无刷双馈电机滑模变结构直接转矩控制

针对无刷双馈电机直接转矩控制系统磁链和转矩脉动大的问题,引入滑模变结构控制策略.以转矩和磁链两个滑模控制器来代替传统直接转矩控制中的两个滞环控制器,电压矢量开关的输出采用空间电压矢量PWM调制的方法,保证了逆变器开关频率恒定,应用指数趋近率方法设计滑模控制器,由Lyapunov方法求得相应的滑模变结构控制律,建立了MATLAB/Simulink环境下直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果表明,新型控制方案能有效减小转矩脉动,改善定子磁链和电流波形,同时仍可保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的优点,提高系统的稳定性和鲁棒性.     

基于空间矢量调制的直接转矩控制

针对传统的直接转矩控制存在较大的转矩和磁链脉动问题,提出了一种基于空间矢量调制的直接转矩控制策略。该控制策略采用磁链、转矩PI控制器代替传统直接转矩控制系统中的滞环比较器,以空间矢量脉宽调制代替电压矢量开关表合成电压矢量,来补偿磁链误差和转矩误差,达到消除滞环脉动的目的。Matlab/Simulink仿真结果表明,基于空间矢量调制的电动机控制系统相对于传统的直接转矩控制系统,磁链轨迹更接近圆形,转矩、磁链和电流响应脉动更小。     

磁链跟踪PWM感应电机矢量控制系统

PWM调制方式及控制器参数对感应电机矢量控制系统性能有较大影响,使电机在低速时电流脉动和转矩脉动较大。以磁链、转矩闭环的电机矢量控制方法为基础,提出了磁链跟踪控制(Space Vector PWM,SVPWM)的感应电机矢量控制系统仿真模型及低速变控制器参数的控制方法,高度模拟实际系统,并考虑逆变器死区时间的影响,在不同的调速范围下,进行了系统性能分析。在转子磁链定向准确,转子磁链构造准确的前提下,仿真结果表明磁链跟踪控制的矢量控制系统跟踪磁链为准圆形,在低速下,电机电流脉动和转矩脉动都比较小,使系统能够稳定运行,对于解决感应电机高性能调速的低速问题给出了可行的途径。     

基于滑模与自适应观测器的感应电机非线性控制新策略

提出一种结合滑模变结构和自适应观测技术的感应电机非线性控制新方法. 以定子电流与定子磁链为状态变量建立感应电机模型, 采用非线性分析方法建立转矩与磁链误差方程, 使用自适应滑模技术设计转矩与磁链控制器, 推导出定子电压控制量. 基于模型参考技术设计自适应观测器, 向控制器提供准确的转速辨识与磁链观测值,并给出了控制系统的稳定性证明. 该方法具有转矩脉动小、定子磁链畸变不明显的优点, 低速时也具有良好的控制性能, 且对参数与负载变化有较强的鲁棒性. 仿真与实验结果证明了该控制策略的正确性与有效性.     

一种改进的异步电动机直接转矩控制方法

针对传统异步电动机直接转矩控制方法转矩及磁链脉动大、开关频率不固定的缺点,提出了一种改进的异步电动机空间矢量调制直接转矩控制方法。该方法通过转矩角闭环控制实现定子磁链幅值和相角的解耦,从而获得参考电压空间矢量,实现对磁链误差和转矩误差的控制。仿真结果表明,该方法有效地克服了传统直接转矩控制方法的缺陷,获得了良好的动态响应性能。     

基于RBF神经网络监督的电动机直接转矩控制系统设计

针对矿井输送机在低速运行时电动机转矩脉动较大的问题,在传统电动机直接转矩控制系统的基础上,采用RBF神经网络监督控制器代替PID控制器。仿真结果表明,基于RBF神经网络监督的电动机直接转矩控制系统能有效改善磁链波形,降低电动机转矩脉动。     

线性-滑模变结构的IPMSM直接转矩控制研究

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)直接转矩控制系统的动态品质及鲁棒性,使系统在暂态、稳态过程中具有更优良的特性,提出了将直接转矩控制与线性-滑模变结构控制相结合的策略,分别采用转矩、磁链线性(PI)-滑模控制器取代了传统直接转矩控制中的滞环或PI控制器,该控制器分别根据转矩、磁链给定量与反馈量的误差动态调节平衡增益,使其实现线性控制与滑模开关控制的平衡关系,满足系统的控制需求。理论分析及实验结果表明,这种控制策略可极大地减小了磁链及转矩脉动,增大了调速范围,同时仍保持直接转矩控制固有的转矩快速响应特征,在负载恒定或突变条件下系统具有快速跟踪、鲁棒性强的优点,有效改善了系统的动、静态运行性能。     

