基于双频矢量调制的五相永磁同步电机四维电流控制方法

五相永磁同步电机驱动系统中,由于多相电机的非线性及逆变器的死区效应,传统最近四矢量实现的二维电流控制无法控制谐波子空间的谐波电流。为更好地控制五相电机的谐波电流,需要对五相永磁同步电机采用四维电流控制,其不仅可实现谐波电流的抑制也可通过控制电流提升转矩输出。针对双平面电压调制方法,提出一种基于空间矢量调制的双频矢量调制法及两种结合方式(M1和M2),其能有效解决脉宽调制波形非中心对称及调制比受调制周期限制的问题。分析五相永磁同步电机四维电流控制策略,以两种双频矢量结合方式进行仿真,对不同相差下的调制比进行深入分析,并给出调制比的详细分布,验证了双频矢量调制方式对调制比的提升作用。最后通过实验验证双频矢量调制方式的正确性和可行性,验证了基于双频矢量调制的四维电流控制对谐波电流抑制及死区补偿的有效性。     

基于RT-LAB的永磁同步电机硬件在环实时仿真平台的实现

硬件在环仿真技术是近年来兴起的一种新颖的实时仿真技术,具有置信度高、方便方案验证与设计、缩短开发周期、减小开发成本等优点。将当前在工业中大量运用的永磁同步电机作为控制对象,设计了一种基于RT-LAB的永磁同步电机硬件在环实时仿真平台,实验过程及实验结果都证明了系统的优异性能,大大提高了研究工作的效率。     

永磁同步电机控制硬件在环测试平台的实现

为实现电机控制器的性能设计及验证,提出了基于RT-LAB和JMAG的永磁同步电机硬件在环(HIL)实时测试平台。利用JMAG电磁软件建立了永磁同步电机(PMSM)的有限元分析模型,应用RT-LAB,搭建了永磁同步电机及逆变器的实时仿真系统,将其与真实的电机数字控制器相连,实现了永磁同步电机的矢量控制。将HIL平台实验结果和全实物平台实验结果进行了比较,验证了该平台的准确性和有效性。     

大功率永磁同步电机发电运行状态下的单位功率因素控制研究

研究了永磁同步电机PWM变流器的运行特性,详细介绍了PWM变流器的运行状态。在PMSG-PWM相量图和数学模型的基础上,针对变流器单位功率因数制策略,理论分析并推导了永磁同步电机发电的稳态运行特性,总结了永磁同步电机发电运行时的定子相电压、相电流、功率因数和极限功率的变化规律。在MATLAB/Simulink平台上基于同一样机建立了高功率因素控制策略的仿真模型并进行了动态仿真,分析了控制策略的基波性能和谐波影响。仿真结果验证了控制策略的可行性及理论分析的正确性。对永磁同步电机的发电运行控制有一定的理论意义和工程价值。     

永磁同步电机弱磁与过调制控制策略研究

在前人研究的基础上,提出了一种提升永磁同步电机(PMSM)高速带载能力的控制策略。该控制策略能克服电机在最高转速时无法带载的弱点,可靠性高、易于实现。实现该控制策略的算法包含PMSM的弱磁控制和电压空间矢量的过调制控制,使电机能宽范围带载调速。为验证该控制策略,建立了内置式永磁同步电机(IPMSM)的仿真模型,搭建了试验平台,并进行了仿真和试验研究,验证了该控制策略的可行性和有效性。     

改进的过调制策略在车用IPMSM宽调速范围控制中的应用

当前电动汽车逐渐得到推广,而车用电机控制系统对调速范围有着很高要求。针对车用内置式永磁同步电机的宽调速范围控制,提出一种基于电压增益补偿的过调制弱磁控制策略。该策略通过将调制后的电压补偿给调制前的电压,提高母线电压利用率,实现内置式永磁同步电机更宽调速范围的控制。基于车用内置式永磁同步电机的模型,通过MATLAB/Simulink仿真验证该改进的控制策略的可行性。     

基于谐振控制的表贴式永磁同步电机弱磁区电流谐波抑制

提出了一种应用于弱磁过调制工况下的表贴式永磁同步电机比例-积分-谐振电流谐波抑制策略,该策略可有效解决电机弱磁过调制区运行时的电流畸变、转矩波动大等问题。本文分析了电机常规控制下系统对扰动信号的抑制作用,在此基础上,结合高增益特性的比例谐振控制,针对系统过调制区运行时产生的周期性扰动,提出电流谐波抑制策略,抑制电流谐波和改善平稳运行能力。以一台5.2kW永磁同步电机为被控对象进行仿真及实验研究,结果表明,本文策略可有效抑制电流谐波,改善系统稳态转矩控制效果。     

