无速度传感器简介
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无速度传感器
在高性能的异步电机矢量控制系统中，转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常，采用光电码盘等速度传感器来进行转速检测，并反馈转速信号。但是，由于速度传感器的安装给系统带来一些缺陷：系统的成本大大增加；精度越高的码盘价格也越贵；码盘在电机轴上的安装存在同心度的问题，安装不当将影响测速的精度；电机轴上的体积增大，而且给电机的维护带来一定困难，同时破坏了异步电机的简单坚固的特点；在恶劣的环境下，码盘工作的精度易受环境的影响。因此，越来越多的学者将眼光投向无速度传感器控制系统的研究。国外在20世纪70年代就开始了这方面的研究，但首次将无速度传感器应用于矢量控制是在1983年由R．Joetten完成，这使得交流传动技术的发展又上了一个新台阶，但对无速度传感器矢量控制系统的研究仍在继续。
2 无速度传感器的控制方法
在近20年来，各国学者致力于无速度传感器控制系统的研究，无速度传感器控制技术的发展始于常规带速度传感器的传动控制系统，解决问题的出发点是利用检测的定子电压、电流等容易检测到的物理量进行速度估计以取代速度传感器。重要的方面是如何准确地获取转速的信息，且保持较高的控制精度，满足实时控制的要求。无速度传感器的控制系统无需检测硬件，免去了速度传感器带来的种种麻烦，提高了系统的可靠性，降低了系统的成本；另一方面，使得系统的体积小、重量轻，而且减少了电机与控制器的连线，使得采用无速度传感器的异步电机的调速系统在工程中的应用更加广泛。国内外学者提出了许多方法。
（1）动态速度估计法 主要包括转子磁通估计和转子反电势估计。都是以电机模型为基础，这种方法算法简单、直观性强。由于缺少无误差校正环节，抗干扰的能力差，对电机的参数变化敏感，在实际实现时，加上参数辨识和误差校正环节来提高系统抗参数变化和抗干扰的鲁棒性，才能使系统获得良好的控制效果。
（2）PI自适应控制器法 其基本思想是利用某些量的误差项，通过PI自适应控制器获得转速的信息，一种采用的是转矩电流的误差项；另一种采用了转子q轴磁通的误差项。此方法利用了自适应思想，是一种算法结构简单、效果良好的速度估计方法。
（3）模型参考自适应法（MRAS） 将不含转速的方程作为参考模型，将含有转速的模型作为可调模型，2个模型具有相同物理意义的输出量，利用2个模型输出量的误差构成合适的自适应律实时调节可调模型的参数（转速），以达到控制对象的输出跟踪参考模型的目的。根据模型的输出量的不同，可分为转子磁通估计法、反电势估计法和无功功率法。转子磁通法由于采用电压模型法为参考模型，引入了纯积分，低速时转子磁通估计法的改进，前者去掉了纯积分环节，改善了估计性能，但是定子电阻的影响依然存在；后者消去了定子电阻的影响，获得了更好的低速性能和更强的鲁棒性。总的说来，MRAS是基于稳定性设计的参数辨识方法，保证了参数估计的渐进收敛性。但是由于MRAS的速度观测是以参考模型准确为基础的，参考模型本身的参数准确程度就直接影响到速度辨识和控制系统的成效。
（4）扩展卡尔曼滤波器法 将电机的转速看作一个状态变量，考虑电机的五阶非线性模型，采用扩展卡尔曼滤波器法在每一估计点将模型线性化来估计转速，这种方法
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可有效地抑制噪声，提高转速估计的精确度。但是估计精度受到电机参数变化的影响，而且卡尔曼滤波器法的计算量太大。
（5）神经网络法 利用神经网络替代电流模型转子磁链观测器，用误差反向传播算法的自适应律进行转速估计，网络的权值为电机的参数。神经网络法在理论研究还不成熟，其硬件的实现有一定的难度，使得这一方法的应用还处于起步阶段。
3 结 论
异步电机无速度传感器矢量控制除以上所提及的方法外，还有转子齿谐波法和高频注入法。虽然辨识速度的方法很多，但仍有许多问题有待解决，如系统的精度、复杂性和系统的可靠性间的矛盾、低速性能的提高等。今后无速度传感器控制的研究发展的方向应为：提高转速估计精度的同时改进系统的控制性能，增强系统的抗干扰，抗参数变化能力的鲁棒性，降低系统的复杂性，使得系统结构简单可靠。随着现代控制理论、微处理器、DSP器件以及电力电子开关器件的迅速发展，实现高性能的无速度传感器异步电机的调速系统的前景相当乐观。
