永磁同步电机最优直接转矩控制

永磁同步电机转矩中定子磁链幅值和转矩角均为可控变量,直接转矩控制的实现方法不唯一。根据永磁同步电机定子磁链和转矩角均可控的特点提出了一种最优直接转矩控制方法。该方法不要求保持定子磁链幅值恒定,直接以转矩为最终控制目标选择最优电压矢量实现对电机转矩的直接控制,省去了传统直接转矩控制方法中的磁链环。实验结果验证了理论分析的正确性和转矩控制方法的可行性。     

无速度传感器的永磁同步电机无差拍直接转矩控制方法

针对传统永磁同步电机直接转矩控制方法中存在的转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,提出了一种永磁同步电机无差拍直接转矩控制方法。为了使系统工作于无速度传感器状态,提出了一种简单实用的基于转子磁链的转速辨识方法。基于永磁同步电机的数学模型,通过计算在一个控制周期内能同时精确补偿转矩误差和磁链误差的空间电压矢量,得出了基于磁链与转矩的无差拍控制方法。利用转子磁链旋转速度与电机转速(电角速度)完全一致的特点,提出了一种简单实用的转速辨识方法,并将此转速辨识方法与无差拍直接转矩控制方法相结合。对传统直接转矩控制方法和提出的改进型控制方法分别进行了仿真与实验对比。分析结果表明,相对于传统直接转矩控制方法,所提方法能够明显减小磁链与转矩脉动,并且保持了传统直接转矩控制中转矩动态响应快的优点。转速辨识方法能够快速、准确地提供转速信号。仿真与实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

ALA+PM转子同步电机直接转矩控制探讨

该文比较了ALA+PM转子同步电机和传统的PMSM电机的转矩特性,前者随定子磁链的增大,转矩与负载角始终保持线性关系,不像后者需要约束条件。直接转矩控制是ALA+PM转子同步电机最好的控制方式,但定子磁链大于永磁磁链和小于永磁磁链,都会使定子电流增大,采用最大转矩/电流比(MTPA)方式给定定子磁链不会产生额外损耗。     

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.     

内置式永磁同步电机宽转速范围无位置传感器直接转矩控制

针对内置式永磁同步电机,提出一种可在宽转速范围运行的无位置传感器直接转矩控制方法。在直接转矩控制中,定子磁链的估算和控制是算法实施的关键。为保证在宽转速范围内准确估算定子磁链,当电机静止和低速运行时,利用旋转高频注入方法得到电机实时三相电感,结合相电流得到由定子电流产生的磁链分量,并综合转子磁链分量得到定子磁链;当电机中高速运行时,使用反电动势滤波估算定子磁链。根据所得定子磁链,结合基于转矩角的直接转矩控制方法控制电机运转,并使用滞环方法保证低速与中高速运行之间平滑过渡。实验结果表明,该无位置传感器控制方法在包含静止的宽转速范围内能稳定带载运行,并具有良好的动静态性能。     

基于定子磁链降阶状态观测的永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定的缺点。文中提出了一种无差拍的永磁同步电机直接转矩控制方案。在一个控制周期内同时精确补偿了给定磁链幅值与实际磁链幅值、给定转矩幅值与实际转矩幅值的误差,实现了磁链与转矩的无差拍控制。为解决永磁同步电机直接转矩控制系统需要转子的初始位置信息以确定定子磁链的初始值这一问题,本文通过构造定子磁链降阶观测器的方法消除初始磁链误差,使永磁同步电机直接转矩控制系统的运行不依赖转子初始位置信息。最后提出了一种适宜于无差拍直接转矩控制算法和定子磁链降阶观测器的基于转子磁链的转速辨识方法。使整个系统实现无速度传感器运行。     

采用扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机转矩控制

针对现有的永磁同步电机观测器精度低、参数易发散的问题,提出了一种采用衰减记忆卡尔曼滤波器的永磁电机直接转矩控制器。通过建立的永磁同步电机旋转坐标系下的状态模型,选取旋转坐标系下的电流、转子位置和转速作为状态变量,实现了电机转矩和磁链的衰减记忆卡尔曼滤波器估计系统。通过引入衰减因子降低过去量测值对系统的影响,改善了衰减记忆卡尔曼参数易发散的问题。仿真和实验结果表明该方法能够准确观测到电机转矩和磁链,在负载转矩突变时具有较强的鲁棒性和可靠性。     

采用预期电压矢量调制的PMSM直接转矩控制

为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制中存在转矩和磁链脉动大的问题,设计了基于空间电压矢量调制(SVM)策略的直接转矩控制,通过SVM产生定子的预期电压,并且采用PI控制器代替传统直接转矩控制中的滞环比较器.同时在定子磁链观测中采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估计方法.实验结果表明,与传统直接转矩控制项相比,所提出的方法能够可靠而有效地估计定子磁链,改善了电磁转矩和定子磁链的脉动,同时减小了电流和转速波动,并具有很好的动态、静态性能.     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链观测器

