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一种基于积分滑模观测器的永磁同步电机磁链重构方法

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湖南工业大学学报 2022年第6期36卷 42-49页

作者：刘晓燕杨瑶龚事引李佳俊湖南铁路科技职业技术学院铁道工程与信息学院湖南株洲412006 湖南中医药高等专科学校护理学院湖南株洲412012 湖南工业大学轨道交通学院湖南株洲412007

针对永磁同步电机转子永磁体的失磁故障问题,提出了一种基于积分滑模观测器的磁链重构方法。首先,建立d-q轴坐标系下永磁同步电机失磁故障时的电流状态方程;其次,结合滑模观测器和比例积分观测器的特点构建了积分滑模观测器,实现了对永... 详细信息

针对永磁同步电机转子永磁体的失磁故障问题,提出了一种基于积分滑模观测器的磁链重构方法。首先,建立d-q轴坐标系下永磁同步电机失磁故障时的电流状态方程;其次,结合滑模观测器和比例积分观测器的特点构建了积分滑模观测器,实现了对永磁同步电机磁链信息的在线检测重构;最后,基于Lyapunov 稳定性理论,证明了积分滑模观测器的稳定性,并依据滑模等值控制原理重构了永磁体磁链算式。仿真结果表明,所设计的积分滑模观测器对磁链的观测精度较高,且具有较好的鲁棒性和快速性。

关键词：永磁同步电机失磁积分滑模观测器磁链重构

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永磁同步电机积分滑模观测器控制

机械与电子 2020年第5期38卷 59-63页

作者：柯希彪郭琳鲁怀伟袁训锋陈垚徐晓龙商洛学院电子信息与电气工程学院陕西商洛726000 兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070 商洛市分布式新能源应用技术研究中心陕西商洛726000 西安交通大学电力设备电气绝缘国家重点实验室陕西西安710049

对永磁同步电机观测器控制进行研究,针对传统滑模观测器存在控制精度低、系统抖振较大的不足,设计了一种永磁同步电机积分滑模观测器控制。积分滑模控制具有控制精度高、系统抖振小的特点。积分滑模观测器可以有效提高电机控制精度,增... 详细信息

对永磁同步电机观测器控制进行研究,针对传统滑模观测器存在控制精度低、系统抖振较大的不足,设计了一种永磁同步电机积分滑模观测器控制。积分滑模控制具有控制精度高、系统抖振小的特点。积分滑模观测器可以有效提高电机控制精度,增强控制系统抗干扰能力。采用饱和函数代替符号函数进行滑模控制律设计,降低控制系统固有抖振,使滑模控制动态性能提高。通过仿真验证了积分滑模观测器控制策略的可行性。

关键词：永磁同步电机积分滑模观测器饱和函数

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车辆线控转向系统的永磁同步电机谐波抑制策略

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重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第3期38卷 33-45页

作者：张君龙安源王伟屈翔重庆理工大学机械工程学院重庆400054 重庆理工大学汽车零部件先进制造技术教育部重点实验室重庆400054

为解决车辆线控转向系统的永磁同步电机因谐波电流引起的相电流畸变问题,提高车辆横向控制的跟随性和回正力矩估算的准确性,设计了基于扩张状态观测器和积分滑模控制器的永磁同步电机谐波抑制策略。使用扩张状态观测器实现对电机基波电... 详细信息

为解决车辆线控转向系统的永磁同步电机因谐波电流引起的相电流畸变问题,提高车辆横向控制的跟随性和回正力矩估算的准确性,设计了基于扩张状态观测器和积分滑模控制器的永磁同步电机谐波抑制策略。使用扩张状态观测器实现对电机基波电流环的dq电流估算,完成解耦及扰动补偿,根据从估算电流中提取的5、7次谐波电流设计积分滑模控制器实现对谐波电流的解耦与抑制。通过Carsim和Matlab/Simulink仿真平台搭建电机对拖和整车仿真模型,结果表明,该策略对额定转速和超额定转速时的5、7次谐波电流有良好抑制能力,可以提高电机转角控制的精确性和回正力矩估算的准确性。