异步电动机无速度传感器控制的成就与发展
专家点评劝e州POlniofExperts
异步电动机无速度传感器
控制的成就与发展
陈伯时
(上海大学，上海200072)
摘要本文着重点评IEEE一工Es2006年第1期《感应电动机无速度传感器控制专辑》中霍尔茨
教授撰写的《客座编者的话》和综述论文，两篇文章按照无速度传感器控制技术的应用和研究进
展把它归纳为两大类:(1)基于电动机的基波模型，(2)利用电机的各向异性性质，与笔者所分
析的三条思路不谋而合。最后，进一步指出两文所显示的先进技术。关键词:无速度传感器控制异步电动机调速系统基波数学模型观测器各向异性
TheAchievementandDeveloPmentof
SPeedSensorlessControlof1nductionMotors
(ShanghaiUniversity，Bo一shiShanghai200072，China)
AbstractandthesurveythesiswrittenbyProf.J.HoltzPublishedinthesPecialissueonsPeedsensorlesscontrolofinductionmotorsinIEEE一reemPhaticallydiscussedandevaluated.InthesetwoPaPers，accordingtotheProgressinitsresearehandaPPlication，themethodofsPeedsensorlesscontrolofinductionmotorsareinducedintotwocategories:(1)basedonthefundamentalmodelofmotors，(2)exPloitingtheanisotroPicProPertiesofelectricalmachines.This
conclusionhapPenstoholdthesameviewwiththethreeaPProachesforobtainingsPeedsignalsProPosedbytheauthor.Finallytheadvancedtechniq直esdemonstratedinthesetwoPaPersarePointed
基于DSP无速度传感器直接转矩控制系统的设计
第１９卷第３期 ２００６年５月 机电产品开崖与钊新 Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ＆Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｍａｃｈｉｎｅｒｙ＆ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｓ Ｖｏ１．１ ９。Ｎｏ．３ Ｍａｙ．，２００６
基于ＤＳＰ无速度传感器直接转矩控制系统的设计
颜渐德，刘国荣 （湖南工程学院，湖南湘潭４１１１０５）
摘 要：提出了一种基于ＤＳＰ（ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ）无速度传感器直接转矩控制系统，给出了硬件设计和软件 设计方案。系统采用ｃ语言和汇编语言混和编程，可读性和可移值性强，并满足实时性的要求。 关键词：异步电机；直接转矩控制系统；无速度传感器；Ｃ语言 中图分类号：＂Ｈ＇２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－６６７３（２００６）０３－１２９－０２
０引言 直接转矩控制技术是继矢量控制之后的叉一高性能 超群的交流变频调速技术，其基本的控制思想是：在维 持定子磁链幅值不变的情况下，通过改变定子磁链的旋 转速度以控制电机的转矩，进而控制电机的转速［１１。该 方法是在定子坐标系下分析交流电机的数学模型，没有 了电机等效、变换，旋转矢量变换等复杂过程，具有转 矩响应快，控制结构简单，易于实现全数字化等优点。 ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ数字信号处理器是一种面向数字马达控 制的新型可编程１６位定点ＤＳＰ芯片。它集高速运算能 力与面向电机控制多种外设于一体，性能优良，能够满 足交流调速系统实时性要求。 １控制系统硬件设计 直接转矩控制系统的硬件结构由主电路、控制电 路、电源模块、键盘数码管显示四部组成，如图１所 示。本系统采用ＩＧＢＴ（ＳＫ１３ＧＤ０６３）构成主电路完成功 率变换；以ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ芯片作为核心控制器件组
