传感器感应电机控制系统的现状与展望

无速度传感器感应电机控制系统的现状与展望

柳 兰,龚学余,肖金凤

(南华大学电气工程学院 湖南衡阳 421001)

摘 要:新技术的发展给电机控制行业带来新的发展机遇。从电机控制器、无速度传感器技术方面,介绍了国内外无速度传感器感应电机控制系统中这两个领域内的研究现状及发展趋势。回顾了D SP 处理器的发展历程,介绍了D SP 的发展现状,从设计和应用角度分析了DSP 的特点,介绍了DSP 的发展前景;分析了无速度传感器技术的研究现状,指出电机低速下速度估计性能差及低频范围稳定运行问题是目前无速度传感器技术的研究热点,并提出了相应的解决方法。

关键词:电机控制器;无速度传感器;D SP ;参数辨识;智能控制

中图分类号:T N212.9 文献标识码:B 文章编号:1004373X(2006)0601503

Actuality and Prospect of Speed S ensorless C ontrol System of Induction Motor

LIU L an,G ON G X uey u,XIA O Jinfeng

(Schoo l of El ect ri cal Engineering,N anhua University,H eng yang,421001,Chi na)

Abstract :T he development o f new techno log y br ings new chance of motor contr ol industry.T his paper discusses the act uality and development t rend in the motor contro ller and speed sensor less techonolog y of mo tor co nt rol system.It int roduces the past and the pr esent of D SP processor,the char act eristics of DSP are investig ated fr om the view point of design and applicatio n,it predicts the future development o f DSP ar chitectur e.T he paper analyzes the present o f speed senso rless techonolog y,indicates that the bad low speed esti mation per for mance and the low frequency instability are the curr ent research focus,t he met ho ds to solve t he two pro blems are

intro duced.

Keywords :moto r contr oller;speed sensor less;DSP;pa rameter identification;intelligent contro l

收稿日期:2005

0924

电机控制是一个既成熟又发展迅速的课题[1]。交流电机控制具有种种优点[2],近年来一直是国内外很多公司、大学研究开发的热点。目前国内外电机控制有关研究工作正围绕电机控制理论、计算机辅助技术、电力电子技术、电机控制器、无速度传感器技术几个方面展开。本文主要探讨电机控制器、无速度传感器技术的现状与发展。

1 电机控制器

电机控制技术离不开电机控制器的发展。电机控制器经历了从模拟控制器到数字控制器的发展。DSP 是电机控制器的核心。使用高性能的数字信号处理器DSP 可解决电机控制器不断增加的计算量和速度要求。随着微电子技术的发展,DSP 的运算能力和性能得到很大提高,软件和开发工具越来越多,价格却大幅下跌,这使DSP 器件取代高档单片机的时机已成熟。DSP 及其在交流电机控制系统应用的发展历程如下。

1.1 通用DSP 及在交流电机控制系统的发展历程

[3]

本文以T I 公司的DSP 产品为例阐述DSP 在电机控

制系统中的应用。美国德州仪器(T I)公司在1982年推出

首款可编程通用数字信号处理器T M S32010,1984年T M S320C2x 的面市使T I 成为推出第二代DSP 的第一家制造商,1988年T I 又推出业界首款浮点DSP T M S320C3X,1989年推出业界性能最高的定点DSP 产品T M S320C5X,1990年推出了第二代DSP 架构的浮点T M S320C4XDSP 。在1996年推出T M S320C240之前,还没有一款专门为电机控制设计的DSP 产品,上述系列DSP 主要被用于信号处理领域。然而由于DSP 芯片在速度和计算能力方面相对于微控制器具有显著的优势,在电机控制方面的研究已经开始采用这些DSP 产品,从C2X 到C5X 系列的产品都曾被用于电机控制当中[4~7]。

1.2 电机控制专用DSP 在交流电机控制系统中应用的发展历程

DSP 在电机控制领域的真正大规模应用开始于T I 面

向电机运行及过程控制等领域推出业界首款具有片上闪存的DSP T M S320F240,同年推出业界第一款集成化、开放式DSP 软件开发环境 Code Composer St udio,可将DSP 的编码时间缩短50%以上。

T M S320F240的性能和功能远远超过了同时代的微控制器,然而运行在20M H z 的16位DSP 内核在执行矢量控制这样的高性能闭环控制算法的时候仍不太够用,

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现代电子技术!2006年第6期总第221期

新型元器件

6.6 s的A/D转换时间也显得较慢,迫使研发人员在大多数情况下只能使用汇编语言编写控制软件。T I公司不断开发新的电机控制专用DSP芯片,形成了5V的C24X系列和3.3V的C240x系列,通称为C2000平台。由于性能、成本等方面的原因,目前电机控制专用DSP的主流从T M S320F240发展到以T M S320L F2407A[8,9]为主的C240x系列DSP。T M S320LF240x与T M S320F24x的主要区别在于采用了3.3V供电电压以减小芯片功耗,高达40M H z的指令执行速度,集成了两组事件管理器,采用更快速更容易操作的A/D转换器,集成了汽车行业广泛采用的CA N总线通讯接口[9]。

2003年T I公司推出了其最新一代电机控制专用DSP产品T M S320F2812(简称F2812)和T M S320F2810 (简称F2810)。F2812采用1.8V的更低核心电压,运行速度达到了150M H z,采用了32位的处理器内核,改进了中断响应和处理的速度,改进了存储器管理,具有更高的C/C++编程效率。F2812内部集成了128k?l6b的FLASHROM,1k?l6b O T PRO M,总共18k?16b的SARA M,在其BOO T RO M中还集成了一些标准数学函数表。在外设方面,F2812的外部存储器接口可以访问1M B 的地址空间,集成了3个32位CPU定时器,方便调试软件的使用和实时操作系统的运行。在电机控制专用外设方面,集成了2组事件管理器,同时集成了转换速度达到80ns的12位16通道复用A/D转换器,使得控制系统的采样速度和精度大大提高。特别值得一提的是F2812和F2810当中设计了专门用于实时调试的硬件,可以在不中断程序运行的状态下,由仿真器通过JT AG接口获得CPU和存储器的状态,这对实时控制系统意义重大。T I 公司还为其开发了更高效率的C/C++语言编译器和新一代的Code Composer St udio集成调试软件,使得开发基于F2812和F2810的控制系统更加容易。目前已经有一些科研和生产单位开始在他们的研究和开发当中采用F2812或者F2810设计电机控制系统。

2 无速度传感器技术

无速度传感器技术中速度估计器性能的好坏直接影响交流无速度传感器控制论系统的性能,成为近年来一个研究热点。人们采用多种电机转速辨识方法尽可能提高转速估计的精度[10]。

目前转速辨识方法大体上可分为:动态速度估计器、模型参考自适应法、全阶状态观测器和扩展卡尔曼滤波器法、神经网络估计法、转子齿谐波法、高频注入法。

2.1 研究现状

速度估计器是感应电机无速度传感器矢量控制系统的一个关键环节。现有控制系统中速度估计器低速和接近于零速时性能较差;低频范围内运行不稳定;负载及电机参数扰动时动态性能不理想等缺点。其原因有:

(1)大多数估计方法需要一个理想的积分器,因而估计时易产生漂移。

(2)芯片时延和死区时间的影响,难以获得精确的定子电压。

(3)易受电机参数变动的影响。

自20世纪70年代起,国内外学者就在无速度传感器矢量控制系统速度估计器方面做了大量的研究工作,提出了许多速度估计方案。诸如:基于电压电流的模型参考自适应方法(M A RS)[11]因存在纯积分环节,辨识准确性差,且受定子电阻影响,低速时不稳定。基于反电势的M ARS 方法可解决纯积分问题,速度过零点时辨识误差大;基于瞬时无功模型的M ARS方法不受定子电阻影响,但速度给定为负阶跃时转速不稳定[12]。文献[13]提出了用高频谐波信号注入法估计速度,可提高其低速性能,但受电机负载影响较大。文献[14~17]使用神经网络进行转速估计,估计精度高,低速性能好,但神经网络实现复杂的学习算法相当费时,限制了他在实时性要求高的控制系统中的应用;文献[19]提出瞬时无功模型混合转速辨识方法,系统动静态性能有所改善,但仍存在一定的低速估计误差。

2.2 研究动向

目前高性能无速度传感器控制系统速度估计器的研究热点如下。

2.2.1 低速估计问题

(1)电机参数辨识

采用同时辨识电机转速和参数的方法可一定程度上提高低速性能。

近年来研究者已提出不少电机参数辨识方法,如最小二乘法,利用特殊激励信号响应的电机参数辨识方法[12]等。这些方法辨识误差较大,收敛速度和鲁棒性也有待改善。快速处理器的发展,使许多基于智能控制理论的电机参数辨识方法涌现出来。文献[19]提出用再生网络Hopf ield完成在考虑传感器延迟特性下的感应传动系统参数辨识中,但如何实现精确的磁通检测和电流的惯性延迟时间,并使其相等是系统实现准确参数辨识的前提,该条件实际中难以满足。感应电机是多变量的时变系统,必须找到一种简单又实用的方法,合理地将动态输入参量引入网络中,使网络具有动态特性,以提高电机参数的辨识精度,提高系统的低速性能及动态性能。

(2)智能转速辨识方法

许多学者将智能控制方法引入了电机控制系统的研究,利用神经网络进行矢量控制系统的速度估计取得了较好的效果[14~17],系统低速性能有所改善。不过控制系统性能、计算量大小、计算速度快慢与所选神经网络网络节点及层数有关[20]。网络实现复杂的学习算法相当费时,限制了他在实时性要求高的控制系统中的应用。根据系

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传感器技术柳 兰等:无速度传感器感应电机控制系统的现状与展望

统特性,简化神经网络的学习算法,改进其能量函数是目前的研究趋势。

2.2.2 零频率问题

无速度传感器控制低频范围稳定运行问题是目前的研究热点[21]。基于感应电机理想模型的磁通观测和速度辨识在同步频率为零时无法实现,避开零频或使同步频率在零附近波动的方法及利用电机的一些非理想特性的方法为实现低速范围的无速度传感器控制提供了思路。

基于感应电机理想模型的低频范围处理方案主要有:

(1)轴电流高频注入通过转矩脉动调节磁场定向;

(2)d轴扰动信号注入的EKF方法[22];

(3)零频率的回避方法[23]。

3 结 语

本文对电机控制器、无速度传感器技术的有关问题进行了总结,对其现状与研究动向进行了分析。对DSP及其在交流电机控制系统应用的发展历程进行了探讨。针对现有控制系统中速度估计器低速和接近于零速时性能较差,低频范围内运行不稳定,负载及电机参数扰动时动态性能不理想等问题,提出了相应的解决思路。

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作者简介 柳 兰 女,1970年出生,南华大学工程师。主要研究方向为电机智能控制及综合自动化。

龚学余 男,1962年出生,教授,博士生导师。长期致力于智能控制、电磁场理论方面研究。

17现代电子技术!2006年第6期总第221期 新型元器件

异步电动机无速度传感器矢量控制系统设计

肖金凤 1971年1月 生,1994年毕业于湖南大学电气与信息工程学院电机专业,学士学位,2004年毕业于湖南大学电气与信息工程学院控制工程专业,硕士学位,讲师。主要研究方向为电机智能控制、工业过程控制及综合自动化。 异步电动机无速度传感 器矢量控制系统设计 * 肖金凤1 , 黄守道2 , 李劲松 1 (1.南华大学,湖南 衡阳 421001;2.湖南大学,湖南 长沙 410082) 摘要 文章提出一种基于模糊神经网络的模型参考自适应电机转速辨识方法,将其与SVP WM 调制技术控制的变频器系统结合起来,组成了一种基于DSP 的异步电机无速度传感器矢量控制系统。具体介绍了其结构及软硬件的设计。仿真结果表明此系统动态性能好,能准确跟踪电机转速的变化。 关键词 异步电动机 无速度传感器 SVP WM 矢量控制 数字信号处理器 Fiel d Oriented Control Syste m of Speed Sensorless Based on DSP X iao Jinfeng ,Huang Shoudao ,L i Jingsong (1.N anhua Un iversity ;2.H unan Un i v ersity ) Abstract :This paper presents a ne w m et h od of i n ducti o n m otor speed identifica -ti o n .It is the co m binati o n o f f u zzy neural net w ork (FNN )w ith m odel reference adap -ti v e syste m (MRAS).W e co m bi n e this m ethod w it h the i n verter contro lled by space vector pulse w idth m odu lati o n (SVP WM )to for m a field oriented con tro l syste m o f speed senso rless based on DSP . Its struct u re and soft w are and hardw are are ana -l y zed .The S i m u lation results sho w that the contro l syste m has better dyna m ic per -f o r m ance and can accurately track the variati o n of the m otor speed . K ey w ords :I nducti o n m oto r Speed sensorless SVP WM F ield oriented con -tro l (FOC) DSP *湖南省自然科学基金资助项目(编号:02JJ Y 2089) 1 引言 异步电动机的数学模型由电压方程、磁链方 程、转矩方程和运动方程组成,是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。采用传统的控制策略对其进行控制时,动态控制效果较差。目前异步电动机控制研究工作正围绕几个方面展开:采用新型电力电子器件和脉宽调制控制技术;应用矢量控制技术及现代控制理论、智能控制技术;广泛应用数字控制系统及计算机技术;无速度传感器控制技术。本文以电机控制专用芯片 T M S320F240为核心,采用磁通、转速闭环的矢量控制策略,利用SVP WM 脉宽调制技术、无速度传感器及智能控制技术,设计了一电机控制系统。仿真结果表明该控制系统抗干扰能力强,动态性能好。 2 速度估计策略 模型参考自适应方法(MRAS)是应用较广的速度估计方法。本文设计的模型参考自适应速度估计系统为减少定子电阻的影响选择瞬时无功功率模型,同时为有效解决瞬时无功功率模型参考 40 异步电动机无速度传感器矢量控制系统设计《中小型电机》2005,32(2)

