。为了分析模型参考自适应无位置传感器矢量控制系统对参数变化的敏感性,搭建了参数可变的PMSM仿真模型,并对定子电阻、交轴电感、直轴电感和转子磁链线性变化±20%的情况进行了仿真,结果显示,系统对定子电阻、直轴电感和转子磁链的变化敏感程度远小于交轴电感。针对参数变化问题,采用模型参考自适应的方法对PMSM定子电阻、电感和磁链的在线辨识进行了研究,推导了定子电阻、电感和磁链的参数自适应律,搭建了矢量控制下MRAS参数在线辨识仿真模型,对定子电阻、电感和转子磁链线性变化±20%的情况进行了辨识。结果表明,该辨识系统在额定转速下能够较为精准的辨识上述三个参数的变化。

关键词：永磁同步电机矢量控制模型参考自适应无位置传感器控制

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双绕纽永磁同步电机无位置传感器控制研究

双绕纽永磁同步电机无位置传感器控制研究

引用

作者：畅冲冲西安科技大学

学位级别：硕士

双绕组永磁同步电机(Double-windingPermanentManetSynchronousMotor，DW-PMSM)具有体积小、功率密度高、可靠性高、动静态性能好等优点，被越来越多的应用于对空间利用率和可靠性要求较高的航空航天设备的作动装置中。永磁同步电机(PM... 详细信息

双绕组永磁同步电机(Double-windingPermanentManetSynchronousMotor，DW-PMSM)具有体积小、功率密度高、可靠性高、动静态性能好等优点，被越来越多的应用于对空间利用率和可靠性要求较高的航空航天设备的作动装置中。永磁同步电机(PMSM)控制系统中通常使用机械式传感器获取转子位置以及转速，但是机械式传感器的存在会增加系统的复杂程度、体积和重量以及降低系统的可靠性。因此，本文针对DW-PMSM的无位置传感器控制展开研究。　　以双Y型表贴式同相位DW-PMSM为研究对象，介绍了DW-PMSM的基本结构，建立了基本数学模型，基于双d-q坐标变换的方法对数学模型实现降阶解耦，建立了两相同步旋转坐标系下的数学模型。在此基础上分析了DW-PMSM基于双d-q坐标变换的矢量控制策略，在Simulink中搭建了DW-PMSM本体仿真模型以及传统的DW-PMSM矢量控制系统仿真模型。　　在零低速域，采用脉振高频方波注入法(PulsedHighFrequencySquareWaveInjection，PHFSWI)估计DW-PMSM转子位置。介绍了PHFSWI的原理，着重介绍了高频电流信号的提取方法以及位置观测器的设计方法，并且对该方法产生额外转矩脉动的原因进行了详细的理论推导。为了消除该方法带来的额外转矩脉动，利用DW-PMSM本体结构的特殊性，提出了在传统高频注入法(HighFrequencyInjection，HFI)的基础上，同时在两套绕组的估计直(由轴注入大小相等、方向相反的高频方波电压信号的优化方法。分别搭建了优化前后的DW-PMSM基于PHFSWI的无位置传感器控制系统仿真模型，对优化前后的仿真结果进行分析对比，验证了所提优化方法的可行性。　　在中高速域，采用滑模观测器(SlidingModeObserver,SMO)估计DW-PMSM转子位置。对SMO的基本原理与设计方法进行了介绍，同时采用加权平均的切换算法实现了零低速域到中高速域的切换过渡，分别对DW-PMSM在中高速域和全速域的无位置传感器控制系统进行仿真，仿真结果验证了SMO和切换算法的的可行性。　　在上述研究的基础上对系统的软硬件进行设计，搭建了基于例S320F28335的DW-PMSM无位置传感器控制系统实验平台，对DW-PMSM在全速范围内的无位置传感器控制进行验证，实验结果表明系统在全速范围内转子位置和转速都有很好的估计效果，与仿真结果一致，验证了上述理论分析的正确性和方法的有效性。

关键词：双绕组永磁同步电机无位置传感器控制脉振高频方波电压注入法滑模观测器法

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全速域永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

全速域永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

引用

作者：史梓豪江西理工大学

学位级别：硕士

在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》政策下,新能源汽车行业蓬勃发展。永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有结构简单、体积小、功耗低等优势而广泛应用于航空航天、新能源汽车等领域。传统PID控制存在响... 详细信息