Ａ
豳１系统硬件结构榧圈 收稿日期：２００６－０３—１６ 作者简介：颜渐德（１９７７一），男，湘潭大学在读研究生。主 要研究方向：模糊控制。神经网络控制，电力电子及电力传动。 成控制电路；ＪＴＡＧ仿真口与ＰＣ机相连，方便实时修 改、调试程序；通过键盘数码管显示部分方便数据的输 入和相关数据的显示。 １．１ 主电路 主电路由不可控整流滤波模块、ＩＧＢＴ逆变器模块、 异步电机（１ＫＷ）组成。根据被控对象的功率，考虑到 裕量，选用ＩＧＢＴ（ＳＫ１３ＧＤ０６３），其驱动模块选用 ＨＣＰＬ一３１６Ｊ驱动芯片，驱动芯片的驱动信号、状态传送 及电源与功率部分完全隔离，具有过压、欠压保护功能， 兼容ＣＭＯＳ／ＩＴＩ’Ｌ电平。 １．２控制电路 控制电路由ＤＳＰ控制板及其他外围测量和显示电路 组成，主要完成信号检测（定子电流，ＤＣ电压）、控制 算法运算、逆变器ＰＷＭ波形输出、与上位通信、输入 显示等功能。 （１）定子电流，ＤＣ电压检测。根据瞬时空间矢量 理论，三相交流电压可由直流母线电压和开关状态信息 计算得到。因此系统需要实时测量的量有逆变器直流输 入电压Ｕｄ、异步电机的Ａ、Ｂ相电流，检测电压所用的 是ＶＳＭ０２５Ａ，检测电流所用的是ＣＳＭ０２５Ａ：其输出 是一１０ｍＡ一＋１０ｍＡ的电流信号，经过转换电流转换成０～ ３Ｖ的电压。该电压信号直接接入ＤＳＰ的ＡＤ脚。 （２）转矩转速的检测。采用１０２４脉冲／秒的光电码 盘作为异步电机的转矩和转速检测部分。测量时将其安 装在异步电机的转轴上。 （３）ＤＳＰ控制板。ＤＳＰ控制板主要完成控制算法、 ＰＷＭ输出、Ａ／Ｄ转换及与外围模块通信等任务。它由 ＴＭＳ３２ＯＬＦ．２４Ｏ７Ａ，Ａ／Ｄ，ＳＣＩ及ＣＡＮ等电路组成，是 ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ为１６位定点ＤＳＰ，采用哈佛结构、运 算速度为４０ＭＩＰＳ，３２Ｋ片内ＦＩＡＳＨ，事件管理器ＥＶ， Ａ／Ｄ，ＳＣＩ等外围，满足电机控制实时性要求。
基于DSP的无速度传感器控制系统研究
Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ 基于ＤＳＰ的无速度传感器控制系统研究 谭晓垄，赵金宪 （黑龙江科技学院电气与信息工程学院，黑龙江哈尔滨１５００２７） 摘 要：为了实现快速准确地观测电机转速，在直接转矩控制系统的基础上，采用了基于电机转 子磁链的ＭＲＡＳ速度辨识方法对系统进行速度估计，并通过ＤＳＰ实现无速度传感器的直接转矩控 制。利用Ｍａｔｌａｂ对系统进行仿真分析，仿真结果表明，该方案的设计方法正确可行。 关键词：直接转矩控制；速度估计；ＤＳＰ；无速度传感器 中图分类号：ＴＰ２１２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４—７７２０（２０１３）０１—００６５—０２ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｓｐｅｅｄ——ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ ｄｉｒｅｃｔ ｔｏｒｑｕｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＤＳＰ Ｔａｎ Ｘｉａｏｋｕｎ，Ｚｈａｏ Ｊｉｎｘｉａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ ａｎｄ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ａｃｃｕｒａｔｅｌｙ ｏｂｓｅｒｖｅ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｓｐｅｅｄ，ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｍｏｔｏｒ ｒｏｔｏｒ ｆｌｕｘ ｏｆ ＭＲＡＳ ｓｐｅｅｄ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｓｙｓｔｅｍ ｓｐｅｅｄ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ ｉｎ ＤＴＣ，ａｎｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ＤＳＰ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ＤＴＣ ｗｉｔｈｏｕｔ ｓｐｅｅｄ ｓｅｎｓｏｒ．