检索结果-内蒙古大学图书馆

安徽大学学报(自然科学版) 2025年第3期49卷 60-71页

作者：张旭梅谢佳莉黄安贻汉口学院航空与智能制造学院湖北武汉430212 武汉理工大学机电工程学院湖北武汉430070

为提高永磁同步电机全速域无传感器控制性能,该文研究了永磁同步电机无传感器全速域控制策略和算法,提出了一种i/f起动结合改进滑模观测器的控制策略,即在零低速域采用i/f起动控制,在中高速域采用改进滑模观测器,通过电流切换法来实现... 详细信息

为提高永磁同步电机全速域无传感器控制性能,该文研究了永磁同步电机无传感器全速域控制策略和算法,提出了一种i/f起动结合改进滑模观测器的控制策略,即在零低速域采用i/f起动控制,在中高速域采用改进滑模观测器,通过电流切换法来实现两种不同速域控制方式的切换.针对所提控制策略的有效性,该文还开展了仿真分析和实验研究,结果表明,该文所提电流切换法能有效实现不同速域转速的平稳切换,并且中高速域的转速控制精度亦得到显著提高.

关键词：永磁同步电机无传感器控制 i/f起动改进滑模观测器

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基于改进滑模观测器的永磁同步电机无位置传感器i/f起动方法

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电力自动化设备 2015年第8期35卷 95-102页

作者：肖烨然刘刚宋欣达崔臣君孙庆文北京航空航天大学惯性技术重点实验室北京100191 北京航空航天大学新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

针对传统的永磁同步电机无位置传感器开环起动过程中存在启动电流大、功率因数小、抗负载扰动能力弱的问题,提出了一种基于改进滑模观测器的无位置传感器电流闭环i/f起动策略。起动加速阶段,在电枢绕组中产生幅值固定、频率逐渐增大的... 详细信息

针对传统的永磁同步电机无位置传感器开环起动过程中存在启动电流大、功率因数小、抗负载扰动能力弱的问题,提出了一种基于改进滑模观测器的无位置传感器电流闭环i/f起动策略。起动加速阶段,在电枢绕组中产生幅值固定、频率逐渐增大的旋转电流矢量,使转子加速起动。当转速达到设定值时,检测指令位置角与用改进滑模观测器估算的转子位置角之间的偏差角,当该偏差角低于设定的阈值时,立刻切换至基于改进滑模观测器的无位置传感器电流解耦控制阶段。仿真和实验结果表明,采用所提起动策略后,起动电流可控,切换时刻的电流、转矩平稳无冲击。实验结果也验证了该起动策略能有效避免过流的产生,具有良好的动态性能和一定的抗负载扰动能力。

关键词：永磁同步电机无位置传感器 i/f起动滑模观测器滑模控制状态切换电流解耦闭环控制

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改进的滑模观测器与i/f起动相结合的无位置传感器控制

改进的滑模观测器与I/F起动相结合的无位置传感器控制

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作者：李洪国中北大学

学位级别：硕士

《中国制造2025》明确提出加快工业伺服、新能源汽车、节能系统等健康发展,提升制造业竞争力,以达到世界领先水平。装备制造的核心部件是伺服电机,高端伺服电机驱动控制系统的自主开发是智能制造的关键,永磁同步电动机由于具有高起动转... 详细信息