在《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》政策下,新能源汽车行业蓬勃发展。永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有结构简单、体积小、功耗低等优势而广泛应用于航空航天、新能源汽车等领域。传统PID控制存在响应速度慢、超调大、调节精度差等不足限制了电机的应用场合。在某些特殊场合下无位置传感器检测的转子位置和转速精度也将影响电机的稳定性和抗干扰能力。针对传统控制算法的不足之处,本文以PMSM全速域控制策略为研究对象,对滑模控制器、滑模观测器(Sliding Mode Observer,SMO)、脉振高频注入法、复合控制策略开展了研究,主要研究内容和取得的成果如下: (1)概述课题研究背景和方向。展开讲述了无位置传感器控制系统的研究现状。分析永磁同步电机的结构并推导数学模型,阐述了矢量控制策略原理,为后续的控制策略研究奠定了基础。 (2)提出新型滑模速度和电流控制器以及改进滑模观测器。在PMSM中高速范围内,针对传统PI控制器响应慢、超调大等问题,设计了一种新型非奇异快速终端滑模面,并在控制律中引入双曲正切函数,提高了系统动态响应能力以及收敛速度;引入扰动观测器前馈至速度控制器,保证系统动态响应的同时提高抗干扰能力;设计滑模控制器提高电流环的控制性能和响应速度。为解决传统滑模观测器存在抖振严重、动态性能差以及观测精度差等问题,设计一种新型分数阶滑模观测器:采用双曲正切函数作为切换函数的分数阶滑模控制律以减小抖振;同时引入分数阶锁相环算法提高观测精度;通过仿真验证了中高速阶段所提PMSM控制策略的有效性。 (3)优化脉振高频电压注入法。为解决PMSM低速范围内提升控制算法的准确性,引入改进型广义二阶积分器实现对信号相位精确跟踪。通过仿真验证了低速阶段所提PMSM控制策略的有效性。针对PMSM低速和中高速无位置传感器控制策略的切换问题,选用加权切换法完成脉振高频电压注入法和滑模观测器法的转换。通过仿真验证了所提的全速域无位置传感器控制算法的精确性和有效性。 (4)无位置传感器控制系统的实验验证。设计PMSM实验平台的硬件与软件,通过实验验证了所提的无位置传感器控制策略能提高转子位置和转速的估算精度。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制非奇异快速终端滑模分数阶滑模观测器脉振高频电压注入法加权切换

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PMLSM无位置传感器控制策略

PMLSM无位置传感器控制策略

引用

作者：李胜祖北方工业大学

学位级别：硕士

永磁同步直线电机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)因没有中间传动环节逐渐被应用于工业领域。矢量控制、直接转矩控制等控制方式需要精准的动子位置信息,而位置传感器受使用条件限制并增加了系统成本,因此研究PMLSM... 详细信息

永磁同步直线电机(Permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)因没有中间传动环节逐渐被应用于工业领域。矢量控制、直接转矩控制等控制方式需要精准的动子位置信息,而位置传感器受使用条件限制并增加了系统成本,因此研究PMLSM无位置传感器控制策略具有重要意义。本文针对PMLSM中高速下电机动子的位置和端部效应观测展开研究。首先,本文研究了一种基于磁链模型的非线性观测器来实现对PMLSM的位置准确观测方法,和传统滑模观测器相比该方法可以避免抖振问题。利用梯度法设计观测器形式保证了收敛性,通过对动子磁链的观测,获得位置信息。仿真和实验结果表明该非线性磁链观测器不需要复杂的参数设计,具有良好的动子位置观测性能。其次,设计了三阶线性扩张状态观测器(LESO)对包括端部效应引起的扰动进行了观测。本文针对PMLSM系统的二阶模型特性进行LESO设计,对所设计的LESO进行了稳定性分析。该观测器所需设计参数较少,便于工程化应用。对所观测出的扰动通过前馈电流补偿的方式进行扰动抑制。通过仿真和实验证明了LESO能对系统所受的扰动进行良好观测,所采取的扰动抑制策略也能够较好的解决PMLSM因扰动而引起的运行过程中的速度波动,提高了系统抗干扰性。