Ｕｓｉｎｇ ＭＡＴＬＡＢ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｓｙｓｔｅｍ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｍｅｔｈｏｄ ｉｓ ｃｏｒｒｅｃｔ ａｎｄ ｆｅａｓｉｂｌｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＤＴＣ；ｓｐｅｅｄ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ；ＤＳＰ；ｓｐｅｅｄ ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ 直接转矩控制技术由德国Ｍ．Ｄｅｐｅｎｂｒｏｃｋ教授于 １９８５年首次提出以其新颖的控制思想，简洁的系统结 构和优良的动静态性能已广泛应用于交流传动系统…。 通过转矩误差和磁链误差选取电压空间矢量，优化控制 电压型逆变器的开关状态，方法简单并易于实现。 无速度传感器技术的发展始于传统带速度传感器 控制系统，它利用检测到的定子电压、电流等计算出与 速度有关的量并进行速度估计，从而取代速度传感器。 无速度传感器技术不需要检测硬件，提高了系统的可靠 性，并降低系统的成本，因此最近几年无速度传感器技 术一直是研究热点。 １直接转矩控制（ＤＴＣ）原理 根据电机转矩公式： ＝ ｌ Ｉｌ ，ｌ ｓｉｎ ，实际运行中 转子磁链Ｉ Ｉ的幅值主要由负载决定，可以通过改变磁 通角 来改变转矩大小［２１。由于转子磁链的转动速度保 持不变，因此可以调节定子磁链ｌ Ｉ的瞬时转动速度，改 变磁通角的大小 从而实现对电机转矩的控制。 ２无速度传感器系统的设计 目前研究无速度传感器电机转速的辨识方法有很 多，如模型参考自适应法（ＭＲＡＳ）、自适应速度观测器 《微型机与应用》２０１３年第３２卷第１期 法、扩展卡尔曼滤波法及神经网络方法等。通过比较发 现，模型参考自适应速度辨识法比较适合直接转矩控制 系统，所以本文采用该方法进行速度辨识。 由电机数学模型可知，电机转速与转子磁链的电压 模型无关，而与转子磁链的电流模型有关，所以参考模 型选择转子磁链电压模型，而可调模型选择转子磁链电 流模型［３１。 辨识对象： ［２ １ｄｔ＝［＋每 【 —ｌ Ｊ【 Ｊ ［ Ｊ 其中， 为转子磁链， 伊为转子磁链在 、ＪＢ轴上的 分量， ｓａ、 为定子电流在 、卢轴上的分量， 。 并联可调模型： ＝ － Ｌ／Ｔ￣刘笔 其中式（２）中的转速山 为需要辨识的量，其他参数 为不变量。 定义广义状态误差： ｅ＝ 一 （３） 欢迎网上投稿ＷＷＷ．ｐｃａｃｈｉｎａ．ｃｏｍ
无传感器永磁同步电机控制系统设计
电工电气 （２０１ １ Ｎｏ．５） 无传感器永磁同步电机控韵系统设计
无传感器永磁同步电机控制系统设计
钱莉，曲波 （苏州大学电子信息学院，江苏苏州２１ ５０２１）
摘要：针对永磁同步电机无传感器控制问题，设计了一种滑模观测器用于估算电机转子位置和 速度。该滑模观测器采用参数可调的曲线函数作为开关函数进行连续控制，有效削弱系统“抖动”， 改善了系统结构，对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性。 关键词：滑模观测器；永磁同步电机；无传感器 中图分类号：ＴＭ３５１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—３１７５（２０１１）０５—００２０—０３
Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ Ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ Ｍｏｔｏｒ ＱＩＡＮＬｉ，ＱＵＢｏ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，Ｓｏｏｃｈｏｗ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｕｚｈｏｕ ２１５０２１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ａｌｌｕｓｉｏｎ ｔｏ ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒｓ，ａ ｋｉｎｄ ｏｆ ｓｌｉｄｉｎｇ—ｍｏｄｅ ｏｂｓｅｒｖｅｒ（ＳＭＯ） ｗａｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｍｏｔｏｒ ｒｏｔｏｒ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｐｅｅｄ．Ｔｈｅ ＳＭＯ ａｄｏｐｔｅｄ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｓｉｇｍｏｉｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｓ ｔｈｅ ｓｗｉｔｃｈ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｔｏ ｃａｒｒｙ ｏｕｔ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃｏｎｔｒｏｌ，ｓｏ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｏｓｃｉｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｗｅａｋｅｎｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄ． Ｔｈｅ ＳＭＯ ａｇａｉｎｓｔ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｕｎｃｅｒｔａｉｎｔｉｅｓ ｉｓ ｏｆ ｇｏｏｄ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｓｌｉｄｉｎｇ—ｍｏｄｅ ｏｂｓｅｒｖｅｒ；ｐｅｒｍａｎｅｎｔ ｍａｇｎｅｔ ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ ｍｏｔｏｒ；ｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ
基于MRAS的异步电机无速度传感器矢量控制
基于MRAS的异步电机无速度传感器矢量控制
异步电机 矢量控制 无速度传感器 模型参考自适应
1 引言
随着电力电子技术及自动控制技术的发展，交流电动机的调速系统正走向高性能化。在高性能的交流调速系统中，为了提高系统的控制性能，转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常，速度反馈量的检测多是采用光电脉冲编码器或测速发电机。但高精度的速度传感器价格比较昂贵，明显增加了整个控制系统的成本。同时速度传感器的安装存在同心度问题，由于安装中存在的问题使速度传感器成为系统的故障源，系统的机械可靠性大为降低，由此可以说在某种程度上破坏了交流异步电动机的简单、牢固等特性，限制了交流调速系统的应用范围。因此研究无速度传感器交流调速系统，受到了国内外学术界和工程界高度重视，成为近年来的研究热点[1]。
无速度传感器矢量控制技术的核心问题是对磁链和转速进行准确辨识。常见的磁链辨识方法有：电流模型法和电压模型法。因电流模型需要转子转速的信息，而电压模型中不需要转子转速信息，所以无速度传感器矢量控制系统中通常采用电压模型进行磁链辨识[2]。电压模型中含有纯积分环节，使得磁链的观测会因积分初值和漂移产生误差。为了解决这一问题，可以采用一阶惯性环节来代替纯积分环节，由此引起的误差，可以通过参考磁链矢量经低通滤波器后的信号进行补偿[3-4]。
在磁链辨识基础上，需要对电机转速进行辨识。近年来，随着高性能数字信号处理器的飞速发展，各种转速估计方法层出不穷。如：直接计算法、模型参考自适应(MRAS—Model Reference
Adaptive System)、基于自适应全阶状态观测器的方法、扩展卡尔曼滤波器法(EKF—Extended