无速度传感器永磁同步电机发展与控制策略评述

无速度传感器永磁同步电机发展与控制策略评述潘萍付子义 中图分类号：ＴＭ３５１ＴＭ３４４．４文献标识码：Ａ文章编号：１００１－６８４８（２００７）０６－００９１－０２无速度传感器永磁同步电机发展与控制策略评述 潘萍，付子义 （河南理工大学，焦作４５４００３） 摘要：介绍了永磁同步电机无速度传感器控制策略，分析了无速度传感器技术研究现状，指出状态观测器法及谐波注入法是目前无速度传感器技术的研究热点。 关键词：永磁同步电机；无速度传感器；评述；控制策略；状态观测器；谐波注入法 ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＲｅｎｅｗａｎｄＳｔｒａｔｅｇｙｏｆＰｅｒｍａｎｅｎｔＭ＿ａｇｎｅｔＳｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓＭｏＯｒＳｐｅｅｄＳｅｎｓｏｒｌｅｓｓ ＰＡＮＰｉｎｇ，ＦＵＺｉ—ｙｉ （ＨｅｎａｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｏｚｕｏ４５４００３，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｓｔｈｅｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ．Ｉｔａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔｏｆｓｐｅｅｄｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓｔｅｃｈｏｎｏｌｏｇｙｏｆｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ，ｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｓｔａｔｅｏｂｓｅｒｖｅｒａｎｄｈａｒｍｏｎｉｃｉｎｊｅｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｒｅｃｕｒｒｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｃｕｓ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ：Ｐｅｒｍａｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓｍｏｔｏｒ；Ｓｐｅｅｄｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓ；Ｒｅｖｉｅｗ；Ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙ；Ｓｔａｔｅｏｂｓｅｒｖｅｒ；Ｈａｒｍｏｎｉｃｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ Ｏ引言 永磁同步电机控制系统离不开高精度的位置和速度传感器，但在实际的系统中，传感器的存在不仅增加了系统成本，还易受工作环境影响，同时也降低了系统的可靠性，因此，无速度传感器交流调速系统成为近年研究热点¨ｊ。 １无速度传感器永磁同步电机研究及发展 无速度传感器永磁同步电机是在电机转子和机座不安装电磁或光电传感器的情况下，利用直接计算、参数辨识、状态估计、间接测量等手段，从定子边较易测量的量，如定子电压、定子电流中提取出与速度有关的量，从而得出转子速度，并应用到速度反馈控制系统中。 国际上对永磁同步电机无速度传感器的研究始于２０世纪７０年代旧Ｊ。１９７５年，Ａ．Ａｂｂｏｎｄａｎｔｉ等人推导出了基于稳态方程的转差频率估计方法， 收稿日期：２００６—０９－２６ 基金项目：河南省杰出青年科学基金（０２１１０６０５００）；河南省重要攻关项目（９９１１０２０４２９）在无速度传感器控制领域作出首次尝试，调速比可达１０：ｌ。但由于其出发点是稳态方程，动态性能和调速精度难以保证。１９７９年，Ｍ．Ｉｓｈｉｄａ等学者利用转子齿谐波来检测转速，限于当时的检测技术和控制芯片的实时控制能力，仅在大于３００ｒ／ｒａｉｎ的转速范围取得较好的结果。１９８３年Ｒ．Ｊｏｅｔｔｅｎ首次将无速度传感器技术应用于永磁同步电机矢量控制。近年来，德国亚探工大（ＲＷＴＨＡａｃｈｅｎ）电机研究所的学者又先后开展了采用推广卡尔曼滤波器的永磁同步电机和感应电机无机械传感器调速系统的研究。美国麻省理工学院（ＭＩＴ）电机工程系的学者在１９９２年发表了采用全阶状态观测器的无传感器永磁同步电机调速系统的论文。由于状态观测器受电机参数变化的影响较大，还需要另外一个状态观测器来估计电机的参数，这样使无传感器永磁同步调速系统的估计算法变得比较复杂，同时系统还存在对负载变化比较敏感等问题。国内自９０年代中开始，也开始对永磁电机无速度传感器控制技术进行研究，但主要局限于各高等院校，研究主要还是着重于理论和仿真方面。 一９１— 　 万方数据

发动机控制系统中的传感器

发动机控制系统中的传感器 发动机控制作为一种节约能源并且环保的形式，不能以减少驾驶乐趣或降低车辆动力性能为代价。博世新的发动机管理理念（MPD）为智能优化燃烧控制提供了新的可能性。 直喷技术使燃料燃烧效率更高。电磁控制机构控制，使喷油嘴以精确的量直接将燃料喷射到燃烧室内。配气定时，喷射时间，喷油压力和喷射量都不再由机械结构决定，而是根据发动机的运转情况进行调整。燃料在喷射轨道中进行分配。轨道中的燃油压力由发动机决定，一般为5-12兆帕。这个压力是由一个传感器实时监控。高压泵由凸轮轴驱动，并且控制喷油量。这个泵实时调整，使处于最佳喷射压力。这些组件之间的相互作用需要一个非常复杂的控制和调节系统。这些就是接世的发动机控制系统的作用。 这个持续高速运转的控制单元通过各组件讲的配合为发动机的最佳运行状态提供信息。不同之处在于，进气量不再仅由燃烧室物理条件确定。有电流大小控制空气通过整个进气管截面还是截面一部分流入燃烧室。压力传感器用于测量在进气管中的进气压力。在某些情况下，除了可以控制进气量，还可以控制排气量在一定范围内。废气再循环阀对此过程进行控制。节气门位置控制空气在管道中的流量。这些所有的流量控制单元共同作用控制发动机达到最优状态。在发动机管理中这些控制单元对尾气后处理也是至关重要的。Λ探针用来确定排放气体的组成，处理后尾气的温度由排气温度传感器测得。根据λ探针再次测得废气中的组合物的信息，经主催化反应器后排放有所减少。该控制器通过对排气系统中获得的所有信息进行处理，有害气体排放发到最低。在控制过程中，有些参数是必须有传感器测得的，比如发动机温度，转速等。在这种复杂的系统中，控制器需要更为智能的处理软件。 下面一个超车过程的例子。司机想要加速的驾驶意愿强劲的加速触发了一系列的控制处理。首先，控制器增大了的喷射持续时间和喷射量并在达到要求后换挡。然后EGR阀和节气门的开度有所减少，当进气平稳后开度再次加大。随后，喷射仅有进气和排气行程决定。电控重新启动。只要驾驶员需要高扭矩，发动机控制在均质模式下工作。这种变化的发生时驾驶员察觉不到的。

