基于相电流重构的永磁同步电动机直接转矩控制

对永磁同步电动机控制系统来说,只使用一个直流母线侧电流,传感器来估计三个相电流,可以最大限度地减少电流传感器的个数,从而降低成本,并减小电机的体积和重量。以往电流重构的过程中对开关过程过分依赖,若对某些电流采样失效的特殊区域处理不当将造成电压损失。提出了一种新的相电流重构方法,根据永磁同步电动机的动态方程以及不同开关状态时直流侧代表不同相电流的特性,将两者结合来重构相电流。该方法降低了对开关状态的依赖,提高了相电流重构精度。仿真实验证明,该方法重构出的相电流值具有高度准确性。     

基于无电流传感器的永磁同步电机系统模型预测控制

针对无任何相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出基于扩张状态观测器(ESO)的无电流传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略。为了进行电流反馈以实现高精度控制,两个相电流传感器是必不可少的,为此采用ESO技术构造无电流传感器,以实现对PMSM驱动系统相电流和时变定子电阻的快速准确估计;为了减小转矩和磁链脉动、提高控制性能,给出PMSM驱动系统的MPTC设计方法。所设计基于ESO无电流传感器的MPTC策略能够使PMSM驱动系统不仅可靠稳定运行,而且具有满意的动态性能和较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

电流滞环型永磁同步电机驱动系统的相电流传感器容错控制

为了实现永磁同步电机驱动系统在发生相电流传感器故障条件下的可靠运行,提出了一种容错控制方法。该永磁同步电机驱动系统采用id 0控制方法,开关策略采用电流滞环方式。基于统计学方法,提出了可靠度的概念,并据此分析了相电流传感器故障。提出了最小电流偏差绝对值法,以确保一旦发生相电流传感器故障后,三相电流值能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新。对传统电流滞环控制和容错型电流滞环控制算法进行了对比分析。基于Matlab/Simulink和dSPACE1103,进行了仿真和实验研究,证明了所提容错控制方法的正确性和可靠性。     

基于电流估计的永磁同步电机矢量控制

典型的表贴式永磁同步电机(SPMSM)矢量控制结构中需要一个位置传感器和两个相电流传感器,一旦相电流传感器失效,则整个系统都无法工作。为了提高驱动系统的安全性和经济性,目前常用单电流传感器来重建相电流的方式存在测量盲区,需要复杂的算法来补偿,且母线电流传感器的引入会带来额外的噪声。因此,提出一种SPMSM无电流传感器控制方式,通过自适应反推式观测器估计d-q轴电流和定子电阻,用李雅普诺夫稳定性定理分析了观测器的稳定性和收敛性,分别对有无电流传感器控制进行仿真比较,结果表明该无电流传感器驱动系统电流响应和速度响应都达到了预期的目标,动态性能好,鲁棒性强。     

基于改进相电流重构的电流采样校正方法

永磁同步电机的相电流采样中常包含直流偏置和幅值不等的误差,导致转矩和转速中出现波动。通常采用的相电流直接采样的方法无法对幅值和零漂误差进行辨识和消除。针对该问题,采用相电流重构与零漂在线估计相结合的方法来获得准确的三相电流。首先,改变电流传感器的安装位置,测得零电压矢量作用时段的电流续流值,实现三相电流的重构。重构之后,有一相电流中不含直流偏置,从而可以用于获得准确的电流过零点,进而完成电流传感器零漂的在线估计。所提的方法能够在不增加硬件成本的情况下消除电流采样中的误差。实验结果表明,该方法能够有效地提高电流采样精度,降低转速波动。     

水下推进无刷直流电机相电流重构同步整流控制

为了满足水下推进无刷直流电机系统小型化、高效率、高可靠性要求,面向单电流传感器置于电源和桥臂母线电容之间结构的控制器,研究其相电流重构同步整流控制方法。分析了无刷直流电机电动运行换流特性,在此基础上给出了不同导通区间基于母线电流的相电流重构方法,进而实现了相电流闭环同步整流控制。仿真和实验验证了上述方法的有效性。     

