永磁同步电机转矩角闭环控制策略研究

车用内嵌式永磁同步电机运行性能受到电机参数及控制器输出能力的限制.为了提高永磁同步电机单位电流输出转矩的能力以及对电机参数的鲁棒性,该文提出了一种转矩角闭环的最大转矩电流比控制策略.该策略通过永磁同步电机的数学模型推导出在同步dq轴系下以定子电压、电流为变量的电磁转矩方程,并以此为依据构建出满足最大转矩电流比的转矩角β的闭环控制系统,摆脱了永磁同步电机最大转矩电流比控制对电机参数的依赖,提高了控制准确性.仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

基于转矩分配函数的开关磁阻电机预测转矩控制

开关磁阻电机独特的双凸极结构导致电机在运行过程中产生较大的转矩脉动,限制了开关磁阻电机的应用范围.为抑制转矩脉动,本文将转矩分配函数和模型预测控制相结合,提出一种基于转矩分配函数的预测转矩控制策略.首先,由转矩分配函数将参考转矩离线分配至各相;其次,利用开关磁阻电机离散模型预测下一周期转矩大小;最后,通过代价函数选取最优控制量跟踪参考转矩.相较于传统的基于转矩分配函数的电流斩波控制方式,新控制策略取消了电流滞环,提高了控制精度.仿真和实验结果表明,相较于传统电流斩波控制,本文提出的基于转矩分配函数的预测转矩控制具有更好的转矩脉动抑制效果.     

基于开关角多维优化的SRM转矩脉动控制

提出一种基于不同电流和速度的开关角度多维优化转矩脉动系数的控制策略,实现了开关磁阻电动机最小转矩脉动控制,同时保证系统的最大输出效率和最大输出转矩.建立非线性Simulink驱动模型,分析不同电流和速度下不同开关角对电机转矩特性的影响,进行多维优化最小转矩脉动特性.模拟和实验表明,该多维优化控制策略提高了输出效率,有效地抑制了电机转矩脉动,从而保证了驱动系统良好的动态特性.     

基于转矩跟随主从控制策略的多电机同步控制

与传统的主从控制策略不同,提出以转矩为控制量,将主电机控制器的输出转矩作为给定转矩,从电机跟随主电机的转矩的控制策略.由于给定转矩是由主电机的转速差经过PI调节得到的,受转速波动的影响较小,保证了主从电机间传递参量的稳定性.使用改进的主从控制策略和矢量变频控制方法设计了控制器,构成了转速与转矩双闭环控制系统.对四台异步...     

基于SVPWM的无刷双馈电机直接转矩控制

针对无刷双馈电机标量控制动态性能差,以及常规直接转矩滞环控制不可避免地产生转矩脉动等问题,提出了基于SVPWM的无刷双馈电机直接转矩控制策略,可获得较为理想的磁链轨迹圆,有效减小转矩脉动,显著提高系统的动态性能及鲁棒性.通过仿真技术对所建模型及控制策略其进行了定量及定性说明.     

一种改进滑模控制器的永磁同步电机MTPA控制研究

为改进PI控制器在永磁同步电机中的速度调节性能,提出新幂指数趋近律的滑模控制器的永磁电机MTPA矢量控制策略,在传统的指数趋近律中增加了新的幂次趋近律,提高系统的收敛能力,同时减小抖动.在永磁同步电机中引入补偿式最大转矩电流比的控制策略,根据电机中电流变换,得到控制过程中的转矩,利用获得的转矩作为补偿信号,提高q轴电流...     

电励磁双凸极电机九状态控制策略的研究

以三相12/8极结构电励磁双凸极电机(Doubly Salient Electro-magnetic Motor,DSEM)为研究对象,首先分析该电机的电磁特性以及齿槽转矩对转矩脉动的影响;其次分析其电动工作运行原理,在三相六状态控制策略的研究基础上,提出电励磁双凸极电机的三相九状态控制策略,提高平均输出转矩的同时也有效抑制齿槽转矩带来的转矩脉动。以一台18 k W三相12/8 DSEM为例进行有限元仿真和实验验证,结果表明,与六状态控制策略相比,九状态控制策略能够有效减小电机转矩脉动,同时提高输出转矩。     

通用变频器矢量控制与直接转矩控制特性比较

矢量控制与直接转矩控制作为当前两种主要的交流电机变频调速传动控制策略,在实际中得到广泛的应用.本文是以矢量控制与直接转矩控制策略比较为核心,在对两者进行了理论分析的基础上,在变频器-异步电机试验平台上进行了试验对比,给出两种控制策略下异步电机电磁转矩稳态和动态响应性能试验结果.     

