高稳高效无位置传感器永磁同步电机控制方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51807074
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    27.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0703.电机及其系统
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Permanent Magnet Synchronous Motor (PMSM) sensorless control technology which has the advantage of simple maintenance and environmental adaptability is developing rapidly has been wildly used. But it also have two key issues, first, the existing technology can only realize the 180% rated torque with load starting and anti-load disturbance, it doesn’t play the advantage of PMSM and have to amplify the motor power; second, at high speeds section above 10 Hz, the angle estimation error of existing method causes the greatly reduce of motor operation efficiency, the efficiency of energy saving is seriously affected. This project will carry out the following work in response to the above problems: In order to improve the starting torque and anti-disturbance ability, This project studies the failure mechanism of single high frequency signal injection method, proposes a new low speed control method for multi-high frequency signal injection based on fixed-frequency rotating coordinate system, and achieves 220% of the load start and anti-load disturbance. To enhance energy efficiency, this project studies the convergence rule and the error mechanism of the quasi-sliding mode observer in the high speed control scheme, proposes a new type of quasi-sliding mode observer based on special PI regulator, and increases the operation efficiency by more than 5%. The application of method mentioned above to sensorless control will achieve high stability and high efficiency in different speed range. It is of great academic significance and application value for the research of new PMSM sensorless control technology.
无位置传感器PMSM控制技术因维护简单,环境适用性强等优点被广泛应用,但仍存在两方面关键问题:现有技术仅能实现180%额定转矩的带载启动和抗负载扰动,无法有效发挥PMSM高启动转矩的优势,不得不放大电机功率;在10Hz以上的高转速段,现有方法角度估算误差造成电机运行效率大幅降低,节能效果受到严重影响。因此,本申请拟展开以下研究:为提升启动转矩和抗扰能力,研究单一高频信号注入方法重载启动的失败机理,提出基于定频旋转坐标系的新型复合高频信号注入低速控制方法,实现220%的带载启动和抗负载扰动;为提升节能效果,研究高转速控制方法中准滑模观测器的收敛规律和误差机制,提出基于特殊PI调节器的新型准滑模观测器,将运行效率提升5%以上。将上述方法用于无位置传感器PMSM调速控制,将在不同转速范围实现高稳定性和高效率,对于新型无位置传感器PMSM控制方法的研究具有重要学术意义和应用价值。

结项摘要

永磁同步电机具备高功率密度、高效率和良好的动态性能,它作为动力单元可广泛应用与民用、工业和军事领域。为了实现永磁同步电机控制可靠控制,转子角度不可或缺,电机通常会安装传感器来获取转子的位置和速度信息。然而,成本、结构、应用环境等因素制约来传感器的使用,同时传感器自身缺陷也会造成装备本身的可靠性能下降。因此,无位置传感器永磁同步电机控制技术的应用越来越广泛,突破了传感器带来的限制,扩展了同步电机的应用范围,掀起了电动汽车、水泵、空压机、直驱主轴等行业的技术革新和产品换代浪潮。. 目前,同步电机无位置传感器控制技术已基本实现并获得部分应用,但仍存在低速靠扰性能不足、高速效率有待提升等问题。本项目针对这些缺陷展开研究,采用复合频率注入信号替换传统的单一频率注入信号,彻底取消了存在稳定性缺陷的PLL环节,增强了低速控制方案的稳定性和抗扰性;提出基于PI调节器的Q-SMO高速控制方案,构建反馈回路和PI调节器,改善SMO观测器线性区的收敛特性,提升角度辨识精度和高速运行策略;提出具备创新性的基于双步预测控制的同步电机高速控制方案(Two-Step Continuous-Control Set Model Predictive Current Control TS-CCS-MPCC),利用k 和k-1拍电流电压信息补全预测模型,并利用补全模型预测k+1拍的输出电压,实现响应更快、效率更高的高速控制方案;最终形成了一套完整的永磁同步电机无位置传感器全速度控制方案。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
Restart strategy for sensorless PMSM drive system based on zero-voltage vector
基于零电压矢量的无传感器PMSM驱动系统重启策略
  • DOI:
    10.1049/iet-epa.2020.0347
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IET Electric Power Applications
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    陈宝;沈安文;李培鹤;罗欣;许桑;徐金榜
  • 通讯作者:
    徐金榜
Two-Step Continuous-Control Set Model Predictive Current Control Strategy for SPMSM Sensorless Drives
SPMSM 无传感器驱动器的两步连续控制集模型预测电流控制策略
  • DOI:
    10.1109/tec.2020.3014308
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Energy Conversion
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Xin Luo;Anwen Shen;Qipeng Tang;Jiachen Liu;Jinbang Xu
  • 通讯作者:
    Jinbang Xu
A Compensation Strategy of Flux Linkage Observer in SPMSM Sensorless Drives Based on Linear Extended State Observer
基于线性扩展状态观测器的SPMSM无传感器驱动磁链观测器补偿策略
  • DOI:
    10.1109/tec.2021.3114283
  • 发表时间:
    2022-06
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Energy Conversion
  • 影响因子:
    4.9
  • 作者:
    Baiqiang Yu;Anwen Shen;Bao Chen;Xin Luo;Qipeng Tang;Jinbang Xu;Mingfu Zhu
  • 通讯作者:
    Mingfu Zhu
Second Harmonic Seamless Splicing Technique Based on Maximum Active Voltage Vector for Online MTPA Tracking Control of SynRM
基于最大有功电压矢量的SynRM在线MTPA跟踪控制二次谐波无缝拼接技术
  • DOI:
    10.1109/tie.2021.3116578
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Industrial Electronics
  • 影响因子:
    7.7
  • 作者:
    Qipeng Tang;Baiqiang Yu;Pan Luo;Xin Luo;Anwen Shen;Yanghong Xia;Jinbang Xu
  • 通讯作者:
    Jinbang Xu

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  • 作者:
    刘泽超;罗欣;张一敏;毛衍伟;董鹏程;张文华;杨啸吟;梁荣蓉
  • 通讯作者:
    梁荣蓉

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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