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基于双脉冲高频方波电压注入的永磁同步电机快速电感辨识方法

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高技术通讯 2022年第2期32卷 182-192页

作者：吴春陈科南余荣浙江工业大学信息工程学院杭州310023

针对永磁同步电机(PMSM)电感参数辨识方法收敛速度慢、算法鲁棒性差等问题,本文提出一种基于双脉冲高频方波电压注入策略的在线电感辨识方法。该方法首先建立永磁同步电机电感各向异性数学模型,然后在估计d和估计q轴上依次注入两对高频... 详细信息

针对永磁同步电机(PMSM)电感参数辨识方法收敛速度慢、算法鲁棒性差等问题,本文提出一种基于双脉冲高频方波电压注入策略的在线电感辨识方法。该方法首先建立永磁同步电机电感各向异性数学模型,然后在估计d和估计q轴上依次注入两对高频方波电压脉冲,计算估计d、q轴上电流增量,通过少量计算即可在线辨识d、q轴电感。同时还可以根据电流响应估计转子位置,并利用估计位置误差,进一步获得交叉饱和电感。实验结果表明,所提方法可在4个脉冲宽度调制(PWM)周期内完成一次d、q轴电感和交叉饱和电感测量,收敛速度快、精度高、通用性强、计算量小、易于工程实现。

关键词：永磁同步电机(PMSM) 电感辨识高频方波电压注入磁场交叉饱和效应

基于电感辨识的双馈风力发电机三矢量模型预测控制

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电气工程学报 2023年

作者：刘述喜王子豪邓瑞祥黄思源程楠格重庆理工大学电气与电子工程学院重庆理工大学重庆市能源互联网工程技术研究中心

双馈风力发电机采用最优占空比模型预测控制策略时，存在电压矢量方向固定、电流波动大、控制性能依赖电机参数准确性等问题。对此，提出一种具有电感参数辨识功能的三矢量模型预测控制策略。首先，在每个扇区用三个基本电压矢量等效合... 详细信息

双馈风力发电机采用最优占空比模型预测控制策略时，存在电压矢量方向固定、电流波动大、控制性能依赖电机参数准确性等问题。对此，提出一种具有电感参数辨识功能的三矢量模型预测控制策略。首先，在每个扇区用三个基本电压矢量等效合成一个期望电压矢量，并采用交直轴电流无差拍方法计算矢量作用时间；随后，将合成的备选电压矢量代入预测模型，采用价值函数滚动寻优，输出最优电压矢量；此外，为提升系统参数鲁棒性，采用带遗忘因子的递推最小二乘法在线辨识电感参数，并将结果用于控制的计算中；最后通过试验验证，结果表明所提策略相较于占空比模型预测控制，在显著提高系统的动稳态性能的同时增强了系统参数鲁棒性。

关键词：双馈风力发电机模型预测控制三矢量电感辨识递推最小二乘法

基于改进型锁相环和电感辨识的并网逆变器鲁棒模型预测控制

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基于改进型锁相环和电感辨识的并网逆变器鲁棒模型预测控制

作者：许志业郑州轻工业大学

学位级别：硕士

近年来社会经济发展越来越快,能源需求不断增长,能源短缺问题随之越来越严重。因此,坚持绿色发展,着力改善生态环境,发展清洁高效的可再生新能源,是当今社会的当务之急。并网逆变技术作为新能源发电的核心,在新能源并网发电系统中的应... 详细信息

近年来社会经济发展越来越快,能源需求不断增长,能源短缺问题随之越来越严重。因此,坚持绿色发展,着力改善生态环境,发展清洁高效的可再生新能源,是当今社会的当务之急。并网逆变技术作为新能源发电的核心,在新能源并网发电系统中的应用越来越广。如何快速的对电路参数进行准确辨识并对逆变器控制技术进行合理性改进,已成为亟待解决的关键技术难题。本文围绕并网逆变器鲁棒预测模型控制进行研究。从多个方面提高系统参数的鲁棒性,进而提高并网逆变器的控制性能。研究内容包括:传统鲁棒模型预测控制、改进型无PI控制器的锁相环设计、改进型电感辨识方法研究、基于改进型锁相环和电感辨识的鲁棒模型预测控制等方面。首先,分析了传统的模型预测控制原理以及传统模型预测控制策略对电感参数的灵敏性。针对电感参数不匹配导致控制性能下降的问题,介绍了三种传统型的鲁棒模型预测控制策略,包括基于权重系数校正的模型预测控制,基于电流误差校正的模型预测控制和基于滑模控制理论的模型预测控制,通过仿真验证其有效性。并指出锁相环性能的好坏和电感参数与实际电感值的匹配程度是影响并网控制策略效果优劣的重要指标。其次,针对传统型锁相环依赖于PI控制器,调试困难,并且对频率变化的适应性较弱等问题,提出了改进型无PI控制器的锁相环。其无需PI控制器调节,具有非常快的动态收敛速度,估计精度高,同时在电网频率突然变化时,表现出有较强的适应性。第三,针对传统型电感辨识方法需要电网电压的实际频率,并且无法采取措施增强其对频率偏差的鲁棒性,进而导致电感辨识误差较大的问题,提出了两种基于滑模观测器的辨识方法。这两种方法不仅可以在电感出现误差时提高系统对于电感的鲁棒性,也可在频率误差存在的条件下,通过选择合适的滑模增益可以减小电感的辨识误差,提高系统对于频率的鲁棒性。同时,研究了三种传统电感辨识方法,并与改进型辨识方法进行比较,体现改进型电感辨识方法的优越性。第四,提出基于改进型锁相环和电感辨识方法的模型预测控制策略,通过实验验证了该模型预测控制策略可对电感误差和频率误差起到鲁棒性的作用。最后,搭建实验平台,对改进型锁相环和改进型电感辨识方法进行了详细的实验。验证了基于改进型锁相环和电感辨识方法的鲁棒模型预测控制策略的有效性和可行性。