无速度传感器的矢量控制系统仿真

课程设计任务书 学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位：武汉理工大学 题目: 无速度传感器的矢量控制系统仿真 初始条件： 电机参数为：额定电压U=380V、频率50 =、定子电阻s R=0.252Ω、 f Hz 额定功率P=2.2KW、定子自感 L=0.0016H、转子电阻r R=0.332Ω、额定转速 s n=1420rpm、转子自感r L＝0.0016H、级对数p n＝2、互感m L＝0.08H、转动惯量J=0.6Kgm2 要求完成的主要任务: （1）设计系统原理图; （2）用MATLAB设计系统仿真模型； （3）能够正常运行得到仿真结果,包括转速、转矩等曲线，并将推算转速与实际转速进行比较 参考文献： [1] 洪乃刚.《电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真》.北京：机械 工业出版社，2005:212-215 时间安排： 2011年12月5日至2011年12月14日，历时一周半，具体进度安排见下表 具体时间设计内容 12.5 指导老师就课程设计内容、设计要求、进度安排、评分标准等做具体介 绍；学生确定选题，明确设计要求 12.6－12.9 开始查阅资料，完成方案的初步设计 12.10—12.11 由指导老师审核设计方案，学生修改、完善并对其进行分析 12.12－12.13 撰写课程设计说明书 12.14 上交课程设计说明书，并进行答辩 指导教师签名：年月日 系主任（或责任教师）签名：年月日

摘要 异步电动机具有非线性、强耦合、多变量的性质，要获得高动态调速性能，必须从动态模型出发，分析异步电动机的转矩和磁链控制规律，研究高性能异步电机的调速方案。矢量控制是目前交流电动机较先进的一种动态模型,它又有基于转差频率控制的、无速度传感器和有速度传感器等多种矢量控制方式。无速度传感器控制的高性能通用变频器是当前全世界自动化技术和节能应用中受到普遍关心的产品和开发课题。本文介绍无速度传感器的矢量控制系统的原理和Matlab仿真。 关键词：矢量控制、无速度传感器、Matlab

无速度传感器的高性能异步电动机调速系统

无速度传感器的高性能异步电动机调速系统 范钦德杜耀武 范钦德先生，上海电器科学研究所(集团)有限公司研究员级高级工程师； 杜耀武先生，上海格立特电力电子有限公司工学博士。 关键词：无速度传感器 矢量控制磁链观测 目前广泛使用的通用变频器多为VVVF控制的开环系统，明显地存在转矩小、低速性能差、稳态精确度低、动态性能(加减速性能和负载抗干扰性能)不理想等缺点。特别是低速时由于定子压降和死区电压误差的存在，使系统性能受到严重影响，甚至发生不稳定现象。而在高性能的交流电机矢量控制系统中，转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常，采用光电码盘等速度传感器来进行转速检测，并反馈转速信号。这样，由于速度传感器的安装会给系统带来一些问题：如安装的精确度将影响测速的精确度，并给电机的维护带来一定困难，同时破坏了异步电机的简单坚固的特点，在恶劣环境下，速度传感器工作的精确度易受环境的影响。另外，因必须安装速度传感器，对推广应用也将造成一定的影响。 作为高性能通用变频器发展方向的无速度传感器矢量控制通用变频器就是解决上述缺点而提出的现实问题。其根本目的是在保持通用变频器方便、可靠等优点的前提下，不增加硬件成本，无需速度传感器，其性能却接近带速度反馈的矢量控制系统。 无速度传感器矢量控制的核心问题是对电机磁链的观测和转子的速度进行估计，控制系统性能好坏将取决于合理的控制方案与速度辨识环节的恰当结合。上世纪70年代末国外就已经开展了此项的研究。目前较典型的估计算法有：利用电机方程式直接计算法；模型参考自适应法；扩展卡尔曼滤波法；定子侧电量FFT分析法；非线性方法。但这些方法大多从理想条件下的电机数学模型出发，在不同程度上依赖于电机的参数和运行状态。当电机参数变化时，系统控制性能变差而且有些方法过于复杂，给具体方案的实现带来了很大的困难。基于电机磁链观测的转子速度估计方法计算简便，工程上易于实现，许多高性能无速度传感器矢量控制均采用该方法。 本调速系统基于一种电机磁链混合观测模型，设计了一种无速度传感器的控制方案，实现速度闭环控制。该方法简单实用，在整个速度范围内达到了良好的性能。 一控制原理 矢量控制技术得以有效实现的基础在于异步电机磁链信息的准确获取。为进行磁场定向和磁场反

第三章1发动机控制系统传感器的结构原理与检修

第三章 发动机电控系统传感器的结构原理与检修 1.掌握各传感器的结构、原理 2.掌握传感器的检测方法

桑塔纳2000GSI轿车发动机喷油器活性炭罐 空气流量 传感器 活性炭罐 电磁阀 霍尔传感器 发动机 ECU 氧传感器水温传感器节气门控制器爆震传感器爆震传 感器 转速传感器进气温度传感器点火线圈

传感器的性能指标与要求 ?1、性能指标：精度、响应特性、可靠性、耐久性、结构的紧凑性、适应性、输出电平和制造成本。 ?2、基本要求： ?①、线性特性、再现性要好。 ?②、数量可增加 ?③、通用性要好 ?④、可测量性

第一节 空气流量传感器（AFS） 1. 直接测量方式（L 型） （1）体积流量型 1)1)空气流量计(叶片-Vane Type) 2)卡门旋涡(Karmann Karmann Vortex) Vortex) 空气流量传感器 a)a)光电检测方式 b)b)超声波检测方式 （2）质量流量型 1)热线式空气流量传感器(Hot-Wire Air Flow Sensor) 2)热膜式空气流量传感器(Hot-Film Type Air Flow Sensor) 2. 间接测量方式（D 型） MAP MAP （进气歧管绝对压力）传感器 1. 直接测量方式（L 型） （1）体积流量型 1)1)空气流量计(叶片-Vane Type) 2)卡门旋涡(Karmann Karmann Vortex) Vortex) 空气流量传感器 a)a)光电检测方式 b)b)超声波检测方式 （2）质量流量型 1)热线式空气流量传感器(Hot-Wire Air Flow Sensor) 2)热膜式空气流量传感器(Hot-Film Type Air Flow Sensor) 2. 间接测量方式（D 型） MAP MAP （进气歧管绝对压力）传感器 一、进气量检测方法的分类