异步电机DTC系统中的相电流检测研究

相电流检测是异步电机空间矢量调制-直接转矩控制(SVM-DTC)系统实现的关键。针对SVM-DTC系统提出了一种新的相电流检测方法,将电流传感器芯片AS712串接在逆变器下桥臂,利用每个控制周期电压矢量调制总是以三相下桥臂导通的零矢量开始的特点,在控制周期开始处零矢量作用时启动下桥臂电流采样,从而测得相电流。设计了相电流检测电路,给出了软件实现方案。实验结果表明所提相电流检测方法可行,设计的电流检测电路简单可靠、精度高,应用在异步电机SVM-DTC系统中具有优良的检测效果。     

基于矢量控制的五相永磁同步电机相电流重构方法研究

针对五相永磁同步电机控制需要电流传感器数量多、成本高的问题,提出了一种五相永磁同步电机相电流重构方法。它只使用两个电流传感器便可实现对五相电流的全采集,能有效减少硬件电路的成本和复杂性,重构精度和速度能够满足五相电机控制的需要。最后在MATLAB仿真中对所提方法进行验证,仿真结果证实了所提方法的正确性和有效性。     

PWM逆变器相电流重构研究与误差分析

为了降低系统成本和体积,研究了脉宽调制(PWM)逆变器供电的电动机变频调速系统仅采用一个直流电流传感器获得交流相电流时存在的问题,通过修改逆变器开关状态的相电流重构方法满足了直流电流的采样要求,根据逆变器的开关状态实现了交流侧电动机相电流的重构.针对在该方法作用下重构相电流与实际相电流之间的误差,详细分析其产生的原因,...     

T型三电平并网变换器电流重构模型预测控制策略

T型三电平变换器是连接新能源和电网的关键设备,其电流传感器故障会导致控制策略失效,影响并网系统安全稳定运行。为提高T型三电平并网变换器可靠性,提出一种基于电流重构的模型预测控制策略。该策略分析相电流和电压矢量之间的关系,分别用直流电流、正常相电流和预测电流重构故障电流。重构故障电流所需的电压矢量按照重构方法分成两个电压矢量集合。连续使用预测电流重构故障相电流会导致重构电流积累误差。因此需要检测当前时刻电压矢量集合,确保下一时刻选择不同的电压矢量集合,避免重构电流积累误差。实验结果表明,在电流传感器故障后,所提策略可使T型变换器容错运行且并网电流拥有较低的电流总谐波失真率,提高了并网系统可靠性。     

极槽配合对分数槽外转子无刷直流电机性能影响研究

介绍了无刷直流电机(BLDC)分数槽绕组的极槽配合原则,分析了极槽配合对外转子无刷直流电机绕组连接方式、绕组系数、气隙磁场、计算极弧系数、齿槽转矩、定子磁动势谐波、定子铁损耗等影响,并通过Ansoft和Matlab软件对12槽8极、12槽10极、12槽14极和12槽16极四种极槽配合电机进行仿真,验证了理论分析的结果,为电机设计提供了理论依据。     

提高无刷直流电机转矩电流比的提前换相角研究

介绍了一种计算提前换相角以提高无刷直流电机转矩电流比的方法。无刷直流电机由电角度120°的方波电流所驱动,每转动60°电角度时,电机相电流必须换相一次。由于无刷直流电机绕组中的电感作用,相电流换相时会引起相位滞后且偏离理想方波电流,这些非理想特性会减少电机的转矩电流比,改进换相的时间即通过计算提前换相角对电机进行提前换相可以提高转矩电流比。实验中对额定功率20W,额定转速20000r/min的无刷直流电机进行了仿真,结果证明了所提计算方法的有效性。     

A sensorless drive system for brushless DC motors using a digital phase‐locked loop

This paper proposes a sensorless drive system for Brushless DC (BLDC) motors using a Digital Phase‐Locked Loop (DPLL). The Back Electromotive Force (BEMF) voltage is measured from the motor winding to determine the permanent magnet rotor position using the DPLL, and Pulse Width Modulation (PWM) limits the motor current to control the speed of BLDC motors. The proposed method can drive BLDC motors using an open‐loop control without stepping out. Also, the proposed method is compared experimentally with a control method that uses Hall sensors. Experimental results for the BLDC motor show the effectiveness of the proposed method. © 2002 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 142(1): 57–66, 2003; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10074     

无位置传感器直流无刷电机的退磁控制

本文阐述了无位置传感器直流无刷电机控制中退磁与转子位置检测的关系,通过对退磁过程的分析,提出了通过PWM配置使断电绕组具有最大反向电压的加速退磁方法.     

