无速度传感器交流调速控制系统的现状和发展趋势

国内外传感器现状及发展趋势
一、传感器现状
传感器是当今技术发展过程中必不可少的部分，它是检测和控制环境的器件，能够检测到物体、生物体及其他环境参数，并将检测到的信息转化为电信号处理，控制环境参数，使得系统能够自动化操作并取得正确的结果。

近年来，由于电子技术的发展，传感技术也取得长足的进步，它不仅可以应用于消费电子、汽车、工厂自动化等领域，而且可以应用于仪器仪表、通信等军事领域，并且在生物医学、环境科学、空间探测等领域得到了广泛的应用。

目前，国内外传感器技术的发展已经达到了非常可观的水平，技术的改进使其性能有了质的提高，传感器的灵敏度更高，噪声更低，广泛的可调，价格也较低，较常规传感器可以检测更小单位的变化，这都为后续的技术应用奠定了坚实的基础。

二、传感器发展趋势
随着科学技术的发展，传感器技术也在迅速发展，未来几年传感器技术将出现以下发展趋势：
（1）开发更多高灵敏度、超小体积的传感器。

目前，国际上有不少国家正在加大投入，开发更多高灵敏度、超小体积的传感器，满足智能化和自动化技术要求。

（2）开发更多低功耗传感器。

本文对目前交流电机变频调速控制系统流行的矢量控制（VC）和直接转矩控制（DTC）的发展历史与现状，并对两者转矩响应，稳态特性，及无速度传感器控制进行了比较与探讨。

自1971年德国西门子公司F.Blaschke发明了基于交流电机坐标交换的交流电机矢量控制（以下简称VC）原理以来，交流电机矢量控制得到了广泛地应用。

经过30年的产品开发和工程实践，矢量控制原理日趋完善，大大小小的交流电机变频调速控制系统大多采用矢量控制，使交流电机调速达到并超过传统的直流电机调速性能。

1985年德国鲁尔大学M.Depenbrock教授提出了不同于坐标变换矢量控制的另外一种交流电机调速控制原理—直接转矩控制（直接转矩控制（DTC）是一种革命性的电机控制方法，无需使用脉冲编码器从电机轴端反馈的信息，就能精确控制电机转速和转矩。

在DTC中，定子磁通量及转矩为主要的控制变量。

电机状态的计算在先进的电机软件模型中通过高速数字信号处理器每秒更新40,000次（即，每25微秒更新一次）。

由于对电机状态进行持续更新并进行实际值与给定值之间的比较，逆变器的每次开关都是单独确定的。

）DTC原理具有不同于VC的鲜明特点：·不需要旋转坐标变换，有静止坐标系上控制转矩和磁链（磁通是就磁路来说的。

在磁路上做一个假想面，所有磁力线均穿过这个面一次，磁力线总数即穿过这个面的磁通。

磁链是就回路来说的。

导线构成的闭合回路是一个面，磁力线穿过这个面的总数即磁链。

对单圈导线构成的回路，磁通和磁链相等，但对多圈(绕组)来说，磁力线可能穿过导线面多次。

）·采用砰-砰控制（在工程领域中，最为常见的一种综合控制形式是所谓的砰-砰控制。

在这类控制形式中，根据系统的运动状况，最优控制*的各个控制变量在整个过程中分段地取为容许控制范围的正最大值或负最大值。

砰-砰控制的原理是把最优控制问题归结为：将状态空间划分为两个区域，一个区域对应于控制变量取正最大值，另一个区域对应于控制变量取负最大值。

永磁式同步电动机无传感器控制技术简述前言：pmsm矢量控制效法直流电机通过转矩分量和励磁分量解耦控制获得了优良动静态性能。

打破了高性能电力传动领域直流调速系统一家独大的局面，并逐步迈进交流调速系统时代。

pmsm因其高转矩惯性比、高能量密度、高效率等固有特点广泛应用于航空航天、电动车、工业伺服等领域。

伴随着高性能磁性材料、电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展，特别是矢量控制和直接转矩控制等高性能控制策略的提出，使得pmsm调速系统得以迅猛发展。

pmsm矢量控制效法直流电机通过转矩分量和励磁分量解耦控制获得了优良动静态性能。

打破了高性能电力传动领域直流调速系统一家独大的局面，并逐步迈进交流调速系统时代。

高性能pmsm控制系统依赖于可靠的传感器装置和精确的检测技术。

传统控制系统多采用光电编码器，旋转变压器等机械传感器获得转子位置信息。

但是机械传感器安装维护困难，不但增加了系统机械结构复杂度，而且影响了系统动静态性能，降低了系统鲁棒性和可靠性。

pmsm矢量控制系统性能往往受限于机械传感器精度和响应速度，而高精度、高分辨率的机械传感器价格昂贵，不但提高了驱动控制系统成本，还限制了驱动装置在恶劣条件下的应用。

