直流无刷电机换向转矩脉动抑制研究

为了解决直流无刷电机换向过程中转矩脉动较大的问题,提出了一种优化的脉冲宽度调制方法.为了分析直流无刷电机运行时脉冲宽度调制方法对电机换相转矩的影响,在理论上,从直流无刷电机方程入手,推导了直流无刷电机换相时的电磁转矩大小,分析了产生换相转矩的原因.针对使用传统脉冲宽度调制方法时电机转矩脉动较大的缺点,提出了一种新的脉冲宽度调制方法PWM-ON脉冲宽度调制.并从理论上证明了在直流无刷电机控制中,所提出的PWM-ON脉冲宽度调制方法产生的转矩脉动相比较小.在试验中使用了基于TMS320LF28016芯片的具有高可靠性与高灵敏性的DSP控制系统,通过实验证明,所提出的脉冲宽度调制方法有效地抑制了直流无刷电机换相时的转矩脉动.     

基于SVPWM及ADRC算法的无刷电机转矩脉动抑制控制系统研究

针对无刷电机运行过程中的转矩脉动,提出了采用空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse WidthModulation,SVPWM)及自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)的无刷电机转矩脉动抑制控制系统,并在Simulink中建立了基于SVPWM、ADRC算法的无刷电机控制器仿真模型,仿真结果表明,以上两种算法可以有效解决转矩脉动的问题.     

多电飞机开关磁阻电机转矩控制系统研究

针对传统控制方式下开关磁阻电机(SRM)转矩脉动大的问题,采用了基于瞬时转矩控制的SRM转矩控制系统,通过模糊控制策略与重叠换相法来抑制转矩脉动。经模糊自适应PID进行速度控制并产生参考转矩,再由转矩分配函数给出相应的各相瞬时转矩,可求得各相瞬时电流,通过瞬时电流跟踪控制使电机电流跟踪,完成电机的转矩控制。并根据多电飞机(MEA)高压直流(HVDC)电源系统的发展需求,建立了270VDC、60KW的SRM转矩控制系统仿真模型,仿真结果表明,相对于传统的平均转矩控制方式,控制系统可以有效减小转矩脉动。     

无刷双馈电机模糊直接转矩控制系统研究

针对传统直接转矩控制方法控制无刷双馈电机(BDFM)存在的转矩脉动大、开关频率不固定等问题,提出了一种基于DSP的模糊直接转矩控制策略。利用模糊控制系统设计软件Win FACT进行了模糊控制器设计,并将其转换为C程序代码后移植到DSP中,实现了无刷双馈电机模糊直接转矩控制系统的软、硬件设计。试验结果表明,该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,改善直接转矩控制的性能。     

直流无刷电机位置跟踪伺服系统设计与仿真

为了设计高精度的直流无刷电机伺服控制系统,性能优良的位置跟踪控制器是其重要保障.基于直流无刷电机的工作原理.运用Matlab模糊工具箱建立其自动位置跟踪控制系统的计算机仿真模型,系统的电流和速度环采用Pl控制,结合PID控制和模糊控制设计了系统位置环的模糊PID控制器.数字仿真结果表明,模糊PID控制的动静态特性优于传统单一的PID控制,对设计性能优良的直流无刷电机控制器具有借鉴意义.     

基于转矩分配的开关磁阻电机模糊PI控制系统

针对开关磁阻电动机调速系统显著非线性造成固定参数在常规控制下不能很好适应工况变化以及转矩脉动比较大的问题,设计了基于转矩分配的模糊PI控制器来实现参数在线优化调整,提高系统动态响应,并抑制转矩脉动。仿真结果表明,该系统具有良好的动、静态性能,能有效减小转矩脉动。     

开关磁阻电动机控制器的设计与实现

文中设计了一个用于抑制转矩脉动的开关磁阻电动机控制系统模型，采用DSP芯片实现开关磁阻电动机控制系统，有效地抑制转矩脉动，给出了软件和硬件系统的结构及工作流程，介绍了本设计在实现全数字化以及提高系统实时控制方面采用的关键技术，通过数字仿真实验，证实了本设计能有效地抑制了转矩的脉动，而且具有期望的瞬态响应特性。     

基于ARM的无刷直流电机控制系统的设计

为了满足对无刷直流电机快速、平稳、准确调速的要求,设计了一种以Cortex_M3内核为平台的无刷直流电机(BLDC)控制系统,并实现了该控制系统的硬件及软件部分。运用操作系统Free RTOS实时调度任务,采用速度、电流双PID控制算法,形成无刷电机的双环实时控制。为了更加有效地降低转矩脉动,实现了一种12扇区无磁链观测的二三导通模式直接转矩控制。试验结果证明,该控制系统响应速度快、调速范围广且精度高、性能稳定可靠、成本和功耗皆低,应用前景十分广泛。     

模糊神经网络在直接转矩控制系统中的应用

本文针对基于直接转矩控制的异步电动机运行时存在较大的电流及转矩脉动问题,提出了利用神经网络建立直接转矩控制系统的定子磁链观测器,并引入模糊控制算法,用较少的模糊规则实现磁链误差、转矩误差和磁链角对逆变器开关状态的控制,并通过仿真实验验证了该设计的有效性,实验结果表明该调速系统具有良好的动态性能和稳态性能.     

无刷直流电机磁场定向控制策略研究与实现

针对目前存在的无刷直流电机转矩脉动这一突出问题,介绍了无刷直流电机转矩脉动及抑制机理,提出采用磁场定向控制策略,以降低无刷直流电机的转矩脉动.给出了控制策略及实现方法,并建立系统仿真模型,将基于磁场定向控制与传统方波线电压控制的控制系统进行对比仿真研究,仿真表明基于磁场定向控制的无刷直流电机控制系统性能更好,转矩脉动更小.以STM32F103B为核心设计了磁场定向控制无刷直流电机控制系统,实测的电机相电流为近似正弦波,转速波动小,电机运行平稳.     