基于滑模控制的PMSM直接转矩控制系统的研究

传统的直接转矩控制采用六区间的圆形磁链控制,转矩脉动大,控制性能较差,而且考虑定子电阻压降的影响时,其区间选择存在缺陷。针对以上问题,文章提出了基于十二电压空间矢量的直接转矩控制策略,建立了永磁同步电动机的十二电压空间矢量直接转矩控制系统,制定了相应的开关原则,并采用滑模变结构控制策略设计速度调节器,取代传统的PI调节器,以增强系统的抗干扰和抗参数摄动的鲁棒性。仿真结果表明,该系统的定子磁链和转矩脉动较小,系统动、静态响应良好。     

异步电动机模糊直接转矩控制系统改进研究

在传统的异步电动机直接转矩控制中,因开关管的工作频率限制,滞环控制器的滞环宽度不能设置太小,因而不可避免地产生较大转矩脉动。针对该问题,提出采用模糊控制器取代滞环比较器,依据同一电压空间矢量在不同磁链角范围对磁链和转矩的不同影响建立改进的模糊规则表,并采用最大隶属度平均法进行解模糊。Matlab/Simulink仿真结果表明,所提出的模糊控制方法可以得到较小的转矩脉动和较好的系统动态性能。     

无刷双馈电机的模糊占空比直接转矩控制

针对无刷双馈电机在采用传统直接转矩控制方法时存在转矩和磁链脉动大等问题,对无刷双馈电机内部电磁关系、传统直接转矩控制产生脉动的原因进行了分析。在传统直接转矩控制中,当磁链所处位置不同时,所选电压矢量对转矩及磁链幅值的影响也不同。在此基础上,提出了一种基于模糊占空比调制的直接转矩控制策略,并制定了相应的模糊控制规则。将电磁转矩偏差、磁链幅值偏差及磁链角所处位置模糊化后送入模糊控制器,根据制定的模糊控制规则,确定一个控制周期内有效电压矢量的占空比;通过有效电压矢量与零矢量的不同作用时间来减小直接转矩控制时的转矩与磁链脉动。试验结果表明,基于模糊占空比调制的直接转矩控制方法在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能够有效减小转矩脉动与磁链脉动,改善了无刷双馈电机直接转矩控制的性能。     

模糊滑模控制和负载转矩补偿的异步电动机直接转矩控制

针对异步电动机(IM)转矩脉动以及抗干扰能力差的问题,设计了基于模糊滑模控制(FSMC)与负载转矩补偿的新型直接转矩控制(DTC),取代传统PID速度调节器的是一种滑模控制器.为解决滑模控制器中负载转矩脉动的问题,用模糊逻辑控制器取代了传统滑模控制律中的不连续部分,可以明显降低异步电动机在低速运转时的转矩脉动.提出了一种负载转矩观测器来估计未知的负载转矩.负载转矩观测器用来估计负载转矩扰动,估计作为速度环的前馈补偿.仿真结果表明:在低速负载转矩扰动时,该设计具有更好的动态响应和速度性能、更高鲁棒性和更强的抗干扰能力.     

工程无PG式永磁同步电动机DTC系统

针对目前永磁交流同步电动机(PMSM)的直接转矩控制(DTC)系统中存在的低速平稳性差、转矩脉动大,及无速度传感器(PG)式系统精度低等问题,提出采用滑模变结构调节器取代现有的转矩与磁链调节器以提高转矩与磁链的控制性能,并提出一种在电机轴侧用一只接近开关(IP/R)取代PG,利用电机自学习阶段接近开关输出的脉冲频率信号...     

基于永磁同步电机的新型直接转矩控制策略研究

传统直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)策略在永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)中应用时出现转矩和磁链脉动较大的现象。对此,提出了一种新型DTC策略,将改进后的滑模控制(Sliding Mode Control,SMC)器引入到PMSM的DTC中,该滑模控制器利用边界层思想和超螺旋算法相结合而设计,取代传统DTC中原有的Bang-Bang控制器(也称滞环控制器)。仿真和实验一致表明,转矩和磁链的脉动现象在新型DTC策略下得到了有效抑制,同时系统的响应速度更快且鲁棒性强。     

基于高阶滑模速度控制器的异步电机模型预测转矩控制

针对三相异步电机驱动系统,提出一种基于高阶滑模速度控制器的模型预测转矩控制策略.为了降低负载扰动对系统运行性能的影响,设计一种基于二阶Super-Twisting滑模技术的速度环控制器,以代替传统PI速度控制器,并应用Lyapunov稳定性理论对其稳定性和鲁棒性进行分析,得到使速度控制系统收敛的参数范围.为了提升转矩控制精度,基于异步电机的数学模型,采用模型预测转矩控制理论,以转矩和定子磁链为控制目标设计评价函数,得到最优输出电压矢量驱动电机运行.仿真结果表明,所提出的控制方法能有效提升系统对负载扰动的鲁棒性,并有效降低转矩波动,使电机具有良好的动态和静态运行性能.     

