无速度传感器控制：「新书推荐」「2015.01」异步电机无速度传感器高性能控制技术（张永昌）

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目录
电力电子新技术系列图书序言
前言
第1章 异步电机控制概述
1.1 引言
1.2 电力电子技术的发展
1.2.1 电力电子器件及其发展
1.2.2 电动机控制用功率变换器
1.2.3 PWM技术及发展
1.3 微处理器的发展
1.4 电机控制理论的发展
1.4.1 经典电机控制方法
1.4.2 现代控制理论在电机控制中的应用
1.4.3 电机参数辨识
1.4.4 电机速度和磁链观测
1.5 本书内容
参考文献
第2章 异步电机数学模型
2.1 三相静止坐标系下的电机模型
2.2 参照系理论
2.2.1 引言
2.2.2 静止参照系和任意参照系之间的变换关系
2.2.3 常用参照系与不同参照系之间的变换
2.3 任意参照系下的电机模型
2.3.1 两相静止坐标系下的电机模型
2.3.2 两相同步坐标系下的电机模型
2.3.3 状态方程描述
2.4 小结
参考文献
第3章 异步电机驱动用电力电子变换器及调制技术
3.1 概述
3.2 两电平电压型逆变器及调制技术
3.2.1 两电平拓扑及工作原理
3.2.2 空间矢量调制技术
3.3 三电平电压型逆变器与调制技术
3.3.1 三电平拓扑和PWM技术
3.3.2 三电平载波PWM技术
3.3.3 三电平SVPWM技术
3.3.4 三电平SHEPWM技术
3.4 基于同步优化脉冲调制的闭环控制技术
3.5 小结
参考文献
第4章 异步电机参数自整定
4.1 引言
4.2 电机参数离线辨识
4.2.1 电机旋转下的参数辨识
4.2.2 电机静止下的参数辨识
4.2.3 基于递推小二乘法的参数辨识
4.3 电机参数在线辨识
4.3.1 异步电机参数在线辨识数学模型
4.3.2 带电压补偿的相电压估算
4.3.3 仿真结果
4.3.4 实验结果
4.4 小结
参考文献
第5章 异步电机矢量控制
5.1 矢量控制基本原理
5.2 电压解耦控制器
5.3 矢量控制调节器
5.3.1 PI调节器
5.3.2 滑模控制调节器
5.3.3 模糊控制调节器
5.3.4 实验结果与对比
5.4 小结
参考文献
第6章 无速度传感器技术
6.1 开环反电动势校正法
6.2 闭环速度自适应磁链观测器
6.2.1 龙贝格观测器
6.2.2 滑模观测器
6.2.3 扩展卡尔曼滤波观测器
6.3 闭环观测器综合比较
6.3.1 三种观测器之间的联系和区别
6.3.2 三种观测器的性能比较
6.4 小结
参考文献
第7章 三电平高性能异步电机无速度传感器控制
7.1 三电平逆变器――异步电机控制综述
7.2 基于观测器的无速度传感器矢量控制
7.2.1 基本原理
7.2.2 实验结果
7.3 DTC技术综述
7.4 优化矢量表三电平DTC及其无速度传感器运行
7.4.1 DTC基本原理
7.4.2 矢量选择和切换
7.4.3 仿真结果
7.4.4 实验结果
7.5 离散空间矢量调制DTC及其无速度传感器运行
7.5.1 基本原理
7.5.2 矢量切换
7.5.3 仿真结果
7.5.4 实验结果
7.6 固定开关频率SVM-DTC及其无速度传感器运行
7.6.1 基本原理
7.6.2 基于FLC和SMC的新型S
7.6.3 仿真结果
7.6.4 实验结果
7.7 间接转矩控制及其无速度传感器运行
7.7.1 基本原理
7.7.2 仿真结果
7.7.3 实验结果
7.8 无速度传感器高性能电机闭环控制策略分析和比较
7.8.1 原理分析和比较
7.8.2 低速性能和动态性能实验结果比较
7.8.3 各种闭环控制总结
7.9 小结
参考文献
第8章 异步电机高性能变频器的研制及应用
8.1 无速度传感器通用变频器研制
8.1.1 控制系统设计
8.1.2 电机起动电流抑制
8.1.3 死区补偿
8.1.4 无速度传感器闭环运行
8.2 高性能高效率洗衣机变频器研制
8.2.1 变频驱动器硬件设计
8.2.2 变频驱动器软件设计
8.2.3 实验和测试结果
8.3 小结
参考文献
内容提要
无速度传感器技术和闭环高性能控制技术在变频调速中得到了广泛研究和应用，是现代交流传动系统的研究热点。本书以工业界应用为广泛的异步电机为对象，深入介绍了无速度传感器和高性能控制技术在异步电机变频调速系统中的理论研究和实际应用。对异步电机的各种高性能闭环控制策略和速度磁链估计方法进行了详细分析和实验验证，括电机参数自整定、直接矢量控制、间接矢量控制、定子磁场定向控制、直接转矩控制、间接转矩控制、开环速度磁链估计和速度自适应磁链观测器等等。
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无速度传感器控制：无速度传感器