关键词：永磁同步直线电机无位置传感器控制非线性磁链观测器线性扩张状态观测器

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开关磁阻电机无位置传感器控制方法的研究

开关磁阻电机无位置传感器控制方法的研究

引用

作者：关越铭哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

开关磁阻电机是顺应电力电子技术、现代控制技术的高速发展而产生的一种新型电机。它具有成本低、结构简单、运行时容错能力强、适应多种工作环境等优点,在纺织业、电动汽车、牵引与轨道交通等行业得到广泛应用。位置传感器的引入不仅... 详细信息

开关磁阻电机是顺应电力电子技术、现代控制技术的高速发展而产生的一种新型电机。它具有成本低、结构简单、运行时容错能力强、适应多种工作环境等优点,在纺织业、电动汽车、牵引与轨道交通等行业得到广泛应用。位置传感器的引入不仅降低了系统的可靠性,又增加了成本,同时限制了工作的环境条件。功率变换器作为电机调速系统的重要组成部分,影响整个系统的稳定性和成本,常见的不对称半桥结构因为市场没有集成元件限制了开关磁阻电机在市场上推广。本文对以上问题进行基于全桥功率变换器的无位置传感器控制的研究。首先根据国内外开关磁阻电机的研究比较多种功率变换器的优缺点提出带中性点的五相全桥功率变换器,分析电机不同运行状态下的开关管导通逻辑对电机实现控制。其次通过研究开关磁阻电机的结构特点,根据其介绍电机原理建立数学模型,研究了开关磁阻电机的基本控制策略。基于基本控制原理对无位置传感器控制策略进行深入的理论研究。高频脉冲注入法的原理,是对非导通相注入高频脉冲通过比较响应电流峰值。该方法根据开关磁阻电机电感模型的特点,实现了开关磁阻电机无位置传感器控制。在仿真软件中进行建模与仿真分析。最后在理论分析和仿真的基础上介绍无位置传感器实验平台硬件结构针对8/6极开关磁阻电机进行实验证明了方法的有效性和可行性。

关键词：开关磁阻电机五相全桥功率变换器无位置传感器控制高频脉冲注入法

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双三相永磁同步电机谐波电流抑制及无位置传感器控制策略研究

双三相永磁同步电机谐波电流抑制及无位置传感器控制策略研究

引用

作者：乔旭河北科技大学

学位级别：硕士

随着现代电力电子技术、微电子技术以及控制理论的发展,交流传动系统的设计已经不再受传统三相供电方式和电机相数的制约。多相电机具有转矩脉动小、可靠性高、可实现低压大功率运行等优势,在水下舰艇,航空航天,新能源汽车等大功率传动... 详细信息

随着现代电力电子技术、微电子技术以及控制理论的发展,交流传动系统的设计已经不再受传统三相供电方式和电机相数的制约。多相电机具有转矩脉动小、可靠性高、可实现低压大功率运行等优势,在水下舰艇,航空航天,新能源汽车等大功率传动领域的应用越来越广泛。然而,由于多相电机的谐波子空间的阻抗较小,电机本体及逆变器的非线性因素会导致电机的定子绕组中会存在较大谐波电流。同时,机械位置传感器的使用会严重降低系统在极端工况下的可靠性。因此,本文以相移30的表贴式双三相永磁同步电机为研究对象,对其谐波电流的抑制方法和无位置传感器控制策略展开研究。首先,建立自然坐标系下相移30°的双三相永磁同步电机的数学模型,并分别基于双dq坐标变换和空间矢量解耦对其进行降阶解耦;分析双三相永磁同步电机的基本空间电压矢量,并比较两矢量SVPWM、四矢量SVPWM、三相解耦SVPWM的优缺点;分别建立基于双dq坐标变换和空间矢量解耦的两种不同的矢量控制系统,并分析它们的联系与区别,为后续的研究提供理论基础。其次,分析双三相永磁同步电机定子绕组中会产生较大的5、7谐波电流的原因,并研究一种新型同步旋转坐标变换矩阵,将谐波子平面的5、7次谐波电流转换为6次交流分量。在四维电流控制和三相解耦SVPWM的基础上,基于陷波频率为6倍基波频率的变步长单频自适应陷波器对谐波子空间的电流环进行改进,通过LMS算法迭代调整出所需补偿电压的幅值和相位以实现对5、7次谐波电流的抑制。接着,研究双三相永磁同步电机全速域的无位置传感器控制策略。在零速及低速段,采用改进型脉振高频注入法辨识转子位置,改善了传统脉振高频注入法过于依赖电机凸极效应的缺点以及低通滤波器的使用所导致的相位延迟问题;在中高速段,采用高阶滑模观测器估计转子位置,改善了滑模固有的抖振问题,并提升了转子位置的辨识精度;在低速向中高速切换的过渡段,根据电机的估计转速,采用加权切换的方式实现了适用于不同转速段的无位置传感器控制策略的平滑切换。最后,搭建了双三相永磁同步电机的实验平台,通过实验比较双三相永磁同步电机的不同控制策略以及不同PWM策略的性能,并验证了本文提出的谐波抑制方法以及全速域的无位置传感器控制策略的有效性及可行性。

