五相永磁同步电机容错控制策略

针对多相电机驱动系统中常见的定子绕组开路故障,提出一种有效的容错电流控制策略。从矢量空间解耦的角度,推导出缺相故障状态下的坐标变换矩阵,建立了五相永磁同步电机(PMSM)在发生一相绕组开路故障时的解耦数学模型。根据同步旋转坐标系下的定子铜耗方程,通过对Z1-Z2子空间的电流设置不同的约束条件,得到相应的矢量控制方法。实验结果表明,该方法可以减小定子绕组开路故障引起的转矩脉动,使五相PMSM在故障状态下的运行性能得到明显改善,有效提高调速系统的可靠性能。     

五相永磁同步电机缺相运行的建模与控制

为提高五相永磁同步电机(PMSM)控制系统的可靠性,减小定子绕组发生开路故障时电机输出转矩的脉动分量,提出了五相PMSM缺相运行时的容错控制策略。从矢量空间解耦的角度,建立了含有3次谐波磁场的五相PMSM缺相运行时的数学模型。根据瞬时功率守恒原理,对故障前后的电磁转矩进行分析,提出了平均转矩保持不变的容错控制策略,通过重新分配各相电流的幅值和相位,实现了控制系统的满负荷运行;为了使电机在缺相故障时仍能提供平滑转矩,提出了脉动转矩保持为零的容错控制策略,实现了控制系统的无扰运行。采用转子磁场定向的方法,通过对旋转坐标系下的交直轴电流和零序电流进行控制,实现了对电机输出转矩的补偿。实验结果表明,所提出的容错控制算法能够有效改善五相PMSM在定子绕组发生开路故障时的运行性能。     

基于正负序矢量解耦控制的七相感应电机容错运行

现阶段多相电机已被各个领域广泛利用,在发生单相甚至若干相开路故障后,可以在不增加多余硬件的基础上确保多相电机维持平稳的运行。为了解决定子开路故障时空间谐波磁场耦合对电机转矩脉动的影响,本文提出了一种基于正负序矢量解耦控制的电机容错控制策略。以七相感应电机单相开路为例,引入对应的附加条件重新计算剩余各相电流。电流环采用双向比例积分控制算法,通过仿真在多相同步旋转坐标系下实现了对电流的无静差控制。最后通过实验对所提出的算法进行验证,表明该策略能保证故障前后基波磁动势不变,使电机在故障下获得较好稳态和动态性能。     

基于虚拟变量的六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制EI北大核心CSCD

为了进一步提高六相永磁同步电机驱动系统的可靠性,该文针对偏置60°六相对称绕组永磁同步电机提出一种缺任意两相容错型直接转矩控制策略。从控制圆形磁链角度,定义虚拟磁链及虚拟电流,并基于此,推导出任意两相开路时虚拟定子磁链和电磁转矩之间的关系式。利用剩余4相逆变器输出电压矢量,同时实现电磁转矩、虚拟定子磁链和零序电流直接控制。实验结果表明,采用所提控制策略,两相开路直接转矩控制驱动系统运行平稳,转矩和转速动态响应迅速。     

五相永磁同步电动机缺相故障下的磁动势分析

通过分析五相永磁同步电动机正常与缺相下的磁动势,试图找到一种电流控制策略来调整电机缺相情况下的磁动势波形。包括一相开路、相邻两相开路和不相邻两相开路三种情况。所提及的控制方法能够保证该五相电机在缺相故障下仍然能够安全运行。为了证明该电流控制方法具有可行性,每一种故障都进行了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

五相永磁同步电机磁链矫正容错控制策略

针对五相永磁同步电机出现两相开路故障时系统电磁转矩及转速脉动大、动态响应差,且利用空间电压矢量调制技术(SVPWM)推导过程又极其复杂的问题,提出了一种磁链矫正容错控制策略。该策略在正常运行模式下克拉克变换矩阵的基础上推导出两相开路故障模式下的推广克拉克变换矩阵,计算出两相静止坐标系下的定子磁链表达式。对比正常运行状态下的磁链表达式,设计相关系数,使其恢复到正常运行状态,从而间接控制磁动势。采用直接转矩控制技术实现电机转矩和磁链控制。仿真结果表明该方法能够平缓故障状态下的转矩和转速、实现电机的容错运行。     