（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。

无速度传感器控制：无速度传感器控制，中文例句，英文例句

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无速度传感器矢量控制三电平变频器

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Research on Speed Sensorless Vector Control of Induction Motor;

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基于MRAS的无速度传感器异步电机控制

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滑模控制PMSM无速度传感器矢量控制系统

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Optimal Torque Control System of Sensorless PMSM based on Sliding Mode Control

滑模控制的PMSM无速度传感器最优转矩控制

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The Research on Speed Sensorless Induction Motor Torque by Fuzzy Control;

无速度传感器感应电机转矩模糊控制的研究

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The Research on Speed Sensorless Vector Controlled Induction Motor Drives;

感应电机无速度传感器矢量控制系统的研究

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Speed-Sensorless Vector Control of Induction Motor based on DSP;

基于DSP的感应电机无速度传感器矢量控制

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Study on Speed Sensorless Vector Control System of Induction Motor;

感应电动机无速度传感器矢量控制系统的研究

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Study on speed sensorless for vector control system of induction motor;

无速度传感器感应电机矢量控制系统研究

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Analysis on Speed Sensorless Vector Control of an Induction Machine

感应电机无速度传感器矢量控制的研究

?2011 dictall.com

无速度传感器控制：永磁同步电机矢量控制到无速度传感器控制学习教程（PMSM）（一）

一个阶段的学习结束了，整理了之前的过程中的学习成果，已经过了工作的年纪，在这里稍微出一下自己做的一套永磁同步电机的教程，从基础的矢量控制，到应用性较强的MTPA、弱磁控制等，最后深入到无速度传感器的控制，搜集了三种无速度的方法，足够大家从基础到深入整个过程的学习。

相信学过电机控制的同学深有体会，电机控制是一个先难后易的专业类别。为了解决电机控制入门难的问题，我将自己从一知半解到现在的学习记录整理成如下七个部分学习教程。每个部分以相对应功能的Simulink仿真模型为核心，尽可能详细对过程中很小的但容易卡住的问题进行解释，作辅助理解文档方便大家进行学习。每个部分资料全都基于一个电机参数，是一个系统的学习教程，我有信心大家拿到这份教程，认真学习，一定能够走进电机控制的大门，并且掌握它。

注：资料仅供个人学习使用，请勿另作其他用途。

主要为目录如下：
第一部分：（基础入门一） ? ? ? ? ?  PMSM双闭环矢量控制仿真实现及其调参详解第二部分：（基础入门二） ? ? ? ? ?  基于模糊PI调节器的PMSM双闭矢量控制第三部分：（进阶提升一） ? ? ? ? ?  三闭环位置控制详解第四部分：（进阶提升二） ? ? ? ? ?  MTPA控制专题详解第五部分：（进阶提升三） ? ? ? ? ?  MTPA+弱磁 控制多方法实现详解专题第六部分：（提高：理论综合实验）模糊PI+MTPA+弱磁 控制多方法实现详解专题第七部分：（实践：芯片编程） ? ? ? 基于DSP的三闭环位置控制
? ? ? ? 每个部分资料，详细介绍~其中第一部分：PMSM双闭环矢量控制仿真实现及其调参详解适合作为基础入门，对整个控制框架作一个基础的了解，对坐标变换、PI调节器、SVPWM模块等模块有一个基础的理解，此部分应深入的探究，对后续的每个部分理解都有直接帮助，是后面所有部分的基础。 ?第二部分：基于模糊PI调节器的PMSM双闭矢量控制是在基础双闭环矢量控制优化了控制器，优化传统PI性能，有助于大家深入理解控制器在系统中的作用。第三部分：? 三闭环位置控制详解更改了控制目标，双闭环控制的速度，三闭环控制的位置，有助于大家学会如何通过手段实现目标的控制，后续无论实现转矩控制还是磁链控制都是同理。第四部分：MTPA控制专题详解是优化了系统效率，通过推导系统中电流和转矩的关系，选择最小的电流输出提升系统效率，有助于理解系统各物理量之间蕴涵的关系。第五部分：MTPA+弱磁 控制多方法实现详解专题是扩展了系统应用范围，将电机从额定转速应用范围，扩展到3~5倍转速范围应用，大大提升了系统的应用范围。第六部分：MTPA+弱磁 控制多方法实现详解专题就是将上述所有的过程结合起来进行一个综合应用，单个模块搭建相对容易，但是当多个功能共同实现时难度要大很多，这个部分有助于大家学会如何调试整个系统，统一调节管理各个模块之间协同工作，这是有实际意义的，基础掌握扎实后，做的最多的其实就是这个工作。第七部分：（实践：芯片编程）就是从理论到实际电机的实现过程了，将仿真中的模型，转化为代码在平台上跑出来，这是找工作或是学习理论的最终目标了。