高负荷下直流变频电机相切换对位置检测的影响分析

针对直流变频压缩机驱动的制冷系统中在高频率、较大负荷下发生的异常停机的问题,分析了在BLDC驱动中相切换过程断开相去磁引起的尖峰电压对过零位置检测的影响,提出了相切换应该屏蔽位置检测角度的计算方法;在实用最高频率下、在不同输入功率时实测了的尖峰电压的宽度。计算值与实测值进行了对比分析,最后得到了解决问题的有效方法。     

驱动方式对永磁无刷直流电机损耗的影响

在分析永磁无刷直流电机方波驱动和正弦波驱动两种不同驱动方式的基础上,研究了两种驱动方式对电机损耗的影响。在正弦波控制方式下,电流超前相反电动势10°时,电机损耗最小;在方波驱动方式下,最优超前角控制时电机损耗最小。实验对比研究了最优超前角控制和id=0矢量控制两种控制策略下电机的各种损耗。     

小型无刷直流电动机振动与噪声的研究

该文首先综述了无刷直流电动机的优点,比较了少槽小型无刷直流电动机的特点。给出了电动机相电势矢量图及绕组构成,分析了电动机径向不平衡电磁力产生的原因。然后对9槽无刷直流电动机电磁转矩进行了计算,比较了不同极数下电动机的转矩特性。利用磁场解析定量研究了具体电动机在矩形波驱动电流换相时的径向不平衡电磁力,比较了在产生相同电磁转矩情况下电机径向不平衡电磁力的相对大小关系,分析了对电动机振动及噪声的影响。最后利用超小型加速度传感器对样机径向振动进行了测试,在无音实验室对样机的噪声进行了测试。实验证明了计算分析结论的正确性,为小型无刷直流电动机的设计提供了参考。     

中心抽头变压器中并联绕组的均流设计

针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时,并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的,其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器,不仅在并联绕组中存在电流不均分问题,而且邻近效应会在不工作绕组内产生涡流损耗。基于一维绕组模型和单副边绕组变压器并联绕组的均流方法,推导得到中心抽头变压器并联绕组的布置方法。该方法中参与工作的绕组的相对位置和单副边绕组一致,从而可使电流在并联绕组中均分,同时可减小不工作绕组由于邻近效应产生的涡流损耗。通过有限元分析和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

超导变压器几种不同绕组形式的环流分析

由于超导材料的零电阻特性,绕组各支路或并绕导线间漏电抗小小的不平衡将会引起很大的环流.环流的存在使得磁场分布更不均匀,进而影响交流损耗和临界电流.本文采用磁场计算与电路分析相结合的方法,即在用有限元法分析磁场并计算反映支路间电磁耦合的电感矩阵的基础上列写电路方程,计算了低压绕组取圆筒式、螺旋式和饼式等三种形式8种情形的环流,并分析了支路电阻对环流的影响.结果表明,仅从减小环流看,圆筒式绕组较螺旋式和饼式绕组更适合具有多根导线并绕的情况;而从减小环流和减少导线焊点考虑,双螺旋式绕组具有优势.同时还证明就环流来说,不能将二次侧圆筒式绕组各层两端短接后用铜线过渡到相邻层来代替绕组轴向并绕导线在层间的换位.     

大电流螺旋式绕组轴向分量电流作用下的扭矩及铁心结构中的电流

探讨了螺旋式绕组在其轴向分量电流作用下产生的扭矩和扭转变形,以及在铁心结构中产生的感应电流。