浅谈交流电机无速度传感器控制策略

西南交通大学本科毕业设计（论文）外文资料翻译年级: 2006级学号:姓名: 古国粹专业: 电气工程及其自动化指导老师: 陆可2010 年 6月基于SVPWM的交流电机无速度传感器矢量控制系统仿真研究摘要本文根据空间矢量脉宽调制技术的基本原理将空间矢量脉宽调制技术（SVPWM）的算法应用于无速度传感器矢量控制系统，用以提高无速度传感控制性能。

对应用于异步电机控制，基于SVPWM矢量控制策略的电压源逆变器进行了研究。

为了验证此方法的正确性和可行性，本文提出了一种模拟方法用以估计电机速度进而实现一个简单的无速度传感器系统。

这个系统由动态仿真工具Matlab/Simulink软件中的交流电机模型来实现。

仿真结果表明，该方法在整个可调速范围内提供了定子磁链和转子转速的估计，并且可以提高控制精度。

关键字：SVPWM；无速度传感器；矢量控制；电压空间矢量；Ⅰ 简介由于传统的电机速度传感器不仅在安装维护和可靠性上都存在一些问题，而且由于其控制精度较低，这个课题现已成为研究热点。

逆变器的输出电压特性主要是由脉冲宽度控制策略决定的。

对于工程应用，正弦脉宽控制（SPWM）是最常用的控制方法。

它需要的计算量较少，而且易于实现，但其直流电压利用率和逆变器的传输能力较低。

与SPWM相比，SVPWM技术具有直流电压利用率高，输出电压多样化，电压纹波小的优点。

然而，由于其计算复杂的弊端和实时控制的难以实现，在逆变器不断改进的同时限制了SVPWM技术的应用。

近年来，由于易于实现，直流电压利用率高达100%等优点，许多先进的SVPWM算法被提出并且得到广泛应用。

陈国呈，宋文祥，吴辉和孙成波提出了一种新的适用于三电平中点钳位式电压源逆变器的SVPWM控制策略，此法基于所有多余电压矢量的特殊控制[2]。

在[3]中，作者提出了一种新的基于非正交坐标系N电平逆变器的空间矢量脉宽控制（SVPWM）算法。

该算法可以很容易的判断参考空间矢量所在处的扇区，并且可以采取简易措施判断各个矢量的占空比。

基于新型磁链观测器的无速度传感器感应电机控制技术研究现代工业中，传感器已经成为了一种非常重要的设备，经常被用来感知各种物理量，例如电流、温度、压力等等。

其中，无速度传感器是一种非常实用的传感器种类，其可以直接测量电机的输出角度，因此被广泛应用于电机控制领域。

本文将基于新型磁链观测器来研究无速度传感器感应电机控制技术，探讨其优点及存在的问题。

无速度传感器感应电机控制技术是一种直接根据电机输出的转子位置角度来推算电机输出转速的技术。

在实际应用中，为了确保电机的精准空间控制，需要通过测量转子的位置角度，将这些数据发送至控制器，以帮助控制器预测电机的输出转速。

而无速度传感器技术则可以避免使用复杂的转速传感器，从而降低了制造成本，减少了整个系统的体积，提高了器件的可靠性。

新型磁链观测器则是用来观测电磁场的变化，从而精确推算出电机的位置和速度。

它被广泛应用于无刷直流电机的转速控制系统中，可用于传感器监控死区、空载、过载和超速等状况。

该技术的具体实现步骤如下：首先，用数字信号处理器（DSP）采集各磁极施加的电压和角度测量电路测量得到的转子角度信息。

然后，通过对这些数据进行处理和分析，可以利用数学模型计算出电机的位置和速度。

最后，将这些数据反馈给电机控制器，使电机控制器可以根据这些数据进行调整，调整电机的输出力矩和输出角度，以达到最佳的效果。

使用新型磁链观测器的无速度传感器技术具有以下优点：首先，该技术不需要反馈很高的分辨率和动态范围，因此，对于一些特殊应用场合，可以采用价格较低的模块，节约成本；其次，使用无速度传感器技术可以避免由于控制误差产生的振荡问题，提高了系统的稳定性和可靠性；最后，该技术具有更好的机械耐用性和抗外干扰能力，适用广泛。

然而，在实际应用中，新型磁链观测器的无速度传感器技术也存在着一些问题。

首先，与传统的转速传感器相比，其灵敏度较低，不同的电机可能需要不同的传感器参数。

其次，无速度传感器技术会造成一定的误差，尤其是在高负载和超速的情况下，误差可能会较大。

《永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究》篇一一、引言随着电力电子技术的不断发展，永磁同步电机（PMSM）在工业、汽车、航空等众多领域得到了广泛应用。

