Suzhou Electric Appliance Research Institute
期刊號： CN32-1800/TM| ISSN1007-3175

Article retrieval

文章檢索

首頁 >> 文章檢索 >> 最新索引

基于改進龍貝格觀測器的軌道交通IPMSM無感控制研究

來源：電工電氣發(fā)布時間：2025-01-23 14:23 瀏覽次數(shù)：22

基于改進龍貝格觀測器的軌道交通IPMSM無感控制研究

馬志軍，王乃福，黃凱
(中車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司，遼寧 大連 116052)
 
    摘 要：針對軌道交通內置式永磁同步電機受 IGBT 開關頻率限制難以實現(xiàn)高性能無感控制的問題，設計了一種基于龍貝格觀測器的無位置傳感器矢量控制。將電機電壓方程改為基于擴展反電勢的全階模型，在此基礎上進行龍貝格觀測器的設計，從理論上分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并給出參數(shù)設計方法。為了適應低開關頻率應用環(huán)境，將觀測器模型進行四階離散化設計，以提高觀測器的精度。以一臺永磁同步電機作為控制對象，采用設計的無位置傳感器控制進行試驗驗證。試驗結果表明，設計的基于龍貝格觀測器的無位置傳感器控制轉矩控制精度在 2% 以內，并且系統(tǒng)具有良好的負載突變動態(tài)特性。
    關鍵詞： 內置式永磁同步電機；無感控制；龍貝格觀測器；四階離散化
    中圖分類號：TM614     文獻標識碼：A     文章編號：1007-3175(2025)01-0036-05
 
Research on Sensorless Control of Rail Transit Interior Permanent Magnet
Synchronous Motor Based on Improved Luenberger Observer
 
MA Zhi-jun,WANG Nai-fu, HUANG Kai
（CRRC Dalian R & D Co., Ltd, Dalian 116052, China）
 
    Abstract: A sensorless vector control based on Luenberger observer was designed for the problem that cannot meet the high-performance sensorless control of the interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) for rail transit due to the IGBT switching frequency is restricted.The voltage equation of the motor is changed into a full-order model based on the extended back electromotive force, and on this basis, the design of the Luenberger observer is carried out. The stability of the system is analyzed theoretically, and the parameter design method is given.In order to adapt to the application environment of low switching frequency, the observer model is designed with fourth-order discretization to improve the accuracy of the observer. Using a permanent magnet synchronous motor as the control object, experimental verification was conducted using the designed sensorless control. The experimental results show that the torque control accuracy of the designed sensorless control based on the Luenberger observer is within 2%, and the system has good dynamic characteristics of load sudden changes.
    Key words: interior permanent magnet synchronous motor; sensorless control; Luenberger observer; fourth-order discretization
 
參考文獻
[1] 馮江華. 軌道交通永磁同步牽引系統(tǒng)研究[J]. 機車電傳動，2010(5) ：15-21.
[2] 曾云，陳啟會，曾小凡，等. 永磁同步直驅牽引系統(tǒng)在徐州地鐵 1 號線的應用[J]. 機車電傳動，2022(5)：94-102.
[3] 劉計龍，付康壯，麥志勤，等. 基于雙頻陷波器的改進型高頻脈振電壓注入無位置傳感器控制策略[J]. 中國電機工程學報，2021，41(2) ：749-758.
[4] 馬志軍，魏西平，姜旭東. 高速永磁同步電機無速度傳感器矢量控制研究[J] . 電機與控制應用，2021，48(2) ：36-39.
[5] 佘致廷，鄒薇，董旺華，等. 擴展卡爾曼濾波結合前饋補償永磁同步電機位置估計[J] . 控制理論與應用，2016，33(10) ：1312-1318.
[6] 姚瑩，李偉，金海，等. 基于龍貝格觀測器的 PMSM 無位置傳感器控制系統(tǒng)設計[J] . 電子科技，2020，33(10) ：45-50.
[7] HAFEZ B, ABDEL-KHALIK A S, MASSOUD A M, et al.Single-sensor-based three-phase permanentmagnet synchronous motor drive system with Luenberger observers for motor line current reconstruction[J].IEEE Transactions on Industry Applications，2014，50(4) ：2602-2613.
[8] 張伯澤，阮毅. 基于 MRAS 內置式永磁同步電機無位置傳感器控制研究[J] . 電機與控制應用，2016，43(4) ：13-16.
[9] 苑國鋒，牛澤農，鄭春雨，等. 一種低載波比下內埋式永磁同步電機離散龍貝格觀測器[J] . 電工技術學報，2019，34(2) ：236-244.
[10] 王高林，李卓敏，詹瀚林，等. 考慮逆變器非線性的內置式永磁同步電機轉子位置鎖相環(huán)觀測器[J]. 電工技術學報，2014，29(3) ：172-179.
[11] 宋文祥， 姚鋼， 周文生， 等. 異步電機全階狀態(tài)觀測器極點配置方法[J] . 電機與控制應用，2008，35(9) ：6-10.
[12] 趙雷廷，刁利軍，董侃，等. 基于狀態(tài)空間拆分重組的牽引異步電機閉環(huán)離散全階轉子磁鏈觀測器[J]. 電工技術學報，2013，28(10) ：103-112.