关键词：模型预测控制锁相环滑模观测器电感辨识鲁棒性

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基于旋转注入的同步磁阻电机电感辨识方案

电工技术学报 2019年第A1期34卷 97-104页

作者：杨淑英刘威李浩源刘世园张兴合肥工业大学电气与自动化工程学院

同步磁阻电机(SynRM)运行中电感随电流变化较大,若对其线性化将产生很大的误差,有必要先进行电感辨识。由于电机转子结构的凸极性较大,电流中易产生较大的谐波分量会影响辨识的精度。针对谐波分量导致的误差问题,本文通过旋转电压注入法... 详细信息

同步磁阻电机(SynRM)运行中电感随电流变化较大,若对其线性化将产生很大的误差,有必要先进行电感辨识。由于电机转子结构的凸极性较大,电流中易产生较大的谐波分量会影响辨识的精度。针对谐波分量导致的误差问题,本文通过旋转电压注入法,提出一种基于定向旋转变换的信号幅值解调方案,该方案无需使用滤波器,避免了滤波器导致辨识结果失真的问题。同时,采用递推离散傅里叶变换(DFT)算法计算静止轴系中的电流正负序分量幅值,该算法运算量小,易于数字实现。最后在5.5kW SynRM实验平台上进行实验,结果证明本文所提方案具有较高的检测精度。

关键词：同步磁阻电机信号注入电感辨识定向旋转变换

基于电感辨识的内置式永磁同步电机电流模型预测控制

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电机与控制学报 2021年第11期25卷 75-82页

作者：贾成禹王旭东周凯哈尔滨理工大学电气与电子工程学院哈尔滨150080

为了开发内置式永磁同步电机的电流模型预测控制算法,针对被控对象模型的非线性特点在控制器的设计过程中通过扩张转速相关状态的方式获得线性的预测模型,将d-q坐标系下的定子电压和电流的二次不等式形式的约束用一系列的线性不等式来... 详细信息

为了开发内置式永磁同步电机的电流模型预测控制算法,针对被控对象模型的非线性特点在控制器的设计过程中通过扩张转速相关状态的方式获得线性的预测模型,将d-q坐标系下的定子电压和电流的二次不等式形式的约束用一系列的线性不等式来近似以简化预测算法的复杂性,由此把该模型预测控制问题转化为线性约束系统的多参数二次规划问题,通过离线求解获得全部最优控制状态反馈规律,解决了传统模型预测控制算法在线计算量大的问题。同时考虑到参数的时变特性,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对交直轴电感参数进行在线辨识,将辨识结果用于扩张状态的参数和目标控制电压的计算中,提高了该电流控制器的鲁棒性。

关键词：电流控制模型预测控制显式解电感辨识内置式永磁同步电机递推最小二乘

考虑逆变器非线性永磁同步电机高频注入电感辨识方法

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电工技术学报 2021年第8期36卷 1607-1616页

作者：黄科元周佳新刘思美黄守道湖南大学电气与信息工程学院长沙410082

针对永磁同步电机(PMSM)传统的电感辨识方法受逆变器非线性影响的问题,该文提出一种考虑逆变器非线性影响的高频注入电感参数辨识方法。该方法在两相静止坐标系下注入高频旋转方波电压,并提出一种可抑制逆变器非线性的信号构造方法,采... 详细信息

