Performances improvements and torque ripple minimization for VSI fed induction machine with direct control torque

This paper describes a torque ripple reduction technique with constant switching frequency for direct torque control (DTC) of an induction motor (IM). This method enables a minimum torque ripple control. In order to obtain a constant switching frequency and hence a torque ripple reduction, we propose a control technique for IM. It consists of controlling directly the electromagnetic torque by using a modulated hysteresis controller. The design methodology is based on space vector modulation (SVM) of electrical machines with digital vector control. MATLAB simulations supported with experimental study are used. The simulation and experimental results of this proposed algorithm show an adequate dynamic to IM; however, the research can be extended to include synchronous motors as well. The implementation of the proposed algorithm is described. It doesn’t require any PI controller in the torque control loop. The hardware inverter is controlled digitally using a Texas Instruments TMS320F240 digital signal processor (DSP) with composed C codes for generating the required references. The results obtained from simulation and experiments confirmed the feasibility of the proposed strategy compared to the conventional one.     

基于负载角控制的直接转矩控制系统研究

介绍了一种空间电压矢量调制直接转矩控制新方法.通过对转矩偏差进行PI调节,获得下一周期的负载角,结合转子磁链的位置得到期望的定子磁链矢量.利用空间电压矢量调制技术实现对逆变器电压状态的控制.仿真表明,该系统能够更好地控制定子磁链和转矩的脉动,具有良好的性能.     

无刷直流电机双模糊直接转矩控制系统的研究

针对无刷直流电机直接转矩控制存在传统PID速度环自适应较差和相对较大的转矩脉动等问题,对直接转矩控制系统的转矩观测等方面进行了研究,对直接转矩控制策略进行了归纳,提出了一种双模糊控制策略。在转速闭环中,以模糊自适应PID代替普通的PID控制,实现了PID参数的自适应整定。在转矩控制环中,在转矩滞环控制器的基础上,将转矩的偏差和转矩偏差的变化率模糊化,模糊控制非零矢量和零矢量的作用时间,消除了容差宽度选择对转矩脉动的影响,使转矩脉动进一步减小。研究结果表明,相比普通的直接转矩控制系统,引入双模糊控制策略的直接转矩控制系统,可进一步地减小电磁转矩脉动和提高转速的自适应调节能力,显著地改善系统的控制性能。     

NPC型三电平逆变器供电的永磁同步电机矢量控制系统

在分析永磁同步电机矢量控制理论的基础上,结合三电平中点钳位(NPC)逆变器输出谐波含量低、控制性能好等优点,提出了一种基于NPC型三电平逆变器的永磁同步电机(PMSM)矢量控制方法。深入分析了三电平逆变器空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术,并利用Matlab/Simulink进行了基于三电平逆变器SVPWM算法的PMSM矢量控制仿真实验,结果表明三电平逆变器SVPWM和PMSM矢量控制的有机结合,有效地抑制了转矩脉动,提高了驱动性能。     

基于DRNN动态整定PMSM的SVPWM控制

为解决传统的永磁同步电机控制系统中存在的低速转矩脉动大以及由此引起的高频噪声、动态响应慢等问题,提出了一种基于对角神经网络动态自整定的永磁同步电机矢量控制系统的实施方案.给出了基于对角递归神经网络的PID动态自整定控制器的结构,以及PID参数动态自整定的学习控制算法,并将这种综合控制策略引入永磁同步电机空间电压矢量PWM控制中.仿真结果表明,系统低速性能好,转矩脉动小,谐波含量少,当电机参数改变或者受到外部扰动时,系统具有良好的动态特性.     

三电平逆变器异步电机直接转矩控制

介绍了在二极管钳位三电平逆变器异步电机调速系统中如何采用空间矢量调制与直接转矩控制相结合的控制方法.这种方法能够合理地利用三电平逆变器的开关状态,生成更加精确的电压矢量,降低转矩波动与磁链误差.仿真结果表明了这种方法的有效性.     