浅谈交流电机无速度传感器控制策略

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/431226091.html, 浅谈交流电机无速度传感器控制策略 作者：吴宏宇吴兴宇史运涛 来源：《科技风》2016年第24期 摘要：目前，随着工业自动化的不断发展，交流电机将会被广泛使用。同时由于无速度 传感器技术具有低成本与高可靠性等优点，所以发展交流电机无速度传感器技术，对于提高科技生产力以及工业自动化具有极其重要的意义。本文将简要介绍高性能无速度传感器交流电机控制策略，一种是异步电机与速度自适应全阶观测器相结合，另一种永磁同步电机与滑模观测器相结合的控制方法，旨在进一步促进高性能无速度传感器交流电机控制策略的发展。 关键词：交流电机；无速度传感器；全阶观测器；滑模观测器 随着电力电子技术、微电子技术、现代电机控制理论的迅速发展，交流电机获得快速的推广与应用[ 1 ]。目前，在高性能交流电机控制领域中矢量控制[ 2 ]已经被广泛应用。在实际应用中，为了进一步提高交流电机在不同环境下运行的可靠性，交流电机无速度传感器控制技术被提出。无速度传感器控制方法主要分为两大类，一种为外部信号注入，这种方法只适应于极低速的工况运行，同时额外的信号注入会带来高损耗、噪声等问题。另一种为基于交流电机模型的方法，如：模型参考自适应[ 3 ]、卡尔曼滤波[ 4 ]、滑模观测器[ 5 ]、自适应全阶观测器[ 6 ]等方法，这些方法具有很高的控制精度以及鲁棒性。 本文将重点介绍自适应全阶观测器、滑模观测器与矢量控制在交流电机无速度传感器技术中的应用。 1 速度自适应全阶观测器 对于异步电机来说，定子磁链和电磁转矩通常无法直接得到，一般是采用实时测量的电压电流信息和电机参数，并根据电机数学模型构造观测器来对内部的状态变量进行估计。全阶观测器在较宽范围内都有很高的观测精度[ 7 ]，通过引入速度自适应环节后可以在观测定子磁链的同时估计电机转速，实现无速度传感器控制。 在全阶观测器的设计中，反馈增益矩阵与自适应率系数的设计直接关系到系统的稳定性、鲁棒性以及收敛速度[ 7 ]。为了保证系统的稳定性与收敛性，本文将介绍一种采用极点左移的方法来设计增益矩阵并对其进行简化，最终得到一个常数增益矩阵。引入速度自适应环节，可以利用李雅普诺夫函数推导出转速估计的自适应率[ 7 ]，在实际应用中为了保证估计转速的收敛速度一般采用PI调节器来代替纯积分环节。 2 滑模观测器 在无速度传感器永磁同步电机控制策略中，滑模观测器被广泛应用，因为其具有结构简单、鲁棒性强以及快速的动态响应[ 8 ]。滑模观测器的主要思想是通过选取滑模面与滑模增益

交流感应电动机无速度传感器的高动态性能控制方法综述

交流感应电动机无速度传感器的 高动态性能控制方法综述 清华大学　杨耕 上海大学　陈伯时 摘要:文章分析了交流感应电机无速度传感器的高动态性能控制方案的控制要点。在介绍国内外产业界已实用化的、以及正在研发中的几种代表性的控制策略的同时,讨论了各种方法理论要点和实际应用中的特点。最后,介绍了当前的几个研究热点问题并就发展方向提出了一点设想。 关键词:异步电动机控制　无速度传感器　转矩控制　磁链观测　速度辨识 Rev iew the M ethods for the Speed Sen sor-less Con trol of I nduction M otor Yang Geng　Chen Bo sh i Abstract:T h is paper analyzes theo retical po ints of the i m p lem entati on fo r h igh perfo r m ance contro l of in2 ducti on mo to r w ithout speed senso r.A fter that,typ ical app roaches of the contro l strategy,w h ich are used in p ractical p roducts o r are being developed recently,are p resented and the characteristic of each app roach is dis2 cussed.F inally,som e unso lved p roblem s being researched as w ell as the develop ing po tentials are introduced. Keywords:contro l of inducti on mo to r　speed senso r2less　to rque contro l　flux observer　speed identifica2 ti on 1　前言 交流感应电机的无速度传感器高动态性能控制,是为了实现与有速度传感器的矢量控制(或直接转矩控制)相当的转矩和速度性能的方案,被用于无法设置速度传感器的设备或新一代高性能通用变频器之中[1,2]。相关的理论与技术也成为近10年来交流传动领域的热门研发内容之一。 本文主要综述在无速度传感器的前提下,具有速度反馈控制环的矢量控制方案(V C)和直接转矩控制方案(D TC),而不讨论诸如“V F控制+为补偿负载变动的滑差补偿”等只考虑静态的方法。本文在介绍各种方法的同时,综述其理论要点和实际应用中的特点、介绍所应用的厂家,从中总结出实现高动态性能控制的要点及主要成果。最后,介绍当前几个研究热点问题。 2　控制方法 211　方法分类的出发点 一般地,由转矩控制环及速度控制环构成的无速度传感器矢量控制(或直接转矩控制)系统由图1所示的3个环节构成。即:①速度调节器;②磁链和转矩控制器;③速度推算或辨识器(含磁链计算或观测) 。 图1　无速度传感器控制系统构成 对于环节②,需要控制转矩和磁链。由此可以分为:a以转子磁链定向控制为基础的矢量控制策略。目前常用的有计算滑差频率的被称为间接法(I V C)和把状态观测器观测到的转子磁链进行反馈控制的直接法(DV C)。b以控制定子磁链为特点的,被称之为直接转矩控制策略(D TC)。 环节③的结构依存于环节②的结构。实际上在计算或推定速度值时,常常也要获得(计算或观测)磁链(转子的或是定子的)值。因此,按其理论上的特点,可以把获得转速和磁链的方法大致分 3 电气传动　2001年　第3期