针对永磁同步电机(PMSM)传统的电感辨识方法受逆变器非线性影响的问题,该文提出一种考虑逆变器非线性影响的高频注入电感参数辨识方法。该方法在两相静止坐标系下注入高频旋转方波电压,并提出一种可抑制逆变器非线性的信号构造方法,采用该构造方法对两相静止坐标系下高频响应电流差值进行构造,得到永磁同步电机dq轴电感参数辨识信号。根据误差分析给出高频注入信号的选取方法。基于1.5kW内置式永磁同步电机(IPMSM)的实验结果表明,所研究方法能实现考虑饱和的电感参数辨识,具有收敛速度快、能够有效抑制逆变器非线性的影响、易于工程实现的优点。

关键词：永磁同步电机电感辨识高频旋转方波注入逆变器非线性

基于电感辨识的电流解耦算法在内置式永磁同步电机弱磁控制中的应用

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电工技术学报 2017年第16期32卷 98-105页

作者：刘栋良任劲松林伟杰徐正华杭州电子科技大学自动化学院杭州310018 卧龙电气集团股份有限公司上虞312300

电流耦合效应在内置式永磁同步电机的弱磁高速运行中尤为突出,造成了较大的电流跟踪误差,导致转矩输出性能变坏。提出基于电感辨识的电流解耦算法,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对电感参数进行在线辨识,并将辨识的结果应用到基于电压... 详细信息

电流耦合效应在内置式永磁同步电机的弱磁高速运行中尤为突出,造成了较大的电流跟踪误差,导致转矩输出性能变坏。提出基于电感辨识的电流解耦算法,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对电感参数进行在线辨识,并将辨识的结果应用到基于电压前馈补偿的电流解耦算法中,既实现了电流的完全解耦,也提高了系统对电感参数变化的鲁棒性。仿真和实验结果表明,所提算法在弱磁区能够获得较好的电流控制效果,使实际电流能快速准确地跟踪给定电流,提高了转矩输出能力,增强了系统的动态性能。

关键词：内置式永磁同步电机弱磁电流跟踪误差电感辨识电流解耦

IPMSM动态电感辨识方法及转子位置估计误差补偿策略

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电工技术学报 2018年第23期33卷 5418-5426页

作者：李峰车进刘大铭夏超英王红艳宁夏大学物理与电子电气工程学院银川750021 天津大学电气自动化与信息工程学院天津300072 宁夏农业物联网工程技术研究中心银川750004

在低速和零速条件下,通常采用旋转高频电压注入法来实现对内置式永磁同步电动机(IPMSM)的无传感器控制。然而d、q轴磁路之间交叉饱和效应的存在,会给IPMSM无传感器控制系统带来转子位置估计误差,并且该误差与d、q轴动态电感以及交叉饱... 详细信息

在低速和零速条件下,通常采用旋转高频电压注入法来实现对内置式永磁同步电动机(IPMSM)的无传感器控制。然而d、q轴磁路之间交叉饱和效应的存在,会给IPMSM无传感器控制系统带来转子位置估计误差,并且该误差与d、q轴动态电感以及交叉饱和动态电感有关。为了克服磁路饱和与交叉饱和效应对动态电感及转子位置估计的影响,该文提出相应的分步动态电感辨识方法和转子位置估计误差补偿策略。在采用d轴高频电压注入法离线获得电感比例系数的基础上,将基于旋转高频电压注入的动态电感辨识算法应用于IPMSM无传感器控制中,可在线实现不同工作点处动态电感的辨识以及转子位置估计误差的计算与补偿。最后通过实验对该文提出的动态电感辨识方法和转子位置估计误差补偿策略的可行性和有效性进行了验证。

关键词：内置式永磁同步电动机电感辨识交叉饱和效应无传感器控制转子位置估计误差

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车用内置式永磁同步电机电感参数辨识方法

农业机械学报 2013年第4期44卷 27-32页

作者：武四辈吴志红朱元同济大学汽车学院上海201804 同济大学中德学院上海200092

设计了一种用于电感参数辨识的高频响应电流处理方法,辨识出了电机的直、交轴电感参数,并且分析推导了逆变器非线性因素对电感参数辨识精度的影响。通过对响应电流进行两个延时滤波和两个同步轴滤波分析,剔除了基波和其他高频杂波,精确... 详细信息

设计了一种用于电感参数辨识的高频响应电流处理方法,辨识出了电机的直、交轴电感参数,并且分析推导了逆变器非线性因素对电感参数辨识精度的影响。通过对响应电流进行两个延时滤波和两个同步轴滤波分析,剔除了基波和其他高频杂波,精确地得到高频电流的正、负相序幅值,辨识出了直、交轴电感参数。该在线参数辨识方法不仅在电机静止时能进行辨识,而且在电机正常运行的各个负载和速度下也能辨识出电感。电机实验结果表明,在不同负载和转速下的直、交轴电感辨识结果准确度较高,有助于电机驱动系统性能的改进。

关键词：电动汽车磁场饱和高频响应电流电感辨识