《中国制造2025》明确提出加快工业伺服、新能源汽车、节能系统等健康发展,提升制造业竞争力,以达到世界领先水平。装备制造的核心部件是伺服电机,高端伺服电机驱动控制系统的自主开发是智能制造的关键,永磁同步电动机由于具有高起动转矩,高过载能力,调速范围宽,运行可靠性高等优点而在航空航天,智能家居,数控（CNC）机床等场合广泛应用。永磁同步电动机传统的驱动控制系统通常使用位置传感器来获得转子位置信息和转速信息,这些位置传感器不仅价格昂贵而且还具有可靠性问题,不能在一些特殊场合应用。因此,无位置传感器控制成为现代电机控制领域的一个重要研究方向。本文首先介绍了PMSM无传感器控制技术的研究背景和意义,对当前几种常用的无位置传感器控制方法进行了分析和比较,并选择了高鲁棒性的滑模观测器法（Slide Mode Observer,SMO）作为本文的重点研究方法。另外,对永磁同步电动机的数学模型及其坐标变换进行了公式推导,分析了永磁同步电动机常用的id（28）0的控制策略,详细介绍了七段式SVPWM在硬件中的实现。然后深入研究滑模观测器控制法,根据滑模变结构控制理论选择合适的滑模切换面,介绍了传统滑模观测器的设计方法。随后提出动态边界层思想,采用动态饱和函数取代开关函数,建立改进滑模观测器状态方程,实现中高速宽速域无位置传感器控制。利用MatlabR2014a/Simulink仿真工具,搭建基于动态边界层的滑模观测器法仿真模型,仿真波形表明改进的动态边界层滑模观测器估算法有效的减弱了系统的抖振,使转子位置估计在更宽的速度范围内更加准确。另外针对传统起动方式在负载变化时存在扭矩和转速波动较大的问题,本论文采用带载能力强的电流闭环i/f开环起动策略,深入研究了切换问题,预定位后,电机经过起动加速,稳定运行,角度切换,速度闭环四步实现电机的平滑切换。最后以Ti公司DSP28335为微控制器搭建了永磁同步电机测试平台,完成了硬件电路的设计与调试及软件算法实现。测试结果证明了本文提出的无传感器解决方案的有效性,该解决方案简单,易于数字处理器实现,具有很强的工程实用价值。

关键词：滑模观测器永磁同步电机动态边界层 i/f起动 DSP

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基于改进SMO与变参数LTD的PMSM无传感器控制

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组合机床与自动化加工技术 2024年第4期 105-109页

作者：代成刚杨其华袁月峰李锐鹏中国计量大学机电工程学院杭州310018

为解决基于滑模观测器的PMSM无感控制系统抖振大、响应速度慢等问题,在转速环Pi控制器前引入变参数线性跟踪微分器,实现由i/f起动向转速-电流双闭环控制模式的平稳过渡。采用sigmoid函数替换sign函数消除由sign函数在滑模面切换给等效... 详细信息

为解决基于滑模观测器的PMSM无感控制系统抖振大、响应速度慢等问题,在转速环Pi控制器前引入变参数线性跟踪微分器,实现由i/f起动向转速-电流双闭环控制模式的平稳过渡。采用sigmoid函数替换sign函数消除由sign函数在滑模面切换给等效反电动势带来的高次谐波;根据反电动势与电机转速关系以自适应滑模增益提高系统响应速度,并利用李雅普诺夫稳定性判据分析改进后算法稳定性。在仿真平台以及PMSM控制系统上进行控制算法验证,表明了所提出的改进PMSM无传感器控制策略对抑制系统抖振与提高系统的响应速度具有良好的效果。

关键词：滑模观测器变参数线性跟踪微分器 i/f起动 sigmoid函数自适应滑模增益

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基于MC56f84789风机驱动系统设计

基于MC56F84789风机驱动系统设计

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作者：薄聪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电动机具有结构简单、运行可靠、功率密度高、控制方便等特点,被越来越广泛的应用于各项工业领域,然而在一些恶劣的工作环境下,传感器会受到环境了影响,进而影响系统的可靠性。同时传感器的安装与维护也增加了系统成本。因此降... 详细信息

永磁同步电动机具有结构简单、运行可靠、功率密度高、控制方便等特点,被越来越广泛的应用于各项工业领域,然而在一些恶劣的工作环境下,传感器会受到环境了影响,进而影响系统的可靠性。同时传感器的安装与维护也增加了系统成本。因此降低系统成本,提高系统可靠性成为永磁同步电机驱动系统一大研究重点。本毕设以飞思卡尔最新推出的MC56f84789为控制核心,以500W表贴式永磁同步风机为驱动目标结合无位置传感器矢量控制算法和单电阻采样电流重构算法,设计了一个驱动平台,为实验室的后续研究提供了基础。本毕业设计内容主要包括以下几个方面。研究了一种i/f启动方法用于解决无位置传感器低速条件下辨识度低的问题。分析了其转矩功角自平衡的特性。同时介绍了一种切换策略,用于保证系统能从速度开环,电流闭环状态平稳的切换到速度闭环的无位置传感器矢量控制。最后对滑模观测器无位置矢量控制算法进行了仿真,验证了该算法的在中高速下的估测精度。研究了一种基于母线电流传感器的电流重构技术。为了解决在非观测区下电流重构精度不高,采用了一种整定逆变器开关状态的方法改善了电流重构的效果。在MATLAB中建立了模型并对该方法进行了仿真,验证了该方法的有效性。最后又通过仿真分析了这种整定开关状态的方法对无位置矢量控制系统的影响。设计了针对500W表贴式永磁同步风机的驱动系统硬件。加入了基于单周期控制原理的iR1150S功率因数校正电路,对其进行了仿真。验证了其功率因数的整定效果。并采用了基于LNK306的BUCK开关电源方案。同时设计了主回路电路,电流电压采样电路和驱动电路。为实验室日后的硬件搭建打下了基础。最后在飞思卡尔的塔式驱动平台上对i/f启动和无位置算法进行实验。结果验证了无位置算法的有效性。