无刷直流电机转矩脉动抑制研究

在电力电子技术发展的研究中,无刷直流电机系统具有转矩电流比高、转速高、动态性能好、可靠和易于控制等优点,在中小功率驱动场合应用广泛;但缺点是换相转矩脉动大,一定程度上制约了无刷直流电机的应用。为提高电机精度和稳定性,针对无刷直流电机换相转矩脉动的问题,采用补偿方法,分析了HPWM-LON调制方式对无刷直流电机换相转矩脉动的影响,提出了一种直接面向转矩脉动的补偿方法,建立了Psp ice仿真模型,通过对仿真结果的分析和比较,得出了这种转矩脉动补偿方法能有效的抑制转距的脉动,提高性能精度,消除了转矩脉动产生的噪音。     

无刷直流电机转矩脉动的机理及仿真分析

无刷直流电机(BLDCM)以其体积小、可靠性及效率高和其输出转矩大的特性在机器人、精密仪器设备等很多领域中得到了广泛的使用,但其固有的电磁转矩脉动却也限制了其应用的范围,这也是对其研究的重点和难点.介绍了无刷直流电机转矩脉动的成因,并对4种PWM调制方式下产生的转矩脉动进行分析得出最佳的控制方案,最后利用Matlab/Simulink进行建模仿真,对分析结果进行了验证.     

无刷直流电动机动态性能分析

针对无刷直流电动机实际运行过程中存在的脉动和非平滑现象,基于内部结构特征和工作原理,研究了无刷直流电动机的运动特征和动态特性.从电机齿槽结构、绕组形式、转子位置、换相过程等方面分析了气隙磁场分布特征和对相电流、反电动势波形的关联作用,阐述了造成转速变化和产生脉动转矩的影响机理,讨论了单闭环控制与双闭环控制方式下的电机运行特性.通过搭建系统仿真模型,获得了空载启动、突加负载、变转速等控制要求下电机转速、定子电流和转矩的运行曲线和变化规律.理论分析和仿真实验均有效地阐明了无刷直流电动机的动态性能.     

Commutation Torque Ripple Suppression in Three Phase Brushless DC Motor Using Open-end Winding

Three phase brushless DC motor has the characteristics of high power density, simple structure and excellent speed regulation performance, which is widely used in the field of electric drive. Open-end winding brushless DC motor has no neutral point, and each phase winding is electrically isolated, which can realize the independent control of each phase winding. Compared with Y-connected brushless DC motor, the open-end winding brushless DC motor has a wider range of speed regulation under the same voltage, and has certain fault-tolerant performance, which is suitable for the application of low voltage and large current. Compared with the multiphase fault-tolerant motor, open-end winding brushless DC motor has simpler structure and higher winding utilization rate. However, the open-end winding brushless DC motor still has torque ripple, among which the cogging torque is related to the motor body structure, while commutation torque ripple is affected by the mutual inductance of the winding and the current freewheeling loop. The commutation process of the open-winding brushless DC motor is analyzed, and it is concluded that the current change rates of the turn-off phase and turn-on phase are equal under the ideal back electromotive force(back-EMF), which can ensure that the non-commutation phase current and the electromagnetic torque kept constant. The overlapping commutation with phase current closed-loop method is proposed to suppress the commutation torque ripple of open-end winding BLDC motor, and the applied voltage on turn-off phase and delayed time of turn-off phase in overlapping commutation are derived, the sliding mode observer is used to calculate the electromagnetic torque. MATLAB simulation and experimental results verify the effectiveness of this method.

     

Improving performance of switched reluctance motor by fuzzy logic controller

This paper presents torque ripple minimization of a switched reluctance motor (SRM) by using a fuzzy controller. The nonlinear model of the SRM and the mathematical model of the converter circuit are driven. The motor used in both simulation and experiment is an 8/6 four phase SRM with a C-Dump converter. The applied fuzzy controller adjusts the value of the reference current to keep the speed of the motor constant. The results show that the fuzzy logic is effective in reducing the torque ripple of the motor, and compensating for the nonlinear torque characteristics. The experimental result is given for a current control algorithm, and it shows that the quite nonlinear model of the SRM is well defined. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

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.     

Compensation of torque ripple in high performance BLDC motor drives

Brushless DC motor drives (BLDC) are finding expanded use in high performance applications where torque smoothness is essential. The nature of the square-wave current excitation waveforms in BLDC motor drives permits some important system simplifications compared to sinusoidal permanent magnet AC (PMAC) machines. However, it is the simplicity of the BLDC motor drive that is responsible for causing an additional source of ripple torque commonly known as commutation torque to develop. In this paper, a compensation technique for reducing the commutation torque ripple is proposed. With the experimental results, the proposed method demonstrates the effectiveness for a control system using the BLDC motors that requires high speed and accuracy.     

感应电机磁场定向变结构型模糊变频调速系统的分析与设计

运用变结构控制理论分析和设计感应电机磁场定向变频调速系统的模糊速度控制器 ,并在此基础上提出了在模糊控制器的输出增加开关线的前馈项构成模糊线性复合控制的方法 .理论分析和实验结果均表明 ,这种复合控制方法 ,不仅保持了模糊控制器原有的鲁棒性 ,而且既减少了转矩抖振 ,提高了转速响应的稳态精度 ,又改善了转速响应的快速性 .在高精度 ,快速响应的场合 ,这种速度调节器的模糊线性复合控制方法具有较大的实用价值     

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 %.