基于PR控制器与不对称SVPWM的永磁电机电流谐波抑制策略

提出不对称空间矢量调制算法,使输出脉冲不再关于载波对称,在维持逆变器开关频率不变的前提下改善系统的谐波性能,提升系统带宽,有效抑制高频电流谐波.为验证该方法,进行了仿真分析,并在实机平台上进行了实验,验证了该方法对永磁同步电机高频谐波电流抑制的有效性.     

基于PI的永磁同步电机转矩脉动抑制研究

永磁同步电机由于具有高效率、高转矩密度等优点而被广泛应用于各种要求高性能伺服控制的场合,但是其转矩存在较大脉动,限制了永磁同步电机在高精度场合的应用。所以研究永磁同步电机的转矩脉动抑制策略有着重要意义。在分析永磁同步电机系统结构和工作原理的基础上,建立了永磁同步电机的基波与谐波的数学模型,进而推导出基波与谐波的共同作用下电磁转矩的表达式,说明转矩脉动主要由6次分量与12次分量组成。以此为基础提出了一种基于PI控制器的转矩脉动抑制方法,通过向q轴注入额外的谐波电流,以抑制电机的转矩脉动。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了此算法的有效性。     

永磁同步电机用坐标变换的电流谐波抑制方法

针对永磁同步电机在运行过程中电流波形发生畸变、谐波含量高等问题,结合同步旋转坐标变换理论提出一种谐波抑制方法。建立永磁同步电机的数学模型,分析时间谐波和空间谐波的产生原因及对电机正常运行造成的不利影响。采用坐标变化与低通滤波器检测5次与7次谐波,在原有的双闭环系统基础上增加谐波电流环,通过PI控制抑制谐波电流。最后以4k W表贴式磁悬浮永磁同步电动机为对象进行仿真分析和实验验证,仿真和实验的结果表明,采用坐标变换的谐波抑制算法可以有效抑制谐波电流,提高电机相电流的正弦度,对不同原因造成的谐波均有抑制作用,并且具有计算简单、容易实现的特点。     

T型三电平逆变器馈电双三相PMSM直接转矩控制

提出了一种T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统直接转矩控制(DTC)策略。该系统既具有多相电机转矩脉动小、电流应力小和故障容错能力强的优点,也继承了T型三电平电机驱动谐波性能好、可靠性高的特点。该文所提出的基于双空间矢量调制(SVM)技术的直接转矩控制策略保留了DTC快速动态响应特性。与基于空间矢量解耦(VSD)的SVM技术相比,双SVM技术避免了复杂的矢量合成过程,并具有良好的谐波控制效果。所提出的控制策略还设计了谐波电流闭环控制器,能够有效抑制由绕组不对称、反电动势谐波、死区等非线性因素引起的低次谐波电流。通过实验验证了所提出的T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统DTC策略的有效性。     

基于谐波注入算法的变频器驱动下PMSM损耗抑制方法

永磁同步电机(PMSM)在变频器驱动下运行时,受变频器所产生的含量较高的时间电流谐波影响,电机的损耗会大幅增加,这将严重影响到电机运行的安全性与稳定性,而通过对电机本体结构进行优化的传统方法所带来的损耗抑制效果有限,不足以解决问题。针对此,从电机的控制策略出发,提出了一种基于谐波注入算法的PMSM损耗抑制方法,通过对成分含量最高的5次、7次时间电流谐波进行抑制,来降低变频器驱动下电机的损耗。以场路耦合联合仿真模型为计算工具来验证算法的有效性,结果表明在加入谐波注入算法后电机的损耗降低了24.9%,所达到的效果较好,为电机的损耗抑制提供了一种参考。     