关键词：双三相永磁同步电机 PWM策略矢量控制谐波电流抑制无位置传感器控制

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开关磁阻电机的无位置传感器控制研究

开关磁阻电机的无位置传感器控制研究

引用

作者：张洪飞大连理工大学

学位级别：硕士

开关磁阻电机(SR电机)具有控制策略灵活、启动电流小、启动转矩大、速度调节范围宽等优点。SR电机的转子位置信息是制定控制逻辑和进行转速估计的主要依据。传统的SR电机调速系统用位置传感器来检测转子位置信息。由于位置传感器降低了... 详细信息

开关磁阻电机(SR电机)具有控制策略灵活、启动电流小、启动转矩大、速度调节范围宽等优点。SR电机的转子位置信息是制定控制逻辑和进行转速估计的主要依据。传统的SR电机调速系统用位置传感器来检测转子位置信息。由于位置传感器降低了系统的可靠性,阻碍了其进一步的推广应用。因此,SR电机的无位置传感器控制研究已经成为了一个热点。本文对SR电机的运行原理和电磁特性进行了分析,使用FEMM有限元分析软件对实验样机进行了电磁场分析。根据有限元分析结果,在MATLAB/Simulink仿真环境中,搭建了实验样机的非线性模型。在此基础上进行了实验样机在双闭环控制策略下的建模仿真,分析了实验样机在不同负载和不同转速条件下的电流、转矩和转速的响应情况,证明了本文设计的SR电机调速系统的稳定性。对SR电机常用的无位置传感器控制策略进行了研究,主要包括简化磁链法和高频脉冲注入法。其中传统的高频脉冲注入法,即非导通相比较法,需要在最小电感区注入检测脉冲,只能在电感最大值处换相,影响电机出力。本文对传统高频脉冲注入法进行了改进,提出了一种新方法,即在两相电感曲线相交处设置电流阈值的新型电流阈值法,该位置绕组电感的变化率较大,可以提高位置检测精度;同时解决了非导通相比较法在最小电感区间只能注入检测脉冲,不能给绕组正常通电的问题,实现了在自然换相点处给绕组通电:并且缩短了脉冲注入时间,减少了开关损耗,改善了高频脉冲注入法的控制性能。设计了以STM32单片机为控制核心的无位置传感器SR电机调速系统,硬件部分主要包括电流检测电路、功率变换电路、功率驱动电路等。针对PWM斩波产生的电压毛刺问题,设计了一种新型响应电流峰值检测电路,抑制了电压毛刺对响应电流峰值的干扰。完成了有位置传感器控制软件和无位置传感器控制软件的设计。对实验样机分别进行了有位置传感器的双闭环控制实验和基于新型电流阈值法的无位置传感器控制实验,通过对实验结果的分析,验证了本文设计的基于新型电流阈值法的无位置传感器控制策略的有效性。

关键词： SR电机无位置传感器控制电流阈值高频脉冲注入

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基于单电流传感器的永磁同步电机无位置传感器控制

基于单电流传感器的永磁同步电机无位置传感器控制

引用

作者：王在相中国矿业大学

学位级别：硕士

在电机控制领域,如何以更低硬件成本和更小体积来更可靠地实现控制算法是重要的研究和实践问题。对于永磁同步电机,使用单电流传感器进行三相电流重构,并进而实现无位置传感器控制,可以大大降低系统成本,缩小体积,减少控制硬件复杂度并... 详细信息