然而，传统的PMSM控制系统通常需要使用位置传感器来获取转子的位置信息，这不仅增加了系统的复杂性和成本，还可能受到环境因素的干扰。

因此，研究无位置传感器控制策略对于提高PMSM的性能和可靠性具有重要意义。

本文将重点研究永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略，旨在为PMSM的进一步应用提供理论依据和技术支持。

二、永磁同步电机基本原理永磁同步电机是一种基于磁场相互作用原理的电机，其转子采用永磁体材料制成。

当电机通电时，定子产生的磁场与转子永磁体产生的磁场相互作用，使转子按照一定的速度和方向旋转。

PMSM具有高效率、高功率密度、低噪音等优点，在许多领域得到广泛应用。

三、无位置传感器控制策略无位置传感器控制策略是实现PMSM控制的重要技术。

目前，常见的无位置传感器控制策略包括基于反电动势的估计方法、基于电流模型的方法、基于卡尔曼滤波器的方法等。

这些方法在不同的速度范围内具有不同的优缺点。

四、全速度范围无位置传感器控制策略针对PMSM的全速度范围无位置传感器控制策略，本文提出一种基于多种控制策略的综合方法。

在低速阶段，采用基于反电动势的估计方法，结合特定的启动策略实现稳定启动和位置跟踪；在高速阶段，采用基于电流模型的方法或卡尔曼滤波器等方法进行位置估计。

同时，根据电机运行状态和负载变化，实时调整控制策略，保证电机在不同速度范围内的稳定性和准确性。

五、实验与结果分析为了验证所提出的全速度范围无位置传感器控制策略的有效性，本文进行了大量实验。

实验结果表明，该控制策略在全速度范围内均具有较高的精度和稳定性。

在低速阶段，通过特定的启动策略实现了快速稳定启动和位置跟踪；在高速阶段，采用多种估计方法有效减小了位置估计误差。

此外，在不同负载和工作环境下的实验结果也证明了该控制策略的鲁棒性和可靠性。

交流感应电机控制策略
交流感应电机的控制策略可以分为以下几种：
1. 矢量控制（也称为矢量控制或矢量变频器控制）：通过测量电机电流和转子位置来控制电机的转矩和速度。

该控制策略可以实现电机的良好动态性能和高效率，适用于高性能应用。

2. 直接转矩控制（DTC）：通过测量电机电流和电压来直接控制电机的转矩和速度，不需要使用速度传感器。

DTC可以实现快速和准确的转矩响应，适用于需要快速变换负载的应用。

3. 基于空间矢量调制（SVM）的控制：将电机的电流向两个正交坐标轴进行变换，实现电流和转矩的独立控制。

SVM控制可以有效降低电机的谐波和噪音，提高电机的效率。

4. 感应电机励磁控制：通过调整电机的定子电压和频率来控制电机的励磁，实现电机的转矩和速度控制。

这种控制策略可以改变电机的励磁特性，适用于需要改变电机运行特性的应用。

以上是常见的交流感应电机控制策略，根据具体应用和要求可以选择合适的控制策略。

无速度传感器矢量控制原理无速度传感器矢量控制（Sensorless Vector Control）是一种在没有速度传感器的情况下实现电机精确速度和转矩控制的方法。

该控制方法广泛应用于交流电机，如感应电机和永磁同步电机。

无速度传感器矢量控制原理的核心在于通过电机自身的电压和电流信息，估计出电机的转速和转矩，进而控制电机的运行状态。

无速度传感器矢量控制的实现需要以下主要步骤：1. 电流采样与转换：首先，需要对电机的三相电压和电流进行采样并进行模数转换，通常使用模数转换器（ADC）来完成这项工作。