矢量控制和直接转矩控制结合的异步电动机控制

为实现异步电动机高性能驱动,提出了矢量控制和直接转矩控制结合的控制策略.该控制策略结合矢量控制和直接转矩控制的优点,将电流矢量控制和电压矢量开关表结合,控制结构相对简单,避免了两种控制方法的一些实现难度.通过仿真模型,并将仿真结果与直接转矩控制系统进行比较分析,结果证实了该控制策略的有效性.     

减小开关磁阻电机转矩脉动的控制策略综述

转矩脉动抑制的研究是近年来开关磁阻电机研究领域的热点之一,电机结构参数的优化设计及合适控制策略的应用是抑制转矩脉动的主要方案.从控制的角度,对减小转矩脉动的各种控制策略的研究状况进行了总结,详细分析了典型控制策略的控制机理,对其优缺点进行了分析比较,并展望了减小开关磁阻电机转矩脉动控制策略的发展趋势.     

永磁同步发电系统中转矩和磁链精确线性化解耦控制

为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为状态变量的永磁同步发电机仿射非线性模型。然后以该非线性模型为基础,结合输入输出线性化理论推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为输出变量的定子电压矢量给定数学模型。根据定子磁链幅值平方和电磁转矩跟踪控制要求,设计出线性化后系统输入控制变量形式,并据此进一步计算出定子电压参考矢量。最后利用空间电压矢量调制(space voltage vector modulation,SVVM),实现永磁同步发电机定子磁链幅值和电磁转矩控制的动态解耦。实验结果表明,采用该文提出的新型控制策略发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能,转矩及电流脉动较小,直流输出电压控制迅速而平稳。     

基于空间矢量调制的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略

电励磁磁通切换电机具有转子结构简单坚固,磁链双极性、反电势正弦度高的优点,是一种新型的无刷交流电机。交流电机的2种经典控制策略中,相对于矢量控制(vectorcontrol,VC),直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有算法结构简单、动态性能好的优点,但是其电流谐波含量高、转矩和磁链脉动大。为同时提高调速系统的动、静态性能,该文研究了一种基于空间矢量调制(space vectormodulation,SVM)的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略,定义转矩PI环的输出为转矩角变化量,通过合成空间矢量对定子磁链矢量角增量的直接平滑调节,实现了对电磁转矩的直接线性调节。比较了最大合成空间矢量和基本前进矢量改变定子磁链矢量角的能力。在一台电励磁磁通切换电机上,利用TMS320F2812控制系统进行了传统DTC和该文提出算法的比较实验,验证了所提算法的正确性和有效性,新算法具有优良的动、静态性能。     

基于扩展磁链观测的永磁同步电机转矩闭环矢量控制

用于风力发电和电动汽车等特殊应用场合中的永磁同步电机(PMSM)驱动器通常需要直接跟踪主控系统下发的转矩指令,而实际系统中通常不安装扭矩仪等转矩检测部件,因此,电磁转矩的准确获取对高精度转矩闭环至关重要。文中提出了一种基于最小阶扩展磁链观测器的实时定子磁链观测方案,并在此基础上完成电磁转矩的观测计算。该定子磁链观测方案不仅可以避免传统方案造成的积分饱和、相位或幅值偏差等不利影响,而且该观测方案具有较强的参数鲁棒性,其转矩观测计算精度基本不受PMSM交、直轴电感以及转子磁链的影响。11kW的PMSM仿真与实验验证了该方案的可行性和有效性。     