基于SVPWM的无刷直流电机矢量控制系统研究

针对方波控制下无刷直流电机（BLDCM）起动抖动明显、转矩脉动大、噪声大等问题,提出了基于空间电压矢量脉宽调制技术（SVPWM）的正弦波驱动无刷直流电机的方法,分析推导了BLDCM在d-q坐标系下的数学模型,定性分析了矢量控制下交轴电流（iq）的变化.介绍了电压空间矢量控制的基本原理及其控制算法,利用Matlab7.0/Simulink建立了系统仿真模型.仿真结果表明,电压空间矢量控制下的无刷直流电机控制系统具有良好的静、动态特性;同时将仿真结果与方波控制得到的结果进行比较,证明了无刷直流电机在不同负载下通过矢量控制可以实现低转矩纹波、运动平滑、起动迅速、效率高的运行效果.     

基于改进控制器的异步电动机直接转矩控制

通过分析转矩变化规律,研究不同电压矢量对转矩的变化所产生的影响,提出了改进的磁链和转矩的双层滞环方案。解决了传统直接转矩控制存在的低速转矩波动大的问题,方案简单、易于实现。仿真结果表明,采用该方案,能在不降低系统动态性能的情况下拓展系统的低速运行范围,降低转矩波动,提高电机的低速转矩。     

基于SVM-DTC的永磁同步电动机控制方法研究

研究永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统。针对传统控制系统中存在的转矩和磁链脉动大的问题,将空间矢量调制（SVM）引入PMSM-DTC系统。通过对永磁同步电机数学模型及空间电压矢量调制算法的分析,在Matlab/Simulink环境下,对PMSM的SVM-DTC系统进行仿真。仿真结果表明,系统模型具有很好的动静态性能。     

基于模糊神经网络系统的三相感应电机矢量控制

为实现三相感应电机稳定控制,提出了一种基于自适应模糊神经网络推理系统（ANFIS）的感应电机矢量控制方法。ANFIS结合了模糊逻辑的调节能力与神经网络的自适应能力,被广泛的应用到电机的参数估计、转速、转矩和磁链控制中。在分析感应电机工作原理的基础上,推导出其数学模型,在Matlab/Simulink上采用基于ANFIS的矢量控制对三相感应电机进行系统仿真,仿真结果表明,该控制策略转矩波动小,转速响应快,具有良好的动态和静态性能。     

无刷直流电机矢量控制策略与实现

针对无刷直流电机采用传统驱动控制方式存在的电能利用率低、转矩脉动大、噪声高等问题,分析了电机出现这些现象的原因,给出了一种基于矢量控制正弦波驱动无刷直流电机的控制方法,并研制了磁场定向控制无刷直流电机控制系统。该系统以STM32F103VE控制器为核心,设计了逆变驱动、过压过流检测与保护等硬件电路,并给出了软件控制策略。实验结果表明,与传统的方波换相方式相比,矢量控制可使换相电流波动下降52%,降低了电机的转矩脉动和运行噪声,适用于如空调、抽油烟机等对运行噪声比较敏感的设备,有较高的应用价值。     

矩阵变换器供电的永磁同步电机模糊直接转矩控制系统

根据矩阵变换器空间矢量调制策略和直接转矩控制的基本原理,采用模糊控制器选择矩阵变换器的参考输出矢量,建立矩阵变换器供电的永磁同步电机模糊直接转矩控制系统。利用Matlab／Simulink构建了系统模型,给出了仿真结果。结果表明,该系统运行稳定,具有优良的动静态性能。     

直流力矩电机力矩波动的自适应补偿控制

为解决伺服系统在低速状态下其电机力矩波动影响速度稳定性的问题,提出了一种基于自适应补偿的控制策略。从电机结构出发,分析了电机力矩波动产生的机理,建立了力矩波动的数学模型,提出了基于鲁棒自适应的控制策略。系统控制器由两部分组成:超前-滞后校正用于保证系统的名义稳定性和鲁棒性;自适应补偿控制则采用最小二乘法在线辨识力矩波动,并给予自适应补偿。实验结果显示:与仅使用超前-滞后方法相比,当采用自适应补偿时,速度波动的峰-峰值由4.21%下降到1.77%,均方根值由0.97%下降为0.39%,得到的结果说明提出的方法能够有效降低电机力矩波动对速度稳定度的不利影响。     

Output feedback tracking control of uncertain robot manipulators via higher-order sliding-mode observer and fuzzy compensator

This paper develops a new method to control uncertain robot manipulators by using only position measurements. The controller is designed based on a combination of a computed torque controller (CTC) with a higher-order sliding-mode observer and a fuzzy compensator. First, three higher-order sliding-mode (SM) observers (second-order SM, third-order SM and third-order SM linear (TOSML) observers) are designed and compared to verify whether the TOSML observer is the best for observing velocity and identifying uncertainty. A combined CTC-TOSML controller was then designed. Although this controller scheme can overcome the drawbacks of conventional CTCs, its tracking performance can still be improved. To enhance capability of the tracking performance, a CTC-TOSML controller plus fuzzy compensator called a CTC-TOSML-Fuzzy controller is proposed. The proposed controller increases the potential of the CTC for real robot applications. Finally, computer simulation results on a PUMA560 robot are discussed to verify the effectiveness of the proposed strategy.     

