螺旋桨负载永磁同步电机直接转矩控制系统研究

为了研究空间矢量调制策略对大功率永磁同步电机在螺旋桨负载特性下变频调速性能的影响,通过对直接转矩控制变频调速和螺旋桨负载特性理论的分析,结合螺旋桨敞水特性曲线,得到螺旋桨推力系数Kp和扭矩系数Km分别与进速比J之间的函数关系.提出了推力系数和扭矩系数的计算方法,建立了螺旋桨负载和永磁推进电机直接转矩控制的仿真模型.仿真结果表明,直接转矩控制系统中永磁推进电机转速动态响应快,转速稳定后电磁转矩与螺旋桨旋转产生的负载转矩相等.与实测电机运行数据比较可知,不同转速下仿真得到的电机转矩值与实测值相一致,验证了该模型的有效性.     

基于谐波补偿的永磁电机转矩脉冲抑制

永磁同步电机(PMSM)因气隙磁场畸变及逆变器的非线性特性,容易使电流波形发生畸变,从而导致转矩脉动。在此设计了一种基于谐波电流补偿的转矩脉动抑制方法,在双闭环控制基础上,加入谐波注入补偿环节补偿三相电流的谐波。实验结果表明,该控制方法有效提高了系统的控制精度,能有效改善电流波形从而抑制电机运行时的转矩脉动。     

基于负载前馈补偿的永磁同步电机矢量控制研究

传统PMSM矢量控制应对突变负载干扰的能力薄弱,为了提高系统的抗干扰性,本文提出了负载转矩前馈补偿电流环控制的新方法.为了能够同步观测到电机上的负载情况,本文提出了龙伯格负载转矩状态观测器,将检测到的负载转矩以前馈补偿的形式对电流环进行优化,从而提高PMSM矢量控制系统的抗负载能力,实现动态和稳态特性的优化.最后通过S...     

永磁同步电机交流伺服系统负载转矩动态补偿方法

交流伺服电机负载转矩的变化对系统性能的影响非常明显，需要进行在线动态补偿，但负载转矩与转动惯量一样，是一个很难直接测量的非电物理馈，需进行在线辨识。文章构建了一个负载转矩辨识观测器，将观测到的值动态补偿到速度环中，有效提高了速度环抗干扰性能，增强了系统的鲁棒性。     

基于实时负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机转速的影响,对负载转矩扰动下永磁同步电机(PMSM)伺服系统数学模型的频域特性进行了研究,总结出负载转矩扰动和速度PI控制器参数之间的关系,提出了基于负载转矩反馈补偿的永磁同步电机变增益PI控制方案。变增益PI(VGPI)控制器根据转速信号中特定频率分量的变化,进行控制器增益的实时调节;同时采用FPGA器件设计并实现了基于Kalman滤波器的负载转矩观测器,能够对负载转矩扰动进行实时观测和补偿,提高了永磁同步电机伺服系统对负载转矩扰动的抑制能力。实验结果验证了控制策略的有效性。     

永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动抑制研究

针对直接转矩控制系统不合理转矩脉动问题,依据永磁同步电机直接转矩控制理论,提出了基于12定子磁链扇区和12电压矢量的控制策略,分析了不同电压矢量在不同定子磁链扇区内对转矩的作用,给出了不合理转矩脉动产生的原因,并提出了一种新颖的开关表.理论分析和仿真结果表明这种控制策略可以最大程度上减小不合理转矩脉动范围.     

基于螺旋桨负载的电推进系统线性/非线性自抗扰混合控制方法研究EI北大核心CSCD

电推进系统采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接驱动螺旋桨为飞机提供所需的动力,由于运行工况的复杂性和强耦合性,其对动态响应和扰动抑制能力提出更高的要求。为了提高系统性能,提出一种线性/非线性自抗扰混合控制方法。在线性扩张状态观测器(linear expanding state observer,LESO)和非线性扩张状态观测器(nonlinear expanding state observer,NESO)参数整定的基础上,设计带权重系数的混合控制策略。该方法有效整合LESO和NESO的优点,通过带桨