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基于多信号磁链观测器及内扰补偿的同步磁阻电机无传感器控制

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基于多信号磁链观测器及内扰补偿的同步磁阻电机无传感器控制

作者：杨有恒西安理工大学

学位级别：硕士

同步磁阻电机是一种无稀土电机,具有结构稳定可靠、能效高、调速范围宽和低成本等优点,目前在交流调速领域吸引了广泛关注。在同步磁阻电机的磁场定向控制中,需使用转子位置信息,但安装传感器不仅增加了成本和体积,还会在某些较为恶劣... 详细信息

同步磁阻电机是一种无稀土电机,具有结构稳定可靠、能效高、调速范围宽和低成本等优点,目前在交流调速领域吸引了广泛关注。在同步磁阻电机的磁场定向控制中,需使用转子位置信息,但安装传感器不仅增加了成本和体积,还会在某些较为恶劣的环境下降低系统的可靠性,因此同步磁阻电机的无传感器控制具有广阔的应用前景。然而,由于测量误差、温度变化和磁路饱和等原因,电感参数失配难以避免。电感失配将带来系统内生扰动,影响无传感器控制系统的稳定性。为解决上述问题,本文针对同步磁阻电机的无传感器控制方法和电感失配问题展开研究。首先,本文介绍了同步磁阻电机的工作原理,分别建立了在三相ABC坐标系、两相静止坐标系和两相旋转坐标系下的数学模型,并定义了同步磁阻电机的有效磁链。其次,为了降低成本,提高系统可靠性和鲁棒性,采用基于多信号磁链观测器的无传感器控制方法,利用多信号磁链观测器得到有效磁链,并通过正交锁相环提取出转子位置和转速信息,实现中高速域的电机控制。然后,针对电感失配带来的内生扰动问题,分析了电感失配引起系统失稳的机理,并得到了导致失稳现象的电流干扰项。最后,在机理分析的基础上,提出了基于内扰补偿的镇定策略,该策略利用组合式状态观测器重构电流干扰项中的确定部分,并按失稳点分布规律进行补偿,以解决失稳问题,提高无传感器控制系统的性能。搭建了同步磁阻电机控制及驱动系统实验平台,并设计了系统软硬件。在实验平台上验证了基于多信号磁链观测器的无传感器控制方法和基于内扰补偿的系统失稳镇定策略。实验结果表明:基于多信号磁链观测器的无传感器控制方法在中高速域是可行的和准确的,具有良好的交流变频调速性能；基于内扰补偿的系统失稳镇定策略可有效镇定电感失配引起的失稳现象,避免无传感器控制系统的性能下降。

关键词：同步磁阻电机无传感器控制多信号磁链观测器电感失配内扰补偿

无差拍优化T型三电平APF模型预测电流控制

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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电力工程技术 2019年第5期38卷 78-84页

作者：刘广思肖先勇刘建鑫四川大学电气信息学院四川成都610065 山东水发集团有限公司山东济南250104

为实现T型三电平有源电力滤波器(APF)的高性能电流跟踪控制及其鲁棒性,提出了一种无差拍优化有限集模型预测控制(FCS-MPC)算法,并设计了滤波电感在线观测器。首先,为降低滚动优化过程的运算量,提出了一种基于谐波电流无差拍预测的电压... 详细信息

为实现T型三电平有源电力滤波器(APF)的高性能电流跟踪控制及其鲁棒性,提出了一种无差拍优化有限集模型预测控制(FCS-MPC)算法,并设计了滤波电感在线观测器。首先,为降低滚动优化过程的运算量,提出了一种基于谐波电流无差拍预测的电压矢量控制集简化方法,减少了每个控制周期內迭代计算的次数。然后,为降低电感参数失配对FCS-MPC算法性能的影响,设计了一种电感观测器完成参数的在线修正。最后,通过仿真对所提算法完成验证。仿真结果表明,所提算法不仅保持了传统FCS-MPC优越的动静态响应性能,同时显著减少了数字实现的运算量,提升了参数失配时控制系统的鲁棒性。