Improving asynchronous motor speed and flux loop control by using hybrid fuzzy-SMC controllers

This paper presents a new method combining sliding mode control (SMC) and fuzzy logic control (FLC) to enhance the robustness and performance for a class of non-linear control systems. This fuzzy sliding mode control (FSMC) is developed for application in the area for controlling the speed and flux loops of asynchronous motors. The proposed control law can solve those problems associated with the conventional control by sliding mode control, such as high current, flux and torque chattering, variable switching frequency and variation of parameters, in which a robust fuzzy logic controller replaces the discontinuous part of the classical sliding mode control law. Simulation results of the proposed FSMC technique on the speed and flux rotor controllers present good dynamic and steady-state performances compared to the classical SMC in terms of reduction of the torque chattering, quick dynamic torque response and robustness to disturbance and variation of parameters.     

基于模糊滑模控制器和两级滤波观测器的永磁 同步电机无位置传感器混合控制

针对传统带有滑模观测器的永磁同步电机控制系统中的转矩脉动大、抖振明显、反电动势估计精度差等 问题, 在速度环提出了基于双曲正弦函数的新型趋近率, 结合模糊控制思想对趋近率参数实现自整定, 设计了一种 基于新型趋近率的模糊积分滑模速度环控制器; 同时, 在滑模观测器中提出基于变截止频率低通滤波器和修正反 电动势观测器的两级滤波结构来抑制反电动势中的高频分量和纹波分量, 并对转子位置进行合理补偿, 设计了两级 滤波滑模观测器; 通过Lyapunov判据对本文提出的控制策略的稳定性进行了推导证明. 仿真结果表明, 与传统滑模 观测器相比, 本文控制器可使电机在启动和受到外部扰动时系统响应良好.     

基于自回归小波神经网络的感应电动机滑模反推控制

为了提高感应电动机控制的鲁棒性, 提出了一种新颖的感应电动机解耦模型. 基于感应电动机的解耦模型, 利用滑模控制和反推控制设计电动机的虚拟转矩和磁链电压控制器. 滑模开关增益的大小是造成系统抖振的关键, 采用自回归小波神经网络(Self-recurrent wavelet neural networks, SRWNN)在线估计滑模开关增益的大小可以有效降低滑模控制造成的抖振. 仿真结果表明基于SRWNN在线估计滑模开关增益的滑模反推控制方案可以有效提高感应电动机控制的鲁棒性, 同时降低了滑模控制造成的抖振.     

磁悬浮开关磁阻电机的自适应终端滑模控制

为解决磁悬浮开关磁阻电机受到外部环境未知干扰、内部参数摄动等不确定因素带来的影响,提出一种基于自适应终端滑模控制器的直接瞬时转矩及直接悬浮力控制策略.首先,对电机的数学模型进行分析并建立状态方程,采用直接瞬时转矩控制与直接悬浮力控制方法,以减小系统脉动;其次,设计非奇异终端滑模面,避免常规终端滑模控制中的奇异问题,并引入自适应律,结合终端滑模控制器以抑制不确定因素的干扰,保证系统的快速收敛、强鲁棒性;最后,与传统滑模控制器方法进行对比,验证该方法的有效性.仿真结果表明,所提出方法能迅速精准跟踪控制系统的转速及位移,有效提升状态收敛速度,抗扰能力强,具有良好的动态性能.     

Fuzzy logic controller and cascade inverter for direct torque control of IM

In this paper, a five-level cascaded H-bridge multilevel inverters topology is applied on induction motor control known as direct torque control (DTC) strategy. More inverter states can be generated by a five-level inverter which improves voltage selection capability. This paper also introduces two different control methods to select the appropriate output voltage vector for reducing the torque and flux error to zero. The first is based on the conventional DTC scheme using a pair of hysteresis comparators and look up table to select the output voltage vector for controlling the torque and flux. The second is based on a new fuzzy logic controller using Sugeno as the inference method to select the output voltage vector by replacing the hysteresis comparators and lookup table in the conventional DTC, to which the results show more reduction in torque ripple and feasibility of smooth stator current. By using Matlab/Simulink, it is verified that using five-level inverter in DTC drive can reduce the torque ripple in comparison with conventional DTC, and further torque ripple reduction is obtained by applying fuzzy logic controller. The simulation results have also verified that using a fuzzy controller instead of a hysteresis controller has resulted in reduction in the flux ripples significantly as well as reduces the total harmonic distortion of the stator current to below 4 %.     

永磁同步电动机高精度调速系统研究

给出了一种计量用途的永磁同步电动机高精度调速系统控制策略.系统采用基于磁通轨迹法的他控式变频调速方案,以磁链多边形尽量逼近理想磁通圆为目标,并考虑低速转矩脉动、高速实时性和开关元件的工作频率限制等约束条件,通过采用分段同步控制方式,在不同的频段采用不同的磁链多边形边数,使系统获得了优异的转速精度指标.实验表明,该控制策略设计合理,在转速范围全频段的转速精度优于0.5 r/min.