在电机控制领域,如何以更低硬件成本和更小体积来更可靠地实现控制算法是重要的研究和实践问题。对于永磁同步电机,使用单电流传感器进行三相电流重构,并进而实现无位置传感器控制,可以大大降低系统成本,缩小体积,减少控制硬件复杂度并增加可靠性。然而电流重构方案存在重构死区与电流重构误差问题,降低了电机的无位置传感器控制性能。因此,对单电流传感器在永磁同步电机无位置传感器控制技术中的应用进行深入研究,减少电流重构方案中两个核心问题的影响,提高只使用单电流传感器的控制方案性能,对于拓展单电流传感器控制系统的应用场景具有重要意义。在使用单电流传感器采样逆变器直流母线电流的电流重构方案中,需要在有源基本电压矢量的作用时间内进行电流采样。当有源基本电压矢量的作用时间不足以实现电流传感器的稳定采样时,相电流信息缺失,引起重构死区问题。单电流传感器采样时刻与三相电流传感器采样时刻之间存在时间间隔,且单电流传感器在一个开关周期内的两个采样时刻之间也存在时间间隔,这两类时间间隔导致重构电流产生误差。针对这两个问题,本文提出一种改进的电流采样与重构方案。通过逆变器开关状态相移,将两个采样时刻之间的时间间隔固定为最小采样窗口时间,使得重构死区被转移至低调制区,并一定程度上减少了电流重构误差。当电机运行在低速度范围时,通过高频电压信号的注入,可以从高频电流中提取转子位置信息,且可以增大输出电压幅值,脱离改进电流重构方案中的重构死区。但改进电流重构方案中存在的电流重构误差影响了高频电流的提取精度,使得估计转子位置的精确度降低。针对此问题,本文提出一种带有补偿系数的电流补偿方案,利用高频电流对补偿系数进行估计和修正,使得电流补偿方案可以在线调整。且改进的电流采样与重构方案简化了电流补偿算法,使得电流补偿步数只需要一步,减少了计算量。补偿后的重构高频电流精度增加,降低了转子位置的估计误差,拓宽了高频电压的注入频率范围。在中高速范围,本文使用线性扩张状态观测器实现对等效反电动势的观测,进而从中估计转子位置。针对使用单电流传感器控制时出现电流重构误差,进而影响电机控制性能的问题,在改进的电流采样与重构方案的基础上,本文提出基于线性扩张状态观测器的电流补偿方法。利用改进的线性扩张状态观测器,同时实现对等效反电动势的观测和任意电压激励下电流变化率的估计。并利用在两类采样时刻间隔期间逆变器输出电压及其激励下的电流变化率,计算电流的重构误差,进而对重构电流进行补偿。提出的电流补偿方案降低了改进的电流采样与重构方案中的电流误差,提升了单电流传感器控制方案的性能。低速与高速范围的两种电流补偿和转子位置观测方案之间使用加权系数法进行切换,使得不同速度范围的估计转子位置可以平滑过渡,实现了使用单电流传感器对永磁同步电机进行全速度范围内的控制。为了验证提出的单电流传感器控制方案的有效性和可行性,搭建了使用单电流传感器的永磁同步电机控制系统仿真与实验平台,并设置了多种工况的控制性能测试与对比。仿真和实验结果证明,本文提出的单电流传感器控制方案可以在顺利完成电流重构与转子位置估计的同时,有效地降低重构电流误差,使得电机的控制性能得到显著提升。

关键词：单电流传感器电流重构无位置传感器控制永磁同步电机

来源：评论

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基于全阶滑模观测器的IPMSM无位置传感器控制策略研究

基于全阶滑模观测器的IPMSM无位置传感器控制策略研究

引用

作者：孙元杰曲阜师范大学

学位级别：硕士

永磁同步电机具有高功率密度、体积小和效率高等优势,因此在数控机床、矿用电机设备和新能源汽车等电气传动装置中得到广泛应用。永磁同步电机控制系统中需要转子的位置和转速信息,实现电机的高性能控制。传统方法是通过在电机转轴上安... 详细信息