机械传感器低成本、高精度、高可靠性的自身矛盾根本的解决方法就是去掉机械传感器而采取无传感器技术。

因此，pmsm无传感器控制技术的研究迅速成为热点。

pmsm国内外研究现状国外在20世纪70年代就开展无传感器控制技术的研究工作。

在其后的20多年里，国内外学者对交流电机的无传感器运行进行了广泛的研究并提出了很多方法。

这些研究成果使得无传感器控制的电机驱动系统能够应用于更多的工业领域中。

pmsm无传感器技术主要两个发展阶段：第一代采用无传感器矢量控制技术的交流电动机经过近10年的研究和原型机试验已经出现在市场上。

第一代无传感器电动机的调速精度不高，可以正常工作的速度范围也有限，在低速、零速时，机械特性很软且误差变得很大，无法进行调速。

2024年异步电机无速度传感器DTC系统带速重启动控制研究随着工业自动化的不断发展，异步电机在各类机械设备中得到了广泛应用。

为了提高异步电机的控制精度和动态响应性能，无速度传感器直接转矩控制（DTC）系统逐渐成为了研究热点。

在无速度传感器DTC系统中，如何实现带速重启动控制是一个关键问题，它关系到系统在故障或停机后的快速恢复能力。

本文将对异步电机无速度传感器DTC 系统的带速重启动控制进行深入研究，探讨其控制策略、稳定性与可靠性、动态性能优化等方面的问题。

1. 系统概述异步电机无速度传感器DTC系统是一种基于电机转矩和定子磁链直接控制的系统，其特点是不需要额外的速度传感器，而是通过电机自身的电信号来估算转速和位置信息。

这种系统结构简单，成本较低，且具有较好的动态性能和鲁棒性。

然而，在电机带速重启动的过程中，由于转速和位置信息的突变，会给系统的稳定性带来挑战。

2. 控制策略分析为了实现异步电机无速度传感器DTC系统的带速重启动控制，首先需要对其控制策略进行深入分析。

常用的控制策略包括基于模型的控制、模糊控制、神经网络控制等。

这些控制策略各有优缺点，需要根据具体的应用场景和性能需求来选择合适的策略。

例如，基于模型的控制策略具有较高的精度和稳定性，但计算复杂度较高；而模糊控制和神经网络控制则具有较强的鲁棒性和自适应性，但可能需要大量的训练数据和调试工作。

3. 带速重启动机制在异步电机无速度传感器DTC系统中，带速重启动机制是实现快速恢复的关键。

该机制需要在电机停机或故障后，快速准确地识别电机的转速和位置信息，并重新启动控制系统。

为实现这一目标，可以采用预充电、定位算法和快速跟踪控制等方法。

预充电可以在电机停机时保持定子磁链的稳定，为重新启动做好准备；定位算法则可以通过分析电机的电信号来估算转速和位置信息；快速跟踪控制则可以在电机重新启动后迅速调整转矩和磁链，使电机快速达到稳定运行状态。

4. 稳定性与可靠性稳定性与可靠性是异步电机无速度传感器DTC系统带速重启动控制的重要指标。

2024年调速器市场发展现状引言调速器是一种用于控制电机转速的设备，广泛应用于工业生产和机械设备中。

随着工业化进程的不断推进，调速器市场也获得了长足的发展。

本文将就调速器市场的发展现状进行详细分析，包括市场规模、行业竞争格局、产品创新和市场趋势等方面。

市场规模目前，调速器市场正呈现出迅猛增长的态势。

随着工业生产对电机转速控制需求的增加，调速器市场规模不断扩大。

根据市场研究机构的数据，在过去五年间，调速器市场年均增长率超过10%，市场规模已突破1000亿美元。

预计未来几年内，市场规模将继续保持稳定增长。

行业竞争格局调速器市场竞争激烈，主要厂商包括ABB、西门子、施耐德等国际知名品牌。

这些企业凭借其强大的研发实力、产品质量和全球销售网络，在市场中占据主导地位。

此外，一些本土企业也积极参与调速器市场，通过创新和技术提升来增强竞争力。

产品创新调速器市场的发展离不开产品创新的推动。

随着科技的进步，调速器产品不断更新换代，从传统的机械式调速器到电子式调速器，再到现在较为先进的数字式调速器。

数字式调速器以其精准的转速控制和高效的能耗管理等特点，受到越来越多用户的青睐。

同时，随着工业自动化的发展，对于调速器产品的智能化要求也越来越高。

一些企业积极研发与物联网和人工智能结合的智能调速器，并提供面向工业4.0的解决方案，以满足不同用户的需求。

市场趋势从市场趋势来看，调速器市场未来发展前景广阔。

主要趋势包括以下几个方面：1.行业转型升级：随着能源消耗管理需求的增加，调速器市场将进一步向高效节能的方向发展。

同时，调速器在新兴产业中的应用也将增加，例如新能源领域和智能制造。

2.个性化需求增加：用户对调速器产品的个性化需求不断增加，企业应加大技术研发力度，提供更多定制化服务，满足用户特定需求，增强市场竞争力。

3.售后服务的重要性：随着市场竞争的加剧，售后服务将成为企业在市场中立于不败之地的关键。

企业应加大售后服务的投入，提供及时、高效的技术支持和维修保养服务。

1 现代交流调速技术的发展20 世纪60 年代中期,德国的A Schonung 等人率先提出了脉宽调制变频的思想,他们把通信系统中的调制技术推广应用于变频调速中,为现代交流调速技术的发展和实用化开辟了新的道路。