关键词：表贴式永磁同步电机无位置传感器 i/f起动滑模观测器电流重构算法

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车载空调压缩机无位置传感器调速系统研究

车载空调压缩机无位置传感器调速系统研究

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作者：张斌北京工业大学

学位级别：硕士

当下,多数车载空调压缩机控制系统使用永磁同步(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)电机作为动力源,因其响应迅速、功率密度大、控制算法成熟且性能优异等优点得到了较为广泛的应用。以永磁同步电机矢量控制系统为系统控制框架,... 详细信息

当下,多数车载空调压缩机控制系统使用永磁同步(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)电机作为动力源,因其响应迅速、功率密度大、控制算法成熟且性能优异等优点得到了较为广泛的应用。以永磁同步电机矢量控制系统为系统控制框架,并在转子相位信息读取时使用相关观测算法代替传统的位置传感器,完成闭环控制的无位置传感器控制系统,因不采用光电编码器、旋转变压器等位置检测器件,从而避免了增加系统成本,降低系统可靠性,对体积影响较大等一系列问题,转而利用电机运行时的电流、电压信号进行电机转子相位的估算,在对体积、可靠性有严苛要求的车载空调压缩机领域具有广泛的使用前景。滑模变结构控制作为一种较为成熟的控制理论,广泛应用在永磁同步电机的转子位置观测中,但由于其低速时观测效果不佳,无法扩展至控制系统的全速域使用。因此针对零度、低速的起动问题,对基于矢量电流闭环控制的i/f起动算法进行了研究,利用虚拟坐标系模拟电机的旋转,利用给定电流在实际坐标轴的电流分量产生电磁转矩驱动电机获得初速度。针对算法虚拟角度跟踪不准确的问题,提出了基于“转矩-功角自平衡”特性的改进i/f起动算法,并阐述了其与滑模观测器两种相位观测算法的切换方式。对于传统滑模观测器易出现的抖振问题,针对滑模变结构算法切换函数的改进方法进行了研究,利用饱和切换函数代替开关切换函数,并在边界层利用正弦曲线进一步优化反电势观测时的切换抖振问题,并通过仿真及实验证明了理论的可行性。针对传统矢量控制的电流内环Pi调节器参数难以调节的问题,从电流环的控制理论原理入手,提出了基于定子电阻等一系列电机参数的电流环Pi调节器参数优化理论,同样在Similink模型仿真及实际台架实验中进行了可行性验证。利用英飞凌TC212单片机搭建了硬件控制平台,并编写了相应的控制程序,对提出的算法及其优化均进行了算法实现,最终成功实现了永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统的原理图、PCB绘制,控制台架系统搭建以及相关性能测试并证明了提出算法及各项改进的可行性。

关键词：无位置传感器矢量控制 i/f起动滑模观测器永磁同步电机 Pi控制器

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永磁同步电机无位置传感器控制关键问题研究

永磁同步电机无位置传感器控制关键问题研究

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作者：何忠祥中国舰船研究院

学位级别：硕士

永磁同步电机凭借其体积小、功率密度高、噪音低、动态响应快等优点,广泛应用于船舶电力推进、风力发电等领域。为了提高电机控制系统的安全性、可靠性和经济性,采用无位置传感器的永磁同步电机矢量控制已经成为研究的热点领域。由于目... 详细信息