凸极式永磁无刷直流电机直接转矩控制研究

提出并分析研究了一种凸极式永磁无刷直流电机定子磁链幅值不控型直接转矩控制策略。结合凸极式永磁无刷直流电机及其两相导通工作特点,全面建立起两相导通时电压矢量对电磁转矩控制理论。采用转矩单环控制,根据转矩滞环比较输出和定子磁链位置给出所施加的电压矢量,实现转矩的快速控制。推导出两相静止坐标系下电磁转矩计算模型,并针对实际无刷电机转子反电势既非理想梯形波,又非正弦波的情况,提出采用查表方式获得转矩观测所必需的转子反电势和转子磁链方法。实验结果表明,所提控制方案具有快速的动态响应和良好的稳态性能。     

利用定子磁链检测器的异步电机直接转矩控制系统调速方案

直接转矩控制广泛应用于异步电机调速系统中,但其磁链模型中积分环节迟滞偏移较大,以致转矩和定子电流都含有很强的脉动分量。提出了三电平供电定子磁链全速检测的异步电机直接转矩控制系统调速方案,通过在定子磁链观测模型中加装高通滤波器和低通滤波器,实现对定子磁链和转矩的全速跟踪,有效地改善了异步电机直接转矩控制系统的低速运行状况,并通过仿真验证了方案的可行性和有效性。     

基于电压矢量分析的模糊PMSM DTC研究

分析了永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统中电压矢量对磁链和转矩的影响,指出将磁链角度分区细化,可更好地发挥电压矢量的作用。根据电压矢量这一特性,以及PMSM DTC自身的特点,设计了一模糊逻辑控制器（FLC）,将定子磁链误差、转矩误差和用于分区的磁链角度进行了合理的模糊分级,将其作为FLC的输入,通过模糊推理,以准确选择电压矢量,直接对电机进行控制。实验研究表明,这种基于电压矢量分析及PMSM本身特性建立的模糊DTC策略能获得优越的运行性能。     

基于定子磁链规划的异步电机最优效率控制

针对异步电机效率优化问题,提出了在直接转矩控制下采用定子磁链规划的最优效率控制方法。基于电机的损耗模型,通过效率优化算法在线检测计算各个定子磁链值对应的功率损耗并进行在线搜索,寻求消耗功率最小的定子磁链值。仿真结果表明该方法能够减小异步电机轻负载时的输入功率,明显提高电机在轻负载情况下的稳态运行效率,同时保持较好的转矩动态性能,并且收敛速度较快。     

基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电机直接转矩控制研究

设计了基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电动机直接转矩控制,用H调节器取代了常规直接转矩控制系统中的开关表和滞环控制器,在每一控制周期计算出参考磁链和估计磁链的偏差,选择相邻非零矢量和零矢量并精确计算出其作用时间.仿真结果表明,与常规永磁同步电机直接转矩控制相比,基于参考磁链电压空间矢量调制策略永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动显著减小;转矩和转速动态响应更快;具有更好的动、静态性能.     

一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法

针对异步电动机直接转矩控制系统低速时转矩脉动大,定子磁链内陷和电流畸变等问题,提出了一些改进措施.针对U-I模型计算磁链时直流分量造成积分漂移问题,采用具有幅值补偿环节的改进积分器算法取代纯积分环节克服积分漂移;针对传统的6区段电压矢量选择表中当定子磁链处于区段分界线附近控制性能差和未能充分利用电压矢量等缺点,采用细分优化的12区段选择电压矢量开关表来代替传统6区段电压矢量表,构成一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法.仿真结果表明该方法可以明显改善磁链轨迹和转矩脉动,提高了控制系统的性能.     

一种基于空间矢量调制的永磁同步电动机新型直接转矩控制方案

针对永磁同步电动机(PMSM)的传统直接转矩控制(DTC)中存在的磁链转矩脉动大和开关频率不恒定等问题,分析了直接转矩控制中影响磁链和转矩增量大小的因素,在建立定子磁链坐标系下永磁同步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于空间矢量调制(SVM)的新型DTC方法,该方法利用定子电压在定子磁链坐标轴上的分量控制电动机的磁链和转矩,再结合空间矢量调制方法控制逆变器运行。仿真和实验结果证明了这种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法可以有效地减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。