Kalman Filter)、神经网络法、齿槽谐波检测法、高频信号注入法等。因MRAS原理简单、容易实现，在无速度交流调速系统中得到了广泛应用。MRAS参数辨识思想：将不含待辨识参数的模型作为参考模型，将含有待辨识参数的模型作为可调模型，且两个模型具有相同物理意义的输出量，利用其输出量误差，并通过合适的自适应率来调节可调模型参数，已达到控制对象的输出跟踪参考模型的目的。该方法受电机参数影响小、具有较好的鲁棒性，实用性强。
基于典型MRAS无速度传感器矢量控制系统的改进研究
２０１１年５月 第３０卷第５期 绵阳师范学院学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉａｎｙａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓ Ｍａｙ．，２０１１ Ｖｏ１．３Ｏ Ｎｏ．５
基于典型ＭＲＡＳ无速度 传感器矢量控制系统的改进研究 罗龙，杜峰，谢刚 （绵阳师范学院交通运输与管理学院，四川绵阳６２１０００） 摘要：本论文建立了以典型ＭＲＡＳ转速识别理论为基础的仿真模型，进行仿真。同时分析了在实际情况 下，典型ＭＲＡＳ转速识另０受电机参数变化和定子电流干扰等因素影响所存在的不足，考虑到定子电阻的变化与定 子电流干扰这两个主要因素的影响，通过仿真实验证明了改进型ＭＲＡＳ速度辨识模型具有较好的控制精度和动态 性能。 关键词：矢量控制；无速度传感器；ＭＲＡＳ；仿真 中图分类号：ＴＨ０１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－６１２ｘ（２０１１）０５－００３５－０９ ０ 引言 无速度传感器控制的关键在于精确的转速估计与解耦控制，但这两者之间又存在相互耦合的关系。 转速估计不仅与定子电压和电流有关 ，２ ３，同时还与电机参数密切相关 。在数字化电机控制系统中， 转速估计的精度与采样频率以及反馈信号的分辨率有关 Ｊ，而转速估计的精确程度不仅影响到速度控制 的准确度，也会影响到速度环路补偿器的设计。为了实现高性能的交流调速，无速度传感器矢量控制需要 复杂的控制技术，如要进行矢量的坐标变换，磁通矢量的在线计算和自适应参数变化而修正磁通模 型¨ ，以及内部的加速度、速度、外环控制的在线实时调节。由于ＭＲＡＳ（模型参考自适应系统ｍｏｄｅ ｒｅｆ－ ｅｒｅｎｃｅ ａｄａｐｔｉｖｅ ｓｙｓｔｅｍ）具有稳定性好，不受系统控制策略影响的优点。因此本文以中小型交流调速系统为 研究对象，结合ＰＩ控制理论¨ 对ＭＲＡＳ无速度传感器交流调速系统的控制策略进行了深人研究。 １ 交流电机在ｄ—ｑ坐标系下的方程 （１）电压方程 ＩＩｓａ Ｂ ｍ Ｚ，ｒＢ ＋ＬｓＰ Ｏ Ｌ ，Ｐ 一（！） Ｏ Ｒｓ十Ｌ ｓＰ ∞Ａｍ Ｌ Ｐ 式中： ｕ “ ｕ ｕ Ｂ——定子、转子的电压 ｉ 、ｉ ｉ ｉ Ｂ——定子、转子的电流 Ｌ ——定子与转子同轴等效绕组间的 感 Ｌ ——定子等效两相绕组问的自感 Ｌ ——定子等效两相绕组间的自感 ∞——转子角速度 收稿日期：２０１１－０３－０７ 回修日期：２０１１－０３－２１ 作者简介：罗龙（１９７８一），男，讲师，主要研究方向：汽车电器。 Ｐ Ｏ Ｒｒ＋ＬｒＰ 一０３Ｌ， ０ ＺｍＰ ０３Ｌｒ Ｒｒ＋Ｌ ｒＰ ｌ Ⅸ － Ｚ ● ｆｒ ● ｔｒ
异步电机无速度传感器矢量控制系统研究
龙源期刊网
异步电机无速度传感器矢量控制系统研究
作者：陈世军,高军礼,邓则名,黎国才
来源：《现代电子技术》2010年第10期
摘 要:根据模型参考自适应方法对异步电机转子转速进行辨识,结合应用SVPWM技术,构建了无速度传感器矢量控制系统。利用Matlab/Simulink对该系统进行了计算机仿真,仿真结果表明其对异步电机转子速度的估算具有较高的准确性,所设计的控制系统具有良好的动态性能。
关键词:SVPWM; 无速度传感器; 矢量控制; 模型参考自适应; 计算机仿真
中图分类号:TP391.9 文献标识码:A
文章编号:1004-373X(2010)10-0159-03
Research of Vector Control System without Speed Sensor for Induction Motor
CHEN Shi-jun, GAO Jun-li, DENG Ze-ming, LI Guo-cai