永磁同步电机凭借其体积小、功率密度高、噪音低、动态响应快等优点,广泛应用于船舶电力推进、风力发电等领域。为了提高电机控制系统的安全性、可靠性和经济性,采用无位置传感器的永磁同步电机矢量控制已经成为研究的热点领域。由于目前尚无一种有效控制策略能够满足永磁同步电机在全速度范围内转子位置辨识精度的要求,因而普遍采用在电机的不同运行阶段选取不同位置辨识策略的方法。本课题是以船用电力推进系统中的永磁同步电机为研究对象,针对无位置传感器控制在全速范围内的三个关键问题——静止启动、中高速位置辨识和控制系统性能影响因素进行了深入的研究。主要完成的工作和成果为:1、为提取反电动势信息,基于滑模变结构的原理建立了永磁同步电机转子位置辨识策略,并应用到中高速无位置传感器控制中。为削弱因滑模变结构工作机制引入的抖振现象,设计了全新的滑模变状态观测器和位置提取单元:一是通过引入“准滑动模态”边界层的概念,采用饱和函数替代传统的开关函数;二是结合采用低通滤波器和锁相环,在不考虑反电动势相位延迟的基础上实现了转子位置的精确辨识。2、针对低速和零速工况下因电机反电动势过小而无法有效提取的问题,釆用i/f启动的方法,实现了电机的可靠启动,并且做到了启动电流的可控可调。为避免因角度切换使得转速出现大范围的波动,本文通过在开环i/f启动和滑模变结构位置辨识闭环之间设置转速闭环、位置延时闭环的过渡阶段,实现了电机转速在阶段切换过程中的平稳变化。3、研究了影响无位置传感器矢量控制系统性能的因素。着重分析了电机参数偏差对滑模变结构位置辨识策略的影响,提出了一种根据参数偏差和定子电流计算辨识位置误差的统一算法;其次分析了非理想采样电流中的谐波成分和数字控制计算延时对位置辨识的影响。4、在Matlab/Simulink环境下对滑模变结构中高速位置辨识算法、i/f静止启动算法和无位置传感器控制系统性能影响因素进行了仿真分析,并在实验室的硬件平台上,验证了该文理论分析的正确性和所提策略的有效性。

关键词：永磁同步电机矢量控制位置辨识滑模变结构 i/f起动参数偏差

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风机用永磁同步电机全速范围无位置传感器控制技术研究

风机用永磁同步电机全速范围无位置传感器控制技术研究

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作者：黄希浙江工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)由于具有设计结构简单、体积小、重量轻、低损耗、高效率等一系列优势,使其在电机驱动控制系统中的应用越来越广泛。同时,无位置传感器控制技术得到了国内外学者的重视,并成为当... 详细信息

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)由于具有设计结构简单、体积小、重量轻、低损耗、高效率等一系列优势,使其在电机驱动控制系统中的应用越来越广泛。同时,无位置传感器控制技术得到了国内外学者的重视,并成为当下永磁同步电机控制的重要研究内容,国内外学者均提出了各具优势的无位置传感器控制策略。本论文针对永磁同步电机在风机中的应用,提出了一些更加简单、高效、多工况条件下稳定运行的无位置传感器控制方法,实现了永磁同步电机全速范围无位置传感器稳定运行,对风机用永磁同步电机的实际应用具有非常重要的意义。本文的研究工作主要包括:(1)在零低速段,提出了变电流幅值的i/f起动策略,将电流幅值的大小与电机转速结合起来,即根据电机的转速大小实时更新i/f起动的电流幅值大小,从而降低了整个控制系统的能量损耗,提高电机在i/f起动阶段的运行效率。同时,采用两次定位法,对转子进行定位,保证了定位的成功率;后期也尝试了直接起动的方法(无转子定位阶段),进入闭环运行状态。(2)PMSM起动策略优化,研究了一种基于端电压检测的永磁同步电机带速重投方法,使风机在多种工况条件下(逆风、顺风、静止)均能平稳起动并稳定运行。(3)研究了一种无大容值的电解电容的控制方法,通过实时检测母线电压,计算电压补偿系数,从而减小由于母线电压波动导致的电流波动和转矩脉动。大大简化了控制系统的硬件布置,降低了企业成本,同时也提高了系统的稳定性。(4)电机状态切换策略中,i/f起动段完成后切入顺风起动程序,而不是直接切入电流、转速双闭环控制阶段,解决了大惯量风机类负载状态切换可能失败的弊端,保证了整个控制环节正常稳定运行。

关键词：永磁同步电机无位置传感器无电解电容切换策略带速重投 i/f起动龙伯格观测器

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