采样频率应该足够高，以确保对电流的精确测量。

2. 电流控制环：电流控制环的目的是保持电机的电流和预期值保持一致，以实现所需的电机转矩控制。

电流控制环通常由PID控制器组成，控制器使用电流误差信号来调整电机的电压，使电流保持在预期值。

3. 电流解耦：在电流控制环之后，需要进行电流解耦操作，将三相电流转换成直流坐标系下的两个分量：一个是磁场分量，另一个是扭矩分量。

这一步骤的目的是消除电机中的交叉耦合，使得电机的控制更为简单。

4. 转速和转矩估算：在无速度传感器的情况下，需要通过电流和电压信息来估计电机的转速和转矩。

估算转速的常用方法是利用感应电机的反电动势（back-EMF）或者永磁同步电机的电压方程，并使用观测器来估计转速值。

转矩的估算可以利用电流和电压信息，结合电机的恒功率特性来进行估算。

5. 转速和转矩控制：通过估算出的转速和转矩值，可以根据要求设定所需的转速和转矩控制策略。

通常采用PID控制器来根据转速和转矩误差来调整电机的电压，以使电机的运行状态达到设定值。

需要注意的是，无速度传感器矢量控制虽然可以不依赖于传感器来实现电机的速度和转矩控制，但在实际应用中，需要具备准确的电机模型和参数，以及高性能的数字信号处理器（DSP）或者微控制器（MCU）来实现控制算法。

此外，该方法在低速和低转矩运行时可能存在一些误差，因此在特定应用场景中，可能还需要使用速度传感器来提高控制的准确性。

无速度传感器高性能交流调速控制的三条思路及其发展建议陈伯时1　杨耕21.上海大学2.清华大学 摘要:深入探讨了现有产品和研究成果中的无速度传感器高性能异步电动机调速系统的控制方案,找出其获得转速信号方法的三条思路:①基于电动机数学模型计算转速(开环计算转速);②基于闭环控制作用构造转速信号(闭环构造转速);③利用电动机结构上的特征提取转速信号(信号处理)。

着重分析了各种方法的优点和存在的问题,从而对进一步发展提出有可能创新的建议。

关键词:无速度传感器　异步电动机调速系统　数学模型　P I控制Three Approaches to the Con trol Stra teg ies of Sen sorless H igh-perfor mance AS DSyste m s and Proposa ls for the ir D evelop m en tChen Bo sh i　Yang GengAbstract:T he existing contro l strategies of senso rless h igh2perfo r m ance adjustable speed system s of in2 ducti on mo to rs in industrial p roducts and research ach ievem ents are tho rough ly investigated.T hen th ree ap2 p roaches to get the speed signals are found out,i.e.①to calculate the speed based on m athem atical models of mo to rs(open loop calculati on),②to construct the speed signal based on clo sed loop contro l(clo sed loop con2 structi on),③to p ick up the speed signal from the features of mo to r structure(signal p rocessing).A dvan2 tages and existing p roblem s of all m ethods are analyzed and then p ropo sals,m aybe new ideas,fo r their fur2 ther developm ent are put fo r w ard.Keywords:speed senso rless　adjustable speed system s of inducti on mo to rs　m athem atical model　P I contro l 无速度传感器的高性能异步电动机调速系统是当前受到国际电气传动界普遍关心的一项研究课题和开发项目。

交流异步电机无速度传感器低速控制策略研究的开题报告一、研究背景随着工业自动化的不断推进，异步电机作为最常用的工业驱动器件之一，在生产和制造过程中已得到广泛应用。

当前，异步电机的低速控制是电机控制领域的研究热点之一，但目前市场上大多数低速控制方案基于速度传感器作为反馈的基础，存在成本高、易受干扰等问题。

因此，如何研究异步电机无速度传感器低速控制策略，提高其稳定性和精确度，对于异步电机的应用和发展具有重要意义。

二、研究内容该项目计划通过对异步电机的结构特点、控制理论和现有低速控制方案等方面的研究，来探索异步电机无速度传感器低速控制策略的可行性和优越性，并进一步开展以下研究内容：1. 异步电机的结构及控制原理通过研究异步电机的电磁学基础、工作原理和控制方法，了解异步电机的结构特点及其控制的基本原理，为后续的研究提供基础理论支持。

2. 异步电机无速度传感器低速控制的现状分析对已有的异步电机低速控制方案进行分析，并对其优缺点进行比较，以便实现对目前异步电机低速控制的先进技术和研究成果的了解。

3. 基于瞬时转速估算的低速控制策略基于瞬时转速估算的无速度传感器低速控制方案是其中一种研究方向，研究其控制算法和实现过程，增强控制精度和可靠性。

4. 基于电流矢量控制的低速控制策略基于电流矢量控制的低速控制方案是另一种研究方向，研究其控制算法和实现过程，并探究如何解决控制器对初始状态要求较高的问题。

5. 系统构建及实验结果验证采用数字信号处理器（DSP）作为控制器，并对控制方案的效果进行实验验证，探究控制方案的实用性和有效性。

三、研究意义本研究对于推动电机无感控制技术、促进国内异步电机技术发展、实现传感器化和数字化控制等方面具有重要意义：1. 推动低速电机控制技术的发展异步电机作为最常用的工业驱动器件之一，在生产和制造过程中已得到广泛应用。