永磁同步电机具有高功率密度、体积小和效率高等优势,因此在数控机床、矿用电机设备和新能源汽车等电气传动装置中得到广泛应用。永磁同步电机控制系统中需要转子的位置和转速信息,实现电机的高性能控制。传统方法是通过在电机转轴上安装位置传感器来获取转子信息,但是会导致电机的体积和系统成本增加,降低系统的稳定性,因此永磁同步电机无位置传感器的研究是当前的研究重点。本文以基于全阶滑模观测器的无位置传感器控制进行研究,全阶滑模观测器的引入有效提高了观测的精度,同时针对谐波电流和电参数的变化对观测精度的影响,分别从谐波电流的抑制和参数在线辨识来提高观测的精度和控制的性能。首先,本文分析永磁体同步电机的原理和结构。根据坐标变换推导电机在各坐标系下的数学模型。然后根据电机的数学模型,分析了几种常用的PMSM矢量控制策略。针对滑模观测器无法在低速阶段运行的情况,分析了开环启动策略,并重点分析IF开环启动的原理。其次,对传统滑模观测器进行理论推导,并分析传统滑模在运行时存在的滑模抖振、低通滤波器的使用和观测角度抗扰动能力差等问题。针对传统滑模观测器存在的问题,本文首先建立全阶滑模观测器来消除系统的抖振和解决低通滤波器的使用问题,同时为进一步抑制滑模抖振,采用反正切函数代替传统的开关函数,并将观测的扩展反电动势反馈至滑模电流观测器中提高观测的精度,然后再采用锁相环来提取反电动势中的转子位置信息,并在其中加入消除旋转因子的环节,解决转速对角度提取的影响,进一步提高观测的精度。最后通过仿真验证了该方案的有效性。再次,搭建了以TMS320F28335为处理器的变频驱动系统,并给出相应的硬件设计和软件设计。在硬件电路保护设计方面,为及时检测IGBT过流的发生,根据IGBT随电流增大而管压降增大的原理设计了及时有效的过流检测电路。同时针对尖峰电压方面,通过在有源箝位电路的基础上增加前级回路,能够有效地抑制尖峰电压的产生,从而保护IGBT。同时在软件设计中进行了谐波电流的抑制和参数在线辨识的研究。最后,在所搭建的平台上进行谐波电流的抑制、IF电流频比控制和传统滑模观测器与本文全阶滑模观测器的对比分析等一系列实验,验证了本文所提方案的有效性和所搭建平台的稳定性。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制全阶滑模观测器 IF开环启动有源箝位电路

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永磁同步风力电机无位置传感器控制技术研究

永磁同步风力电机无位置传感器控制技术研究

引用

作者：沈绍博南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着全球能源危机和环境问题日益严重,世界各国越来越重视新型能源的开发与利用。由于直驱永磁同步电机具有结构简单、运行可靠、发电效率高效率高等优点,因此在大型风力发电系统中得到广泛运用与研究。对永磁同步电机进行控制时需要得... 详细信息

随着全球能源危机和环境问题日益严重,世界各国越来越重视新型能源的开发与利用。由于直驱永磁同步电机具有结构简单、运行可靠、发电效率高效率高等优点,因此在大型风力发电系统中得到广泛运用与研究。对永磁同步电机进行控制时需要得知转子转速与位置信息,然而位置传感器的使用不仅增加了系统成本,而且不利于检护和维修。因此,永磁同步电机的无位置传感器控制已经成为风力发电系统中值得重点研究的问题之一。本文分别对转速控制与滤波估计问题提出改进算法,系统地研究了额定风速以下永磁同步电机无位置传感器控制系统,主要工作和创新性成果包括:1.针对扩展卡尔曼滤波估计方法鲁棒性不高的问题,提出一种基于H∞滤波算法的转子速度估计方法。同时为了降低滤波计算量,对系统模型进行降阶处理,得到了仅需估计转速和转子位置的降阶滤波模型。仿真结果表明本文提出降阶H∞方法对非高斯噪声以及参数不确定性具有较强的鲁棒性,能准确估计出电机转速。2.针对永磁同步电机转速跟踪问题,基于最优控制设计了非线性预测控制器,提高了对非线性系统的控制效果。并考虑到电机实际运行时会受到变化的负载转矩影响,运用H∞滤波器在估计出转子转速的同时对负载转矩进行估计。将转子转速与负载转矩估计值代入到所设计控制器中,组成完整的无位置传感器控制系统。仿真结果表明,本文方法有效地克服了负载转矩扰动的影响,能准确实现转速跟踪。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制风力发电转速估计矢量控制

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