高性能模糊直接转矩控制

应用于直接转矩控制中的模糊控制器 ,对不同的转矩误差采用不同的控制电压 ,可以有效提高转矩的响应速度 ,减小稳态误差。提出一种模糊控制定子磁链角转化方法 ,在保持系统优良性能的前提下 ,可大大减少模糊规则数量 ,提高系统响应速度。为有效减小低速时定子电阻变化引起的磁链观测误差 ,同时设计了一个模糊电阻观测器。实验结果表明所提方案正确、有效     

基于SVPWM的异步电机矢量控制系统仿真

介绍了一种基于电压空间矢量调制的异步电机矢量控制系统.采用转速、磁链双闭环的矢量控制,对电机转矩直接进行解耦,通过电压空间矢量调制的方式,达到了理想的控制性能.仿真实验表明,该方法计算简单,易于实现,而且鲁棒性强,具有一定的现实意义.     

基于自抗扰控制的无刷直流电机换相转矩脉动抑制的研究

针对无刷直流电机在运动中会产生转矩脉动且转矩脉动会影响无刷直流电机运行的稳定性和可靠性的问题,结合现代控制理论,研究了无刷直流电机的数学模型,设计了一种基于自抗扰控制器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制的方法。通过降低无刷直流电机的转矩脉动并且结合DSP高速运算处理器实现了其算法的控制,更好地提高了其稳态性能。采用自抗扰控制技术对无刷直流电机的换相转矩脉动进行了抑制。通过消除转速响应的超调,扩张状态观测器检测系统的相电流脉动以及用非线性状态反馈控制率对检测到的电流脉动误差值进行补偿抵消,以达到了抑制相电流脉动的效果,从而抑制了转矩的脉动。通过实验验证,自抗扰控制器比PI控制能够较好的抑制直流电机的换相转矩脉动,从而能够提高电机在运动中的稳定性。     

矩阵变换器与直接转矩控制技术的融合研究

通过电机定子磁链的增量实时计算出矩阵变换器的期望输出电压矢量,结合矩阵变换器双空间矢量调制策略和异步电机直接转矩控制技术,实现了采用矩阵变换器供电的异步电机直接转矩控制.利用Matlab/Simulink构建了系统模型,给出了仿真结果.结果表明,系统运行稳定,具有优良的动静态性能.     

基于模糊自适应控制的无轴承异步电动机SVM-DTC运行控制

提出了一种基于模糊自适应控制的无轴承异步电动机的空间矢量调制的直接转矩控制策略。通过模糊控制算法得到磁链和转矩的控制电压分量,实现了两个电压矢量的实时调整,解决了采用传统PI控制器所带来的脉动较大的问题。并利用Matlab/simulink仿真软件,分别建立基于模糊自适应控制的空间矢量调制的直接转矩控制系统和双PI控制的空间矢量调制的直接转矩控制系统模型。仿真结果表明,改进后的算法可以更好地抑制转矩、磁链的脉动及转速超调,提高系统的动态性能。     

基于双滑模控制的PMSS直接转矩调速系统设计

针对永磁同步电主轴传统直接转矩控制策略存在较大的磁链和转矩脉动,系统在低速段难以精确控制,以及由于磁链和转矩脉动引起的噪声和抖动等问题,该文提出了基于双滑模变结构控制的永磁同步电主轴直接转矩调速控制方案。提出通过转矩和磁链的2个滑模控制器来代替传统直接转矩中的2个滞环控制器,其输出实现了空间电压矢量调制,保证了逆变器开关频率恒定,减小了磁链和转矩脉动;分析滑模变结构控制所产生抖振缺陷的机理,选择适当的趋近律在保证系统鲁棒性的前提下有效抑制了抖振。实验和仿真结果表明,该调速系统具有动态响应快,磁链和转矩脉动小以及较强的鲁棒性等优点。