通过本研究，可以为低速电机控制技术的发展提供新的思路和方案，提高其稳定性和精确度，更好地满足工业生产需要。

交流电机驱动系统的无传感器控制策略研究近年来，交流电机作为一种重要的电动机类型，被广泛应用于各种工业领域。

而在交流电机驱动系统中，无传感器控制策略的研究与应用，正逐渐成为学术界和工业界关注的焦点之一。

本文将就交流电机驱动系统的无传感器控制策略进行深入研究和讨论。

首先，交流电机驱动系统中的传感器通常用于测量电机的转速和位置，以实现精确的控制。

然而，传感器的使用不仅会增加系统的成本，还会增加系统的复杂性和故障率。

因此，研究无传感器控制策略成为了一项重要的课题。

NO反馈作为一种无传感器控制策略，已经被广泛研究和应用。

其核心思想是通过数学模型和参数估计算法，实现对电机转速和位置的准确估计。

NO反馈控制策略主要包括模型自适应控制、滑模控制和观测器控制等。

这些控制策略通过对电机的电流、电压和角度等变量进行测量和估计，实现对电机转速和位置的准确控制。

模型自适应控制是一种常见的无传感器控制策略。

其主要思想是通过对电机模型参数的在线估计，实现对电机转速和位置的精确控制。

模型自适应控制通常基于最小二乘法或扩展卡尔曼滤波算法，并结合电流反馈控制或速度反馈控制，实现对电机转速和位置的准确估计。

滑模控制是另一种重要的无传感器控制策略。

其核心思想是通过构造滑模面，使得电机状态跟踪滑模面，并通过控制器的设计，实现对滑模面上电机状态的精确控制。

滑模控制通常基于电流反馈或速度反馈，通过对电机状态的测量和估计，实现对转速和位置的准确控制。

观测器控制是一种基于模型观测器的无传感器控制策略。

其主要思想是通过建立电机的数学模型，并通过估计器对模型的未知参数进行估计，实现对电机状态的准确观测和控制。

观测器控制通常基于卡尔曼滤波或扩展卡尔曼滤波算法，通过对电机状态的观测和估计，实现对转速和位置的准确控制。

无传感器控制策略虽然可以减少系统成本和复杂性，但也存在一些挑战和限制。

首先，由于模型误差和参数估计误差的存在，传感器的准确性和稳定性可能无法得到保证。

感应电机无速度传感器控制及非线性补偿研究感应电机是一种常见的交流电机，其无速度传感器控制及非线性补偿研究成为了当前颇受关注的热点话题。

本文将对感应电机无速度传感器控制及非线性补偿的研究进行探讨，并分析其在实际应用中的意义和挑战。

感应电机无速度传感器控制是一种基于模型参考自适应控制（Model Reference Adaptive Control，MRAC）的方法。

传统的控制方法需要使用速度传感器来获取准确的转速信息，但传感器的安装和维护成本较高，并且容易受到外界干扰。

因此，研究人员开始探索无速度传感器的控制方法，以提高感应电机的控制性能和稳定性。

在感应电机无速度传感器控制中，主要的挑战是如何准确地估计电机的转速。

其中一种常用的方法是基于转矩和电流信息的转速估计方法。

该方法通过测量电机的转矩和电流，结合电机的模型，利用数学算法来估计电机的转速。

这种方法可以通过计算来获得转速估计值，而不需要实际的速度传感器。

另一方面，感应电机的非线性特性也给控制带来了一定的挑战。

感应电机的非线性特性包括饱和、温度效应、磁滞效应等。

这些非线性特性会对电机的控制性能产生负面影响，导致控制系统的精度下降和稳定性下降。

因此，研究人员开始研究感应电机非线性补偿方法，以提高控制系统的性能。

在感应电机非线性补偿方面，常用的方法是利用模型参考自适应控制的理论，并结合神经网络、模糊逻辑控制等方法进行补偿。

模型参考自适应控制是一种基于模型的控制方法，通过建立电机的数学模型，并参考模型进行控制，同时通过在线调整参数以适应电机的非线性特性。

神经网络和模糊逻辑控制则能够对电机的非线性特性进行建模和预测，并根据预测结果进行相应的补偿控制。

感应电机无速度传感器控制及非线性补偿的研究对于提高感应电机的控制性能和稳定性具有重要意义。

通过无速度传感器的控制方法，可以降低电机系统的成本和复杂性，提高系统的可靠性。

而非线性补偿方法则可以提高控制系统的精度和稳定性，使电机在不同工况下都能保持良好的性能。