关键词：线控转向永磁同步电机扩张状态观测器积分滑模观测器谐波电流抑制

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基于等价输入干扰的永磁牵引电机失磁检测与容错控制

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基于等价输入干扰的永磁牵引电机失磁检测与容错控制

作者：李佳俊湖南工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)凭借其带载能力强、高效可靠、转速平稳、噪声低等优点,正逐步成为轨道交通牵引领域最具发展潜力的电机之一。然而列车的运行环境往往十分恶劣,同时列车运行时需要频繁进行起动... 详细信息

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)凭借其带载能力强、高效可靠、转速平稳、噪声低等优点,正逐步成为轨道交通牵引领域最具发展潜力的电机之一。然而列车的运行环境往往十分恶劣,同时列车运行时需要频繁进行起动、加减速与制动,这都极易造成电机温度升高而引起其永磁体发生失磁故障。一旦失磁故障未能得到有效检测并抑制,必将导致PMSM驱动系统的控制性能下降。为确保PMSM驱动系统的高效可靠运行,对失磁故障的在线检测和容错控制的研究是十分必要的。本文基于此问题,在列车牵引控制的背景下,以PMSM为研究对象,开展基于滑模观测器(Sliding Mode Observer,SMO)和等价输入干扰(Equivalent-Input-Disturbance,EID)的失磁故障检测重构与容错控制研究。主要研究内容如下:针对PMSM失磁故障时永磁体磁链的在线检测问题,提出了基于积分滑模观测器的永磁体磁链检测重构方法。该方法融合了滑模观测器和比例积分观测器的优点,实现了失磁故障下永磁体磁链信息的精确检测重构。给出了积分滑模观测器的稳定性证明,并通过四种不同的PMSM失磁故障情况对提出的磁链重构算法进行仿真验证,验证了所提磁链重构算法的可行性和有效性。针对失磁故障不可避免地导致PMSM高精确转矩控制性能下降问题,提出一种基于改进EID的PMSM失磁故障容错控制方法。该方法基于EID理论将PMSM的失磁故障视为系统干扰,建立失磁故障的EID系统,设计改进SMO增强了EID估计器的估计性能,提高了等价输入失磁的估计精度,通过将等价输入失磁估计值引入控制输入通道中以反馈补偿的方式实现了对失磁故障的容错控制。给出了SMO和EID系统的稳定性证明,将失磁故障的阶跃变化和斜坡变化应用到PMSM转矩闭环的半实物仿真实验中,并与基于龙伯格观测器和传统SMO的EID方法进行对比,实验结果表明所提方法在PMSM失磁故障时具有更强的容错控制性能。考虑其他参数(如电阻、电感)对失磁故障产生的耦合影响,同时针对PMSM驱动系统的电流环多采用PI控制,受到积分饱和等限制,对参数扰动的鲁棒性弱问题。提出了一种基于EID的广义预测电流容错控制方法。首先,将电感、电阻参数扰动与失磁故障的耦合项定义为系统总扰动,基于EID理论给出对应的EID系统,将总扰动的等价输入干扰估计值引入到控制输入通道进行主动补偿,实现对总扰动的容错控制。其次,以PMSM标称模型来设计广义预测电流控制器并结合EID方法得到的容错控制律,实现整个电流环的鲁棒性和容错性,增强了电流回路的跟踪性能。基于李雅普诺夫函数和全局一致最终有界概念证明了该系统的稳定性。电感、电阻参数扰动和失磁故障的半实物仿真实验结果表明所提方法具有更加精确的电流跟踪性能以及对扰动和故障的强鲁棒性。

关键词：永磁同步电机失磁故障积分滑模观测器等价输入干扰广义预测电流控制