感应电机高性能无速度传感器控制系统--回顾、现状与展望

电气传动２００４年第ｌ期 感应电机高性能无速度传感器控制系统 ——回顾、现状与展望 李篡嚣才ｍ３月 摘要文章对感应电机岛｜生能无速度传感；｝｛｝控制的策略进行分析和分类，将当前该研究领域的土要控制策略分为基１：电机理想模型的方案和基于电机非理想特性的方案加以介绍．并且列…了无速度传感器控制的研究热点。 关键词：感应电机无速度传感器柠制磁通观测 ｓｐｅｅｄｓｅｎｓｏｒｌｅｓｓｃｏｎｔｒｏＪｏｆＩｎｄｕｃｔｉｏｎ ＭｏｔｏｒｗｉｔｈＨｉｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＬｉＹｏ“ｇｄｏ“ｇｌ』ｉＭｉｎｇｃ“ Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈＩ。”畔７（Ｉｌ…ｓｅｓｔｈｅ８ｐｃｅｄ ｓｃｎｓ。ｒｌｅ…ｎｄｕｃｔＪ。…ａｃ¨㈣ｕｎｔｒｏｌｍｅｔｈ。ｄｓｗＩｔｈｈｌｇｈｐｅｒ【ｏｒｍⅢ１ｃｅ．ａ１１ｄ【１．１ｓｓｌｆｌＰｓｔｈｅｍｉｎｔｏｔｗｏｃａｔｅｚｏｒＩｅｓｍｅｔ】１０ｄｓｂ…ｄ…ｄｅａ】ｍｏｔ…ｏｄｃＩａｎｄｂａｓｅｄ０１１１１。ｎ】ｄｅ“ｃｈｔｌｒａｃｔｃｒｌｓｔＩｃｓ ｌ＇ｈｅ…ｒｅｎⅢｓｅ…ｈｆｕ“Ｉ…ｄｐｒｏｂｋｍｓｌｎｔｈｌｓａｒｅａａ…Ｊｓｏｌｎｌｒｏｄ…ｄ Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：¨１（１ｕｃＩｌｏｔｌ¨Ｉｏｔｔ……ｏｒｌｅ引ｏｎｔｒｏｌｆｌ…ｂｓ…ａｔＩｏｌｌ １引言 随着感应电机无速度传感器控制理论和电机控制专用ｃＰＵ的发展，感应电机高性能无速度传感器控制的实现有了很好的硬件和软件条件，可以实现更完整的电机建模及更先进复杂的观测和控制算法。 在电机的动态方程中，转速是电机模型的一个参数，无速度传感器控制省去了复杂昂贵的转速榆测器件．因此带来一系列问题。 １）转速闭环只能采用辩识的转速进行反馈，转速控制的精度依赖于速度辨识的精度。 ２）一些磁通观测方法不能独立使用。例如：包含转速的电机电流模型和全阶观测器无法独立应用。在无速度传感器控制时，这些模型可作为模型参考自适应系统的参考模型或可调模型用于转速和磁通同时计算。因此无速度传感器系统不仅是少ｒ转速闭环所需的反馈信号，更重要的是少了一个稳定磁通计算的电机参数——转速。 ３）低频范围磁链观测难度大。感应电机的无速度传感器控制的关键在于磁链的准确观测，而磁链的观测在本质上都是对电机反电势的积４分ｏ］。直接对反电势积分会存在积分初值和飘移问题，因此在无速度传感器控制中如何避免纯积分的问题是关键所在。异步电机在定子供电频率为零时，定子电压电流中不包含转子转速和参数的信息；在定子供电频率很低时电压和反电势很低，电压电流检测误差、ＰｗＭ脉冲宽度的误差、开关器件的压降等对于电机线电压的重构和反电势计算的影响较大，定子电阻的误差对反电势计算误差影响也变大。所以零频率附近无速度传感器控制具有理论上和实际中的双重限制。 ４）多参数辨识受到限制：ｓｈｉｎｎａｋａ等人从理论上证明了在无速度传感器控制中，在转子磁通幅值恒定的条件下，转子电阻和转速不可能同时辨识出来ｏ。，这给无速度传感器控制中转子电阻辨识增加了难度。转子电阻误差影响滑差计算的精度，在无速度传感器控制中，速度精度主要受滑差精度的影响［３］。 本文对感应电机高性能无速度传感器控制的策略进行分析和分类，将当前该研究领域的主要控制策略分为基于电机理想模型的方案和基于电机非理想特性的方案加以介绍，并且列出了无速度传感器控制的一些结论和研究热点。文中讨论 　万方数据

无速度传感器简介

无速度传感器 在高性能的异步电机矢量控制系统中，转速的闭环控制环节一般是必不可少的。通常，采用光电码盘等速度传感器来进行转速检测，并反馈转速信号。但是，由于速度传感器的安装给系统带来一些缺陷：系统的成本大大增加；精度越高的码盘价格也越贵；码盘在电机轴上的安装存在同心度的问题，安装不当将影响测速的精度；电机轴上的体积增大，而且给电机的维护带来一定困难，同时破坏了异步电机的简单坚固的特点；在恶劣的环境下，码盘工作的精度易受环境的影响。因此，越来越多的学者将眼光投向无速度传感器控制系统的研究。国外在20世纪70年代就开始了这方面的研究，但首次将无速度传感器应用于矢量控制是在1983年由R．Joetten完成，这使得交流传动技术的发展又上了一个新台阶，但对无速度传感器矢量控制系统的研究仍在继续。 2无速度传感器的控制方法 在近20年来，各国学者致力于无速度传感器控制系统的研究，无速度传感器控制技术的发展始于常规带速度传感器的传动控制系统，解决问题的出发点是利用检测的定子电压、电流等容易检测到的物理量进行速度估计以取代速度传感器。重要的方面是如何准确地获取转速的信息，且保持较高的控制精度，满足实时控制的要求。无速度传感器的控制系统无需检测硬件，免去了速度传感器带来的种种麻烦，提高了系统的可靠性，降低了系统的成本；另一方面，使得系统的体积小、重量轻，而且减少了电机与控制器的连线，使得采用无速度传感器的异步电机的调速系统在工程中的应用更加广泛。国内外学者提出了许多方法。 （1）动态速度估计法主要包括转子磁通估计和转子反电势估计。都是以电机模型为基础，这种方法算法简单、直观性强。由于缺少无误差校正环节，抗干扰的能力差，对电机的参数变化敏感，在实际实现时，加上参数辨识和误差校正环节来提高系统抗参数变化和抗干扰的鲁棒性，才能使系统获得良好的控制效果。 （2）PI自适应控制器法其基本思想是利用某些量的误差项，通过PI自适应控制器获得转速的信息，一种采用的是转矩电流的误差项；另一种采用了转子q轴磁通的误差项。此方法利用了自适应思想，是一种算法结构简单、效果良好的速度估计方法。 （3）模型参考自适应法（MRAS）将不含转速的方程作为参考模型，将含有转速的模型作为可调模型，2个模型具有相同物理意义的输出量，利用2个模型输出量的误差构成合适的自适应律实时调节可调模型的参数（转速），以达到控制对象的输出跟踪参考模型的目的。根据模型的输出量的不同，可分为转子磁通估计法、反电势估计法和无功功率法。转子磁通法由于采用电压模型法为参考模型，引入了纯积分，低速时转子磁通估计法的改进，前者去掉了纯积分环节，改善了估计性能，但是定子电阻的影响依然存在；后者消去了定子电阻的影响，获得了更好的低速性能和更强的鲁棒性。总的说来，MRAS是基于稳定性设计的参数辨识方法，保证了参数估计的渐进收敛性。但是由于MRAS的速度观测是以参考模型准确为基础的，参考模型本身的参数准确程度就直接影响到速度辨识和控制系统的成效。 （4）扩展卡尔曼滤波器法将电机的转速看作一个状态变量，考虑电机的五阶非线性模型，采用扩展卡尔曼滤波器法在每一估计点将模型线性化来估计转速，这种方法

发动机控制系统

发动机管理系统 Company Name 公司名排名研发中心工厂 Bosch 博世 1 苏州联合电子（上海、西安和无锡）、无锡博世威孚（柴油） Delphi 德尔福 2 上海北京德尔福发动机、北京德尔福万源Continental 大陆汽车 3 上海原SiemensVDO的芜湖、长春工厂；原Freescale的天津工厂 Magnetti Marelli 马瑞利 4 芜湖工厂、上海工厂仅广州一家猎头供应商 Visteon 伟世通 5 上海重庆工厂 Hitachi 日立 6 Denso 电装 7 仅供Toyota Valeo 法雷奥 8 Eontronic 意昂神州美国北京总部、上海分部 TroiTec 锐意泰克 Vagon 华夏龙晖阳光泰克 Woodward 伍得沃德 成都汪氏威特电喷成都易控高科中联汽车电子无锡油泵油嘴研究所