(College of Automation, Guangdong University of Technology, Guangzhou510006, China)
Abstract:In combination with the application of SVPWM technology, a vector control system
without speed sensor is constructed to identify the rotor speed of induction motors based on the model
reference adaptive method. This system was simulated by means of Matlab/Simulink. The simulation
无速度传感器控制系统中感应电机参数离线辨识
2019年6期研究视界科技创新与应用TechnologyInnovationandApplication无速度传感器控制系统中感应电机参数离线辨识王凯东，李宏浩（沈阳工业大学国家稀土永磁电机工程技术研究中心，辽宁沈阳110870）
1概述感应电机无速度传感器控制系统以其结构简单、性能优良、价格低廉等优点，近些年来倍受关注，成为国内外交流传动领域研发热门之一,其控制的质量在很大程度上依赖于电机参数获取的准确程度。获取电机参数的最直接方法是对感应电机进行空载和堵转实验。然而工程中不可能采用这种方法获取电机参数，并且随着环境变化和电机老化，电机的参数也会产生一定改变，因此高性能的电机控制器应该有电机参数自动测定功能。目前，实现这一功能的方法有两种，即电机参数离线辨识和在线辨识。在线辨识的方法运算量比较大，现有的控制系统绝大部分都采用定点DSP，难以胜任复杂的在线辨识算法。2辨识原理本文分两部分完成参数离线辨识。首先在其两相绕组出线端加直流电压辨识定子电阻RS。为降低开关管开关延迟和管压降对辨识精度的干扰,采取一种有效方法计算定子电阻。然后进行单相交流电实验对定子漏感Lsl、转子漏感Lsl以及转子电阻Rr一并辨识。3定子电阻辨识直流实验辨识定子电阻即伏安法测电阻。变频器给a、b桥臂的控制信号相同并与c相相反，此时按固定占空比输出PWM脉冲就可以向电机施加直流电压。考虑到功率管压降UCE和死区压降Udt，定子电阻的计算公式为：RS=Ua-UCE-UdtIa（1）直流实验采用SVPWM控制策略，如图2所示。为了保证a、b相同时动作设置U茁=0。因为定子电阻较小，所以在给绕组施加直流电时，通过电流PI控制器调整电流大小，通常为额定电流60%即可。
图2直流实验控制结构图4互感尧定转子漏感及转子电阻摘要：为了提高感应电机无速度传感器控制系统的性能，基于迭代算法通过改进的直流实验、单相实验辨识感应电机参数。辨识过程由系统自动完成，无需速度反馈。信号处理采用了离散快速傅立叶变换（DFFT）。通过该方法对电机参数计算值与堵转、空载实验所测参数值比较，结果表明该方法是有效的。关键词：无速度传感器；感应电机；离线参数辨识；快速傅立叶变换中图分类号院TM346文献标志码院A文章编号院2095-2945渊2019冤06-0087-03Abstract:Inordertoimprovetheperformanceofspeedsensorlessinductionmotorsystem,theparametersofinductionmotorareidentifiedbyimprovedDCexperimentandsingle-phaseexperimentbasedoniterativealgorithm.Theidentificationprocessiscomplet鄄edautomaticallybythesystemanddoesnotrequirespeedfeedback.DiscreteFastFourierTransform(DFFT)isusedinsignalpro鄄cessing.Bycomparingthecalculatedvaluesofmotorparameterswiththosemeasuredbycloggingandno-loadexperiments,there鄄sultsshowthatthemethodiseffective.Keywords:sensorless;inductionmotor;off-lineparameteridentification;fastFouriertransform
