永磁同步电机无传感器控制的软开关滑模观测器

针对滑模观测器估计中存在的抖振问题,采用边界层可变的正弦型饱和函数替代传统开关函数,提出了一种用于永磁同步电机无传感器控制的软开关滑模观测器。为了确定不同饱和函数的收敛速度,定义等效收敛区间,通过正弦型饱和函数边界层内的滑模状态表达式推导其等效收敛时间,并与现有初等、终端滑模型和双曲正切型饱和函数进行了对比。为扩大滑模观测器的速度适用范围,确定了开关增益的转速自适应律。利用锁相环方法提取转子位置与速度信息,解决由滤波器引起的相位误差。通过仿真分别分析了饱和函数类型和开关增益、等效收敛系数及边界层厚度等系数对估计精度与收敛时间的影响,验证了正弦型饱和函数的有效性。实验结果表明,正弦型软开关滑模观测器能够准确地观测出转子速度和位置,并很好地消除了估计结果的抖振。     

飞轮储能系统能量回馈的精确小信号建模及控制器设计

无刷直流电机驱动的飞轮储能系统可用于平滑风力发电的输出功率，其能量回馈可通过由半桥调制方法构成的Boost电路来实现。本文建立了这类飞轮储能系统能量回馈时的平均值模型，分析了多个物理量对直流母线电压的影响。基于系统的非线性特性，建立了静态点附近的精确线性化小信号模型，得到开关占空比、绕组电动势和系统能量状态对直流母线电压的传递函数。根据电压反馈环开环传递函数的Bode特性选择电容值，确定滞后超前串联补偿类型并简化为带惯性的PID补偿，给出控制器参数确定方法。采用Matlab/Simulink对含无刷直流电机驱动的飞轮储能系统的风力发电系统进行了仿真研究，结果表明，所设计的控制器可使直流母线电压基本保持额定值，从而提高了飞轮储能系统能量回馈的稳态和动态特性。