第一部分：PMSM 双闭环控制系统仿真实现与调参详解
另外一些是对于初学者的，对于基础入门的FOC有点困难的同学，这部分由于之间给学弟补过课，所以写的比较的详细，有具体的调试过程和参数计算公式，以及一些我手写的推导过程，书籍推荐资料等。文档内公式和VISO图什么的都比较完全，可以直接复制粘贴到论文和演讲PPT中，对于做课程设计和毕设的同学而言是比较好的资料。

第二部分：基于模糊PI调节器的PMSM双闭环控制实现与分析详解（双闭环SVPWM的优化）

此部分是在基础的双闭环控制的基础上进行的深入研究，有可能对于一些同学或者学校来说，只是纯粹的双闭环还无法满足老师的要求，增加模糊PI调节器，这种自整定调节器，不仅能够有效解决双闭环控制中定速度环PI调节器参数在高速和低速的不通用问题，还能提高理论的深度和广度，模糊PI调节器是一个非常值得深入研究的智能控制方式，有需要的同学或者只是想讨论的都可以加我。

第三部分：矢量控制提升——三闭环位置控制详解

此部分是对一种不同控制目标的控制策略——三闭环位置控制进行专题详解。

文档具备以下内容：

三闭环位置控制仿真搭建过程 + 三闭环位置控制仿真位置控制原理推导及其解释重点：位置环+转速环+电流环PI调节器设计与调试过程波形记录及其分析参考论文三闭环提升：加入前馈控制器仿真+搭建过程

文档主要介绍了三闭环位置控制具体的实现过程，详细介绍了三闭环位置控制的基本原理及其与双闭环之间的不同之处。在公式推导与双闭环的基础上，详细介绍了三闭环位置控制在simulink内的搭建过程。本文档除了以上内容，最重要的是详细介绍了三个环也就是三个调节器的理论设计及其调试过程，我相信搭建过的同学知道，这是一个复杂的过程，需要一些调参的经验和时间，所以三环的每个环我都把理论设计和调参过程以单独的文档记录下来，以供同学们能够了解其中来由，而不是一个仿真。最终对三闭环也进行了一个提升，加入了前馈控制器。具体如下图

第四部分：矢量控制提升——MTPA控制专题详解

此部分是对基于id=0的双闭环矢量控制的一种优化提升的控制策略——MTPA控制的专题详解。

文档具备以下内容：

MTPA控制仿真搭建过程+MTPA+对比的id=0仿真MTPA公式推导+原理解释PI调节器设计与调节过程参考论文波形记录及其详细分析（对比分析MTPA效果）

文档主要以双闭环为基础介绍了一种对于凸极性电机而言更加优越的控制策略——MTPA控制，详细的介绍了MTPA控制的基本原理和公式推导过程，在公式推导的基础上，以独立的文档讲解MTPA控制器在simulink内的搭建实现过程。另外关键的PI调节器的参数，也以一个专门的文档记录其理论设计过程，与根据波形现象调节参数的过程，可以有助于大家深入理解理论的同时，能够结合仿真模型的结果进行调参。最后波形的分析，着重分析MTPA与id=0的效果对比，从现象阐述为什么MTPA可以实现电流利用率提升的问题。

第五部分：MTPA+弱磁 控制多方法实现详解专题
此部分将MTPA和弱磁控制结合，在基础MTPA控制的基础上，实现了直接计算法（公式法）和变交轴电压单电流调节器弱磁控制方法，从基础的超前角弱磁——公式法——变交轴电压单电流调节器法逐步深入，且在实现弱磁的基础上，持续优化系统的动态性能，其中变交轴单电流调节器法动态性能最为优越。