双Y移30°六相永磁同步电机容错控制研究

针对双Y移30六相永磁同步电机一相绕组开路时,定子绕组不对称分布,电机将不能正常工作,提出了一种有效的容错矢量控制策略。从矢量空间解耦的角度出发,推导出一种解耦矢量控制方法,使不对称电机模型在d-q坐标系下完全解耦,实现真正的矢量控制,保证电机正常运行。通过Simulink建立一相开路系统解耦后的仿真模型,仿真结果证明了所采用方法的可行性。     

面装式永磁同步电机电流矢量直接控制技术

对电机有效控制的关键是对电磁转矩的有效控制.通过对永磁同步电机传统矢量控制和直接转矩控制基本原理的对比分析,提出一种面装式永磁同步电机(surfacemounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM)电流矢量直接控制技术.类似于传统矢量控制,其基本思想是对定子电流矢量幅值和相位的控制;类似于直接转矩控制,该技术无需通过旋转坐标变换对定子电流进行解耦,在两相静止坐标系下进行参数计算,采用Bang-Bang控制器,通过选取合适的空间电压矢量来对定子电流矢量幅值和相位进行滞环调节,进而获得优异的转矩动态响应.仿真结果表明,基于该控制技术的面装式永磁同步电机控制系统静、动态性能优异,计算量小,对电机参数不敏感,鲁棒性强.     

基于电感参数补偿的五相感应电机容错控制

为抑制五相感应电机定子开路故障下的转矩脉动,本文提出一种基于不对称电机模型的电感参数补偿策略。从空间矢量解耦的角度,推导了定子绕组不同开路情形的坐标变换矩阵,建立了五相感应电机故障后的数学模型。通过修正故障后电机的电感参数和解耦矩阵的系数,实现了故障情况下五相感应电机的转子磁场定向控制,保证其在故障后平稳运行。以a相绕组开路故障为例,仿真和实验结果表明该策略能够有效地抑制转矩脉动,改善电机故障下运行的性能,此外这种分析方法可以推广到任意的多相电机。     

六相串联三相PMSM缺相容错型低转矩脉动直接转矩控制

文中针对单相绕组开路故障下六相串联三相永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM)串联系统,提出一种转矩、磁链精确控制的直接转矩控制策略。基于转矩、转矩角及定子磁链关系,采用变比例积分分离式PI分别在两个子空间计算一个控制周期内定子磁链增量;根据两台电机定子电压方程,计算出两个平面内电压矢量参考值;由零序平面电压方程计算得到零序平面电压;根据三个平面电压矢量计算健康相桥臂的占空比,实现两台电机的解耦控制,同时实现对两台电机转矩及磁链的精确控制。仿真与实验结果表明,所提占空比调制型直接转矩控制策略(duty cycle modulation direct torque control,DCM-DTC)能实现两台电机的解耦控制,系统故障切换前后可平稳运行,与传统直接转矩控制相比,转矩脉动与磁链幅值脉动大幅降低。     

A New Control Strategy of 5-Phase PM Motor under Open-Circuited Phase Based on High Order Sliding Mode and Current References Real-Time Generation

The high quality of electrical power in high power and high reliability applications is a crucial necessity even under fault mode function. However, in these conditions, the quality of the torque is a key feature. To overcome this problem, the multiphase permanent magnet (PM) motors seems to be a very attractive choice. In order to highlight the robustness and reliability of this technology, this paper investigates the control of a five-phase PM motor under an open circuited phase fault conditions. Moreover, a High Order Sliding Mode (HOSM) controller combined to an optimal reference current generation is tested and compared to a PID controller under fault mode conditions. This original control strategy is proposed for faulted conditions. Compared to classical fault tolerant control, this strategy allows a better dynamic tracking of the non-sinusoidal reference currents and leads to a smooth torque with minimal losses even in severe fault conditions. To validate the proposed control strategy, simulation, and experimental results are presented and discussed.     