基于滑模观测器的直线电机无速度传感器控制
第53
卷第9
期
2019
年9
月电力电子技术
Power ElectronicsVol.53, No.9
September 2019
基于滑模观测器的直线电机无速度传感器控制
任宝兵，张岩峰
(中车大连电力牵引研发中心有限公司，辽宁大连116052)
摘要：研宄了一种基于模型参考自适应算法（MRAS)和滑模观测器（SM0)的速度估计方案用于直线牵引电机
无速度传感器控制系统。首先，给出考虑动态边端效应的直线牵引电机状态空间模型；在状态空间模型基础
上，设计一种以定子电流为滑模面的SM0,并以此为可调模型。考虑直线牵引电机在运行过程中，定子电阻变
化会带来速度估计误差增加甚至控制系统的不稳定性，在所研究的速度估计方案中引入定子电阻在线辨识方
案，以降低速度估计误差并提高系统稳定性。最后，对该速度辨识方案进行仿真和硬件在环测试并与传统的
SM0进行对比，结果验证了该方案的可行性。
关键词：传感器；直线牵引电机；滑模观测器
中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1000-100X(2018)09-0014-04
Speed Sensorless Control of Linear Motor Based on Sliding Mode Observer
REN
Bao-
bing,
ZHANG
Yan-feng
(CRRC Dalian R&D Co. 7 Ltd. f Dalian 116052, China)
Abstract
： A speed estimation scheme by combining model reference adaptive system (MRAS) with sliding mode observer
(SMO) in the sensorless-vector-controlled linear induction motor(LIM) drives is proposed.Firstly,the state space-vector
无速度传感器的动车组牵引电机控制算法
第３４卷 第２期 ２０１３年４月 大连交通大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＤＡＬＩＡＮ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．３４ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１３
文章编号：１６７３－９５９０（２０１３）０２—０１０１—０３
无速度传感器的动车组牵引电机控制算法
赵海波，王有文，于冰洋
（中国北车集团长春轨道客车股份有限公司技术中心基础研发部，吉林长春１３０１３９）米
摘要：针对目前动车组牵引电机的控制算法中速度信号的获取方法在工艺安装、电磁兼容以及可靠性 等方面存在难度的问题，提出了一种基于无速度传感器的动车组牵引电机控制算法，摆脱了原有控制算 法中对速度信号的依赖，即通过建立转子磁链观测模型和转速估计数学模型，对动车组的牵引电机进行 矢量控制，仿真结果表明，该算法能得到良好的控制效果． 关键词：无速度传感器；转子磁链；转速；牵引电机 文献标识码：Ａ
Ｕ 引百
目前的动车组牵引电机的控制算法中，速度
信号都是通过在牵引电机的非驱动端安装的速度
传感器获得的，但是在此位置安装传感器面临着 工艺方面的困难，同时速度传感器的工作稳定性
和电磁兼容问题同样困扰着我们，本文旨在通过
建立无速度传感器的牵引电机矢量控制模型，为 提高动车组的牵引电机控制算法提供一种新的理
论支持，进而提高动车组的稳定性和可靠性．
１ 牵引电机的控制
目前国际上最常用的动车组牵引电机控制技
术有两种：矢量控制和直接转矩控制，我国的动车 组普遍采用的是矢量控制¨ｊ．矢量控制的主要思
想是将牵引电机的定子电流变换到以转子磁场定
向的轴系中，经过力矩调节后，将控制量反变换到
三相系统，经逆变器调节电机的定子电流和频率， 实现对磁场电流和转矩电流的独立控制Ｅ２－３１．
在三相坐标系下的定子交流电流ｉ。、ｉ 、ｉ。通
过３ ｓ／２ Ｓ变换，可以等效成两相静止坐标系下的 电流ｉ 和 ，再经过同步旋转变换，把电机定子电
流分解成互相垂直的励磁电流ｉ 和转矩电流ｉ ．