美国MotoTron公司是Woodward公司的子公司，主要从事发动机电控系统的开发与生产。该公司针对汽油发动机设计了一套完整的控制策略快速开发平台，此平台从设计开发到生产贯穿一体，可有效地缩短开发时间，加速产品化进程，降低开发费用。 美国精确技术公司(Accurate Technologies Inc)是车载嵌入式电控系统ECU 开发、标定与测试工具技术的知名提供商。该公司的ECU标定系统(VISION)功能强大，好学易用，而且和Matlab/Simulink开发平台无缝连接，多年来被福特(Ford)汽车公司、德尔福公司(Delphi)、沃尔沃卡车公司等指定为标准匹配标定系统。该公司的No-Hooks软件是ECU控制策略快速开发领域的重大突破。用户只用标定文件(*.a2l与*.hex文件)，而不需要控制策略源代码即可对控制逻辑进行修改。修改过的代码自动灌装进原来的ECU内进行测试运行。该技术已在美国、欧洲与日本得到了广泛的应用。 美国RMS(Rinehart Motion System)是一家专门从事功率驱动产品与方案的公司。该公司提供或定制5-500KW级应用于混动或纯电动控制系统、能源贮藏系统和大功率设备的电机驱动器、静变流器、 DC/DC, DC/AC, AC/DC等产品。现有客户主要为军工、汽车或跑车、农业机械、工业控制等行业的世界知名制造公司或主机厂。RMS与意昂科技将为国内客户提供产品技术、项目咨询、定制开发等服务。 美国Drivven, Inc, 公司自2003年起提供汽车控制和数据采集解决方案，已经成为发动机和车辆电子系统开发新标准的领导者之一。基于FPGA汽车电子经验开发了一系列开发应用平台，提供了完整的发动机控制、分析和显示功能。实时模式下，系统支持在LabVIEW, C和MATLAB (Simulink / State flow) 下的模型调用。系统能够同时执行燃烧分析和第二循环反馈控制算法，这一系统解决了复杂的多样独立系统之间的同步数据记录和参数控制的难题。 德国CSM GmbH公司的温度－模拟信号数据采集仪器与业界几套主流标定系统(ETAS, ATI VISION, dSPACE, Vector CANape)能无缝兼容，是一 种高品质的数据采集标定设备。其典型客户有博世、联合电子、德尔福、西门子VDO、通用汽车、上海大众、吉利汽车等。 德国IAV GmbH公司是世界上知名的汽车电子开发和技术咨询公司。德国大众拥有其50%的股份，西门子VDO拥有其20%的股份。该公司拥有

无速度传感器说明

无速度传感器说明： 在现代交流调速系统中，为了获得高性能的转速控制，采用了速度闭环控制，必须在电机轴上安装速度传感器。但在实际系统中，速度传感器的安装往往受到一些限制，主要存在以下几个问题[3,4]： 1) 速度传感器的安装降低了系统的鲁棒性和简单性； 2) 高精度的速度传感器价格一般比较贵，增加了系统成本； 3) 在一些恶劣的条件下（如高温、潮湿等），速度传感器的安装会降低系统 的可靠性； 4) 速度传感器的安装存在一些困难，如果安装不当会成为系统的一个故障 源。 为了避免这些问题，使得人们转而研究无需速度传感器的电机转速辨识方法。近年来，这项研究也成为交流传动的一个热点问题。国外在20世纪70年代开始了这方面的研究。而首次将无速度传感器应用于矢量控制是在1983年由R.Joetten 完成的，这使得交流传动技术的发展又上了一个新的台阶。在其后的十几年中，国内外的学者在这方面做了大量的工作，到目前为止，提出了许多种方法，大体上可以分为：①动态转速估计器；②模型参考自适应（MRAS ）；③基于PI 调节器法；④自适应转速观测器；⑤转子齿谐波法；⑥高频注入法；⑦基于人工神经元网络的方法。 以下分别讨论动态转速估计器，模型参考自适应（MRAS ），基于PI 调节器法，滑模变结构观测器，在第二章建立的异步电机矢量控制仿真实验平台上仿真。 动态转速估计器[3] 这种方法从电机的电磁关系式，转速的定义中得到关于转差的表达式。电机角速度等于同步角速度s ω与转差角速度sl ω之差。 s sl ωωω=- （3-1） 同步角速度可以由静止坐标系下的定子电压方程式推得，由图3-1矢量关系可知 2 2 s s s s s s s s s s d d arctg dt dt p p βαβααβ αβ ωθψ? ?==?? ψ?? ψψ-ψψ= ψ+ψ （3-2）

汽车发动机电子控制单元

汽车发动机电子控制单元（ECU） 功能说明书 佛山菱电变频实业有限公司王和平 2004年3月

一、概述 汽车发动机控制系统一般有进气系统、燃油供给系统、点火系统、电脑控制系统四大部分组成。进气系统由空气滤清器、空气流量计、节气门、进气总管、进气歧管等组成，它为发动机可燃混合气提供所需空气；燃油供给系统由燃油泵、燃油滤清器、燃油压力调节器、喷油器和供油管等组成，它为发动机可燃混合气提供所需燃油；点火系统为发动机提供电火花，它由点火电子组件、点火线圈、火花塞、高压导线等组成；电脑控制系统由电子控制单元（ECU）和各种传感器组成，它控制燃油喷射时间和喷射量以及点火时刻。 汽车发动机电子控制单元（ECU）是汽车发动机控制系统的核心，它可以根据发动机的不同工况，向发动机提供最佳空燃比的混合气和最佳点火时间，使发动机始终处在最佳工作状态，发动机的性能（动力性、经济型、排放性）达到最佳。 汽车发动机机电子控制单元（ECU）的主要功能： 1、燃油喷射（EFI）控制 ⑴、喷油量控制 发动机控制器（ECU）将进气量和发动机负荷作为主要控制信号，以确定喷油脉冲宽度（即基本喷油量），并根据循环水温度、进气温度、进气压力、尾气氧含量等信号修正喷油量，最后确定总喷油量。 ⑵、喷油正时控制 采用多点顺序燃油喷射系统的发动机，ECU除了控制喷油量外，还要根据发动机各缸的点火顺序，将喷油时间控制在最佳时刻，以使燃油充分燃烧。 ⑶、断油控制 减速断油控制：汽车在正常行驶中，驾驶员突然松开油门踏板时，ECU自动中断燃油喷射，直至发动机转速下降到设定的低转速时再恢复喷油。 超速断油控制：当发动机转速超过安全转速或汽车车速超过设定的最高车速时，ECU自动中断喷油，直至发动机转速低于安全转速一定值且车速低于最高车速一定值时恢复喷油。 ⑷、燃油泵控制 当打开点火开关后，ECU控制燃油泵工作3秒钟，用于建立必要的油压。若此时发动机不起动，ECU控制燃油泵停止工作。在发动机起动和运转过程中，ECU控制燃油泵正常运转。

感应电动机的无速度传感器控制研究.