从此,交流调速理论及应用技术大致沿下述四个方面发展。

1. 1 电力电子器件的蓬勃发展电力电子器件是现代交流调速装置的支柱,其发展直接决定和影响交流调速技术的发展。

迄今为止,电力电子器件的发展经历了分立换流关断器件(第一代) →自关断器件(第二代) →功率集成电路PIC(第三代) →智能模块IPM(第四代) 四个阶段。

20 世纪80 年代中期以前,变频装置功率回路主要采用晶闸管元件。

装置的效率、可靠性、成本、体积均无法与同容量的直流调速装置相比。

20 世纪80 年代中期以后用第二代电力电子器件GTR ( Giant Transistor) 、GTO ( Gate TurnOff thyistor) 、VDMOS - IGBT( Insulated Gate Bipolar Transis2tor) 等创造的变频装置在性能与价格比上可以与直流调速装置相媲美。

随着向大电流、高电压、高频化、集成化、模块化方向继续发展,第三代电力电子器件是20 世纪90 年代制造变频器的主流产品, 中、小功率的变频调速装置( 1 —100kw) 主要是采用IGBT , 中、大功率的变频调速装置(1000 —10000kw) 采用GTO 器件。

20 世纪90 年代至今,电力电子器件的发展进入了第四代。

主要实用的第四代器件为: (1) 高压IGBT 器件, (2) IGCT( Insulated Gate ControlledTransistor) 器件, (3) IEGT ( Injection Enhanced Gate Transis2tor) 器件, (4)SGCT(Symmetrical Gate Commutated Thyristor)器件。

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;杨耕
【期刊名称】《电气传动》
【年(卷),期】2006(36)1
【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.
【总页数】6页(P3-8)
【作者】陈伯时;杨耕
【作者单位】上海大学;清华大学
【正文语种】中文
【中图分类】TM921
【相关文献】
1.基于MRAS和ADRC混合无速度传感器PMSM直接转矩调速控制系统研究 [J], 栾东雪;许鸣珠;李申山
2.基于无源控制的无速度传感器异步电机调速控制 [J], 杨振元;关艳翠;
3.基于无源控制的无速度传感器异步电机调速控制 [J], 刘辉;张斌
4.基于无源控制的无速度传感器异步电机调速控制 [J], 杨振元;关艳翠
5.无速度传感器高性能交流调速控制在船舶设计中的应用 [J], 卢飒
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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。

传感器技术研究现状及发展趋势传感器是一种能够感知、检测并转换环境中各种物理量、化学量或生理量的装置或设备。

它们广泛应用于各个领域，如工业控制、交通运输、医疗健康、环境监测等。

近年来，随着科技的不断发展，传感器技术也在不断突破创新，展现出了许多新的研究现状和发展趋势。

一、研究现状1.微纳传感器技术：随着半导体制造工艺的进步，微纳加工技术不断发展，使得制造出尺寸小、功耗低、灵敏度高的微纳传感器成为可能。

微纳传感器在医疗检测、精密制造等领域有着广泛的应用前景。

2.多模态传感器技术：传感器可以通过测量多个不同的物理量来提高其感知能力和准确性。

多模态传感器技术将不同类型的传感器结合起来，使得传感器可以实现多种功能，提高数据采集的全面性和稳定性。

3.智能化传感器技术：传感器通过与智能算法的结合，可以实现数据的自动处理和分析，从而提供更加准确的信息。

智能化传感器技术应用于智能家居、智能交通等领域，可以提升系统的智能化程度和服务质量。

4.纳米传感器技术：纳米传感器利用纳米材料的特殊性质，可以实现对微小的物理量和化学量的高灵敏度检测。

纳米传感器技术在生物医学、环境监测等领域有着广泛的应用前景。

二、发展趋势1.微型化和集成化：传感器的体积和功耗将进一步减小，同时不同类型的传感器将更加紧密地集成在一起，实现多功能一体化。

2.高性能和高灵敏度：传感器的灵敏度将进一步提高，可以实现对微小物理量或化学量的高精度检测。

同时，传感器的稳定性和可靠性也将得到增强。

3.真正智能化：传感器将具备更强的自主学习和自适应能力，能够根据环境和任务的变化来自动调整参数和模型，提供更加精准和个性化的服务。

4.多功能化和多源融合：传感器将不再局限于单一或少数物理量的感知，而是能够同时感知多个不同的物理量，实现多功能化和多源融合。

5.网络化和互联化：传感器将通过网络连接实现实时数据传输和远程控制，构建起一个庞大的传感器网络，实现对环境的全方位监测和控制。