第六部分：基于模糊PI调节器的永磁同步电机MTPA+弱磁控制实现与分析详解
此部分相当于时上面双闭环控制、MTPA、弱磁控制和模糊PI的综合设计。如果只是单个实现一个功能其实是相对简单的，如果想要将这些东西全结合在一起，需要同学们具备比较深厚的基础，如果老师上来就让你做这个，可能就无从下手，所以我也在此把这些内容整合在了一起，我做出来了之后也是非常值得庆祝了一番，对此方面有兴趣的可以找我探讨。

第七部分：基于DSP的三闭环位置控制程序
第二部分是一个基于DSP的位置控制三闭环控制程序，且已在实际平台上验证了可行性。程序内部注释较多，CLAKR变换模块、PARK变换模块、SVPWM模块、转速调节器PI、位置调节器PI和电流环PI调节器，都有独立的算法模块。即使芯片不是DSP，里面的算法都是源码，移植起来比较方便。

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上述内容主要针对有感控制进行解释，下面内容主要针对无感控制。
永磁同步电机矢量控制到无速度传感器控制学习教程（PMSM）（二）
基础控制策略学习完成后，接下来就是深入到无速度传感器的控制，在此搜集了三种无速度的方法，分为滑模法、模型参考自适应法、脉振高频注入法，此三种方法涵盖了永磁同步电机高速区和低速区的无感控制策略，足够大家从基础到深入对无感控制整个过程的学习。

主要为以下顺序：
第八部分：简略的双闭环矢量到无速度传感器控制教程第九部分：无速度传感器控制——模型参考自适应控制实现与详解第十部分：无位置传感器控制——滑模观测器无位置控制详解第十一部分：无速度传感器控制——脉振高频注入（低速）
教程详细介绍如下，

第八部分：简略的双闭环矢量到无速度传感器控制教程
这个部分的教程呢其实对有一定基础的同学较为适合，解释和辅助文档较少，但是仿真较多，参考论文较多。每个部分仿真都是我验证过的，如果有需要基础知识框架的同学以这个文档进行学习，需要对电机控制世界有个宏观体会，这个其实也是较为方便，不需要入手那么多复杂的。

总的来说，仿真的分为两类，

第一类，id=0矢量控制，基于矢量控制的MTPA，基于矢量控制的弱磁控制，基于矢量控制的三闭环控制。第二类，无速度传感器，滑膜控制，模型参考自适应控制，高频注入控制。
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第九部分：无速度传感器控制——模型参考自适应控制实现与分享详解
在基础的控制理论得到夯实之后，可以试着进军无速度控制领域，对于无速度控制，模型参考自适应是一个非常好的入门方法，可以让你对如何实现无速度传感器控制的概念有一个基本的了解，所以我做了一个模型参考自适应详解供大家打基础。需要深入探究无速度控制的同学建议以此方法入门，然后深入了解其他方法，进军低速域高速域。基于数学模型的注入法，基于现代控制理论的各种观测器法都是解决无速度问题的深层次控制理论，希望大家加油，我也在往这方面努力。

最近准备把之前未整理出来的专题补上。拿到资料的同志们对我提出了非常宝贵的建议，大家都会想要从初始开始到结果，系统且完整的掌握知识，因此对自己的资料进行了一些偏向性的更改，对原理推导过程以及仿真搭建过程更详细的阐述。资料还在逐步的扩展中，还请大家多加支持，多加指正，我还会继续更新，感谢大家！！！

第十部分：无位置传感器控制——滑模观测器无位置控制详解
此部分是对一种基础的无位置传感器控制方法——滑模观测器（SMO）专题进行讲解。

文档内具备以下内容：

滑模观测器仿真搭建过程+SMO仿真滑模观测器公式原理推导解释（手写）滑模参数与双闭环PI参数设计与调节过程参考论文电机基本参数说明波形记录及其简要分析
文档内较为详细的介绍了滑模观测器的数学原理，以及滑模观测器模块的仿真搭建过程，这个过程以一个文档的形式单独记录下来。另外关键的PI调节器与滑模观测器的参数，也以一个专门的文档记录其理论设计过程，与根据波形现象调节参数的过程，可以有助于大家深入理解理论的同时，能够结合仿真模型的结果进行调参，深入的理解整个系统各个物理量之间的内在联系。另外，将滑模观测器封装为mask模块，可以在换个电机时，外部更改即可。

第十一部分：低速无速度传感器控制——脉振高频注入
脉振高频电压注入法是指在估计的同步旋转坐标系的直轴上（也就是d轴）注入高频正弦电压，所以注入信号在静止坐标系中是一个脉振的高频电压信号。注入后，对交轴高频电流进行调制解调，得到转子位置和速度信息。

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