感应电动机的无速度传感器控制研究 3 王家军王建中 杭州电子科技大学 摘要 :基于定子侧静止参考坐标系 , 把感应电动机的模型分为机械部分和电气部分。利用新的状态变量 , 根据系统的稳态方程计算感应电动机的速度 , 实现感应电动机的无速度传感器控制。 制方法相比 , , 通过 性能。最后仿真结果证明了该设计方法的有效性。 关键词 :感应电动机无速度传感器 R of Induction Motor Wang Jiajun Wang Jianzhong Abstract :The model of induction motor was separated into mechanical and electrical parts based on static reference coordinate of stator. According to steady equation , the speed of induction motor was computed with new states. Then sensorless control of induction motor can be realized. Compared with traditional sensorless control method , the scheme avoids computation of rotor slip or rotor flux linkage angle. G ood steady and dy 2 namic performance can be achieved by regulating PI controller. At last simulation results prove the efficiency of the scheme. K eyw ords :induction motor sensorless PI controller 1引言 感应电动机以其坚固、可靠、廉价、高效等优点 , 在工业驱动控制中获得了大量的应用。感应电动机结构简单 , 但其弱点是数学模型复杂 , 状态变量之间的

汽车发动机上的传感器.

简介汽车发动机上的传感器 简介汽车发动机上的传感器 发动机管理系统 (Engine Man-agement System简称 EMS ,采用各种传感器,将发动机吸入空气量、冷却水温度、发动机转速与加减速等状况转换成电信号,送入控制器。控制器将这些信息与储存信息比较、精确计算后输出控制信号。 EMS 不仅可以精确控制燃油供给量,以取代传统的化油器,而且可以控制点火提前角和怠速空气流量等,极大地提高了发动机的性能。 通过喷油和点火的精确控制,可以降低污染物排放 50%;如果采用氧传感器和三元催化转化器,在λ=1的一个狭小范围内可以降低排放达 90%以上。在怠速调节范围内,由于采用了怠速调节器,怠速转速降低约 100转 /分到 150转 /分, 使油耗下降3%~4%。如果采用爆震控制, 在满负荷范围内可提高发动机功率 3%~ 5% 随着世界范围内排放法规的日益严格, 采用 EMS 系统已成为不可阻挡的潮流,在推进中国汽车工业现代化的进程中,具有广阔的应用前景。 控制系统 ME7 原理:通过安装在加速踏板上的踏板传感器,将踏板信息传递到电子控制器中的节气门控制模块,节气门控制模块通过一定的处理程序计算出节气门的开度并驱动直流电机完成节气门进气通道面积的调整,从而控制进气量,满足发动机不同工况下的进气需求。 特点: -取消了机械传动装置,更易于模块化和标准化。 -系统具有自学习功能,可实现巡航控制。 -怠速进气可通过控制模块驱动节气门体完成,而不需旁通通道和怠速调节器。

-由于进气精确可控,故可实现低排放控制。 -驾驶性能更优。 爆震传感器 KS 功能 :检测发动机缸体振动情况,以供电子控制器识别发动机爆震工况。原理:爆震传感器是一种振动加速度传感器。它装在发动机气缸体上,可装一只或多只。传感器的敏感元件为一压电晶体,发动机爆震时,发动机振动通过传感器内的质块传递到晶体上。压电晶体由于受质块振动产生的压力,在两个极面上产生电压,把振动转化为电压信号输出。 特点 :结构牢固、紧凑;测量敏感度高。 怠速调节器 EWD3 功能 :提供怠速旁通空气通道,并通过改变通道截面积影响旁通气量,实现发动机怠速工况时转速闭环控制。 原理 :怠速调节器内一块可在轴上自由转动的永久磁铁上刚性连接着一块旋转滑块,永久磁铁可以在电缆线圈驱动下旋转,使滑块随之旋转。滑块的角位置决定了执行器旁通气流通道的开度,因而可以调节旁通气量的大小。电子控制器通过改变输送给执行器脉冲信号的占空比决定滑块的角位置,从而决定了旁通空气流量。 特点 :能耗低,结构紧凑,对尘垢不敏感,具有安全回家功能。 电动燃油泵 EKP13.3, EKP13.5 功能 :将燃油从油箱送往发动机,并提供足够的燃油压力和富余燃油。 原理 :燃油泵为直流电机驱动的叶片泵,置于油箱内,为燃油浸没,利用燃油散热和润滑。蓄电池通过油泵继电器向燃油泵供电,而继电器只有在起动时和发动机运

无速度传感器矢量控制需解决的问题

无速度传感器矢量控制需解决的问题矢量控制从基本原理上讲能够获得优异的动静态特性，但是对电机参数的敏感性却成为实际应用中必须解决的问题。驱动器通过启动前的自整定以及运行过程中的在线整定，适应电机参数变化，保持矢量控制的动静态性能，这些复杂的自适应控制算法都必须通过强大的信号处理器才能完成。 无速度传感器矢量控制尽管省略了闭环控制中使用的速度传感器，SVC仍然需要采用电压、电流传感器对电机进行控制，在高速运算处理器的平台上通过使用复杂的电机模型与高强度的数学运算，对传感器输入信号进行处理获得电机控制所需的磁通与转矩分量，再通过自适应的磁场向量方法实现解耦控制，以获得良好的动态响应。 应当说，该控制方式目前没有标准的解决方案，SVC控制的关键在于正确的转速估计与解耦控制，但这两者之间又存在相互耦合的关系。转速估计的精度不仅决定于测量的定子电压与电流，同时与电机参数密切相关。在数字化电机控制系统中，转速估计的精度又与采样频率以及反馈信号的分辨率有关，而转速估计的精确程度不仅影响到速度控制的

准确度, 也会影响到速度环路补偿器的设计。这些问题环环相扣, 稍有失误甚至会影响到系统的稳定性。 SVC技术要实用化，必须解决几个基本问题:磁通辨识、速度估计以及参数适应性。过去十几年里，研究人员开发出了多种磁通辨识与转速估计方法。其中以磁场定向为基础的转速估计法由于其快速性与较高的准确度，已成为行业设计的主流。 无论是磁通辨识还是速度估计，对参数的依赖性都较强，也正是因为如此SVC与采用速度或位置传感器的闭环磁通矢量控制(FVC)相比，对电机参数的变化更为敏感，在速度调节与转矩响应等动态指标上要落后于FVC控制。目前业界对SVC参数整定的设计包括初始整定与在线整定两种。有关参数自适应这方面的研究仍在深入，如何提高SVC系统的适应性、鲁棒性无疑是一个重要的研究课题。 总的来看，由于不需要速度传感器，SVC的电机控制模型要十分精确。从运算量来讲，SVC控制比FVC更为复杂，这也使得无速度传感器控制的难度要明显高于闭环控制。由于电机参数在运行过程变化很大，