关键词： T型三电平APF 中点电位平衡无差拍预测有限集模型预测优化控制集电感失配

低计算复杂度的永磁同步电机多步预测电流控制

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控制理论与应用 2021年第9期38卷 1466-1476页

作者：高锋阳罗引航张凯越王文祥杨乔礼兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

传统的永磁同步电机模型预测电流控制策略仅在一个采样周期内寻优,难以避免陷入局部最优问题,而多步预测会增加预测次数,计算复杂度成倍增长.为此,提出一种低复杂度的永磁同步电机三步电流预测控制策略.首先,在延时补偿的基础上,两步预... 详细信息

传统的永磁同步电机模型预测电流控制策略仅在一个采样周期内寻优,难以避免陷入局部最优问题,而多步预测会增加预测次数,计算复杂度成倍增长.为此,提出一种低复杂度的永磁同步电机三步电流预测控制策略.首先,在延时补偿的基础上,两步预测结合三矢量电压控制和最优占空比电压控制,三步预测保持与两步预测相同的电压矢量,然后由代价函数选出控制电压矢量;最后,设计电感dq轴分量双闭环的鲁棒控制.仿真结果表明,相比其他控制策略,所提策略具有良好的动静态性能,寻优代码执行时间降低了约51%;在不影响输出电能质量的前提下,开关频率降低了约17%;并对电感失配造成的性能恶化具有抑制性.

关键词：永磁同步电机预测电流控制多步预测计算复杂度电感失配

基于改进虚拟正交信号的单相PWM整流器模型预测功率控制

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电机与控制学报 2021年第11期25卷 16-24页

作者：熊成林宋爽梅荣宋智威西南交通大学电气工程学院成都610031

针对单相整流器内环动态响应性能受限于虚拟正交分量的重构速度,提出一种基于改进虚拟正交信号的模型预测功率控制算法。针对控制系统中电感设定值与实际值存在偏差,导致单相脉冲宽度调制(PWM)整流器的控制电感参数和系统实际电感参数失... 详细信息

针对单相整流器内环动态响应性能受限于虚拟正交分量的重构速度,提出一种基于改进虚拟正交信号的模型预测功率控制算法。针对控制系统中电感设定值与实际值存在偏差,导致单相脉冲宽度调制(PWM)整流器的控制电感参数和系统实际电感参数失配,从而影响模型预测控制的鲁棒性问题,提出一种解决电感失配的补偿算法,该算法通过比例积分环节实时补偿无功功率,消除了电感失配对功率因数的影响。实验结果表明,所提算法不仅明显地提高了单相PWM整流器模型预测的内环动态响应速度,而且能实现模型预测单位功率因数的要求,在一定程度上解决了模型预测电感敏感性问题。

关键词：单相脉冲宽度调制整流器模型预测功率控制改进的虚拟正交信号内环响应电感失配无功补偿

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一种提高鲁棒性的模型预测电流控制

电子技术（上海） 2021年第2期50卷 14-15页

作者：张炎钦湖南工业大学湖南412007

为改善传统双矢量模型预测电流控制的鲁棒性,将定子电感进行等效处理,提出一种提高鲁棒性的模型预测电流控制策略。在电感失配时对其做了仿真分析,按照枚举法将优化后的备选电压矢量进行电流预测,按代价函数最小化原则选择最优电压矢量... 详细信息

为改善传统双矢量模型预测电流控制的鲁棒性,将定子电感进行等效处理,提出一种提高鲁棒性的模型预测电流控制策略。在电感失配时对其做了仿真分析,按照枚举法将优化后的备选电压矢量进行电流预测,按代价函数最小化原则选择最优电压矢量。仿真结果表明,所提方法增强了系统的鲁棒性。

关键词：预测电流鲁棒性电感失配