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器，获得直接转矩控制中需要的电机磁链信息，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链估算方法。选取定子固定坐标系下定子磁链、电机转速和转子位置为状态变量，电压和电流作为输入、输出量，建立估算定子磁链、电机转速和转子位置的EKF滤波器系统。采用空间矢量调制的直接转矩控制策略，有效减小了直接转矩控制方法的转矩脉动，并保持了功率器件恒定的开关频率。实验结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链，所构建的无速度传感器DTC控制系统具有良好的转速和转矩控制性能。     

电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制

通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

一种适合DTC应用的非线性正交反馈补偿磁链观测器

提出一种适合永磁同步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器，从确保磁链和反电势正交的角度出发，保证电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性，能有效解决传统磁链观测器存在的直流漂移、磁场饱和及电机极低速运行时磁链观测不准等问题。新型观测器结构简单，无需PI调节，没有非线性饱和限幅环节，对电机参数鲁棒性好，且易于工程实现。针对一台2 kW永磁同步电机，采用数字信号处理器DSP对所提出的观测器进行了数字化实现。实验表明，该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链，实现永磁同步电机直接转矩控制系统的高性能控制。     

永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。     

基于SVPWM的永磁同步电动机直接转矩控制

针对永磁同步电动机（PMSM）传统直接转矩控制（DTC）系统中磁链和转矩脉动大的问题,研究基于电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略的PMSM DTC.给出PMSM在αβ坐标系下的数学模型,然后结合SVPWM原理,在定子磁链Ψs幅值保持恒定的情况下,通过控制转子磁链Ψs和定子磁链Ψs间负载角δsm的增量△δsm来控制电磁转矩Te的增量△Te,从而达到控制电动机转速的目的.在Matlab/Simulink仿真环境下,对该控制系统进行了建模和仿真,与传统DTC系统比较,该方法具有更好的动、静态性能,定子两相电流的正弦度更好,磁链和转矩脉动明显减小.     

一种新颖的永磁同步电动机无位置传感器技术

无位置传感器技术是永磁同步电动机调速系统的一个发展方向.本文剖析了已有的两种典型直接估算方法,提出了一种新颖的无位置传感器技术.通过分别计算出定子磁链矢量角位移与转矩角,将后者从前者中减去得到转子磁链矢量的角位移进而得到转子速度信号,并采用改进积分器取代传统的积分器.该技术能有效地改善磁链原点漂移,提高直接转矩控制系统的磁链角位移与转速的求解准确度.仿真及实验研究结果表明,采用这种无位置传感器技术的永磁同步电动机调速系统,具有良好的调速控制性能.     

基于空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制研究

为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制低速时磁链和转矩脉动大的问题,提出了1种用空间矢量调制(SVM)实现减小电压矢量在1个控制周期中的作用时间的直接转矩控制方法;为进一步提高系统性能,对磁链扇区和电压矢量进行了细分。仿真结果表明该方法有效抑制磁链和转矩脉动,具有传统直接转矩控制固有的优良性能,而且具有恒定的开关频率。     

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。     

永磁同步电动机直接转矩控制策略研究

分析了永磁同步电动机的数学模型、常规直接转矩控制(DTC)算法,引入磁链误差进行电压矢量预测对常规DTC策略改进,并在此基础上提出基于磁链误差矢量调制(FESVM)的直接转矩控制系统仿真建模方法,建立基于常规直接转矩和改进的直接转矩两种策略的控制系统仿真模型,并对仿真结果进行分析比较。仿真实验结果表明,改进的DTC策略能有效地减小永磁同步电动机转矩脉动和磁链脉动,为实际控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

基于空间解析模型观测器的永磁同步电机直接转矩控制算法优化

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩观测器误差较大引起的转矩脉动的问题,提出了一种基于空间解析模型的磁链和转矩观测器,并应用于基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制(SVPWM-DTC)中。通过有限元仿真获取磁链和转矩数值解,由该数值解推导了一种考虑电机空间谐波和磁饱和特性的磁链和转矩空间解析模型,构建了一种新型高精度的磁链和转矩观测器。仿真和试验对比表明,基于空间解析模型的观测器具有较高精度,能够有效抑制观测器误差导致的SVPWM-DTC转矩脉动。     

采用扩展卡尔曼滤波磁链观测器的永磁同步电机直接转矩控制

提出利用卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)观测器对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接转矩控制(direct torque control,DTC)系统进行精确参数估计的方法。通过检测定子电压和电流,应用EKF观测器精确估计电机的定子磁链、电机转速和转子位置,间接估计转矩,近而实现PMSM的无速度传感器控制;同时改进常规的EKF估计状态方程,提高速度估计的精确性,并证明了基于EKF的控制系统的稳定性定理。仿真结果表明该方法减小了系统的非线性、参数变化以及干扰带来的影响,EKF能够准确估计状态变量,提高了直接转矩控制的性能。