基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提出一种基于内模的滑模电流解耦控制策略。该策略使用内模控制策略控制理想电机解耦模型,保证系统动态响应速度;使用积分滑模控制实现dq轴电流解耦,同时提高系统在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。仿真和实验结果表明该策略能有效实现dq轴电流解耦,提高系统动态性能,并且具有优良的鲁棒性。     

单相开路故障下五相直流无刷电机无位置传感器控制

为了增强五相电机驱动系统的可靠性和容错能力,对五相永磁无刷直流电机在单相开路故障下的无位置传感器控制技术进行了研究。引入一种新颖的五相电机开路模型,实现了在单相开路故障下的场定向控制及载波脉宽调制。并在此基础上,采用滑模观测器估算五相电机的基波反电动势。然而当五相电机开路在故障模式下运行时,三次谐波绕组及逆变器非线性等因素引起观测反电动势含有较强的抖震谐波。采用了一种改进型复系数滤波器,并取代了传统一阶低通滤波器,对观测反电动势基波分量进行无失真滤波,改善位置观测精度和无位置控制电机动态性能。在实验平台上实现了单相开路模式下的无位置控制技术,验证了其的有效性。     

永磁同步电机矢量控制的两种实现方法比较

永磁同步电机矢量控制技术在工业界得到了广泛的应用。矢量控制可以采用电压法和电流法实现。前者采用SPWM技术生成逆变器开关信号,后者采用电流滞环控制技术生成逆变器开关信号。本文在表面式永磁同步电机和内置式永磁同步电机矢量控制平台上对这两种实现方法进行实验,在实验结果基础上分析比较了两者的控制特性。     

五相集中整距绕组感应电机缺相容错控制

定子绕组开路是多相电机调速系统中的常见故障。建立了五相集中整距绕组感应电机绕组开路后的方程,计算了电机绕组开路后的稳态输出电磁转矩,分析了减小转矩脉动的条件,提出了五相电机缺相容错控制方法。此方法在无需额外增加硬件的前提下,可以保证电机继续平稳地运行。对于电机定子绕组多相同时开路,建立相应的变换矩阵、重新计算电感参数后,也可以采用提出的控制方法。对电机定子绕组一相开路进行的仿真和实验结果表明,该容错控制方法可以大大减小电机缺相运行时的转矩脉动。     

永磁同步电动机滑模变结构磁场定向控制研究

针对永磁同步电动机磁场定向控制策略,研究了一种新颖的滑模变结构控制器,以代替传统控制策略中的电流PI调节器。该控制器对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声具有较强鲁棒性。仿真实验验证了所提出方法的有效性,滑模变结构控制优于常规PI控制器,系统的动、静态运行性和鲁棒性明显提高。     

控制策略对机载雷达永磁电机峰值转矩影响分析

针对机载雷达用永磁电机对功率密度的苛刻要求与短时高过载和长时低负载转矩的工况特点,在分析表贴式永磁电机和内嵌式一字形、V字形永磁电机的气隙磁密特点基础上,对比研究了直轴电流为零控制策略和最大转矩电流比控制策略对电机输出峰值转矩的影响。研究结果表明,采用直轴电流为零控制策略,表贴式永磁电机具有更大的峰值转矩;采用最大转矩电流比控制策略,内嵌式V字形永磁电机具有更大的峰值转矩;三种类型电机,相同机载雷达应用工况下,内嵌式V字形永磁电机温升最低。     

五相磁通切换永磁电机滑模控制

针对传统五相磁通切换永磁电机控制方法的不足,提出一种新颖的小波滑模控制算法,在分析五相磁通切换永磁的工作原理和数学模型基础上,以五相电机转子速度和负载转矩为观测对象,以速度误差为基本变量,设计具有积分和小波运算功能的滑模面,利用小波多尺度因子和指数趋近律调节滑模切换过程,减少滑模抖振,给出了q轴电流的控制律,同时为抑制五相磁通切换永磁电机定位力矩的不利影响,设计注入补偿电流方法,减少了转速和转矩脉振。仿真和实验结果表明所提出的滑模控制方法可以提高五相电机系统的稳定性和动态性能,提高对负载转矩变化的鲁棒性。     

永磁同步电机两种磁场定向控制策略的比较

简要分析了永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)矢量控制和直接转矩控制的基本原理.矢量控制基于转子磁场定向,利用解耦思想将电机电流分解为转矩电流和励磁电流,并分别加以控制,从而获得高性能的控制效果.直接转矩控制基于定子磁场定向,以电机转矩为控制对象,通过实时观测电机转矩和定子磁链,利用滞环控制器和开关选择表控制逆变器功率器件的开关状态,输出合理的电压矢量,达到对转矩和定子磁链控制的目的.以TMS320LF2407A为控制芯片,并采用智能功率模块,搭建了实验平台,对这两种控制策略的初步实验测试结果表明,直接转矩控制的动态响应特性与矢量控制相差不大,但存在明显的电流和转矩波动.