多电平双移30°永磁同步电机的矢量控制系统

为了进一步提高调速系统的容量,降低输出谐波和转矩脉动,将多电平逆变器与多相电机相结合,给出了五级十一电平级联型多电平逆变器驱动双移30°永磁同步电机的六相调速系统拓扑结构,分析了电压空间矢量在各正交空间的分布,研究了基于双级联型逆变器的四矢量空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法。基于Matlab的仿真将级联型多电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统与两电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统进行比较,前者的转矩、稳态电流等性能均优于后者,其稳态电流总谐波畸变率仅为2.68%。基于 DSP的实验表明级联型多电平逆变器输出波形接近正弦波,转矩脉动较小,稳态电流谐波含量低,达到了预期的控制效果,从而验证了本文所提方法的可行性。     

基于伏-秒平衡特解规划的三电平中点电位低频脉动抑制PWM

基于伏-秒(V-S)平衡原理,提出一种通用程控三电平PWM方法,在单个载波周期内,设计一种通用的开关序列,其中每相开关序列均考虑三种不同电平,揭示三电平PWM算法可根据不同的控制目标对伏秒平衡方程特解进行规划来实现,物理意义更明晰。为了实现中点电位平衡与低频脉动抑制,解决虚拟电压矢量调制策略计算复杂的问题,以特解规划为基础,提出九段式低频脉动抑制PWM特解规划算法和中点电位闭环控制策略,给出了脉冲分配方法,无需扇区判定及矢量合成分析。建立中点钳位(NPC)三电平样机实验平台,采用阻感负载和永磁同步电机(PMSM)负载实验验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于虚拟电压矢量的磁场定向控制策略研究

针对双三相永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统中定子相电流的谐波问题，在采用传统两矢量空间矢量脉宽调制算法的基础上，提出基于最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法的磁场定向控制策略。其次，针对最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法计算量大，设计复杂的问题，又提出了基于虚拟电压矢量的空间矢量脉宽调制算法的改进型磁场定向控制策略。最后，通过MATLAB/Simulink仿真平台，验证所提出的改进型控制算法策略的有效性。     

基于dSPACE的永磁同步电机低振动噪声控制策略

为降低变频器供电引起的永磁同步电机(PMSM)电磁振动噪声,首先理论分析了变频器引入的PMSM振动噪声源,然后利用MATLAB/Simulink建立仿真模型,通过d SPACE进行编译并控制一台PMSM,比较了随机开关频率调制技术和死区补偿技术降低振动噪声的优缺点,提出一种混合随机开关频率-死区补偿技术。试验结果表明,此方法综合随机开关频率调制技术和死区补偿技术的优点,能降低逆变器引入电流谐波引起的中低频振动噪声和逆变器开关频率与电流谐波相互作用引起的高频振动噪声。     

模块化多电平逆变器的仿真分析

介绍模块化多电平逆变器的拓扑结构和工作原理,根据模块化多电平逆变器的特性及在高压大功率场合中的应用,采用基于排序法的电容均压控制算法与最近电平逼近调制策略相结合以实现电容电压的平衡和系统的稳定。采用上述的控制策略在 MATLAB‐Simulink仿真平台下搭建7电平的逆变器仿真模型,通过对子模块电容电压波动分析及逆变器输出电压电流谐波畸变率分析,结果表明最近电平逼近调制策略下换流器输出的波形质量高,谐波含量少,子模块电容电压波动小,验证了所采用的均压控制策略和最近电平逼近调制策略的合理性和有效性。     

基于改进调制的两级式单相光伏并网逆变器前级二次谐波抑制

为抑制两级式单相光伏并网逆变器前级电路中的二次谐波电流,利用开关周期平均模型对前级电路中二次谐波电流产生的原因进行了分析,基于此提出了抑制二次谐波电流的改进调制方法。该方法根据实时采样得到的母线电压修正占空比,无需复杂的运算处理,易于实现。进一步分析了改进调制方法下前级Boost电路的小信号传递函数,提出了欠阻尼条件下基于微分先行PID算法的光伏电池最大功率点电压跟踪方法。仿真表明,改进后的两级式单相光伏并网逆变器最大功率点跟踪过程振荡小,光伏电池输出电流平稳,二次谐波电流抑制效果显著。     

基于SPWM控制的级联型五电平逆变器仿真研究

针对三电平逆变器输出电压谐波分量高和IGBT承受回路电压过大的问题,采用SPWM控制的级联型五电平逆变器进行改进,分析了级联型五电平逆变器的拓扑结构及工作原理,对载波SPWM控制策略进行了研究,在不同调制比下通过Mat-lab/Simulink仿真,对该控制技术进行了谐波分析,得出了一种适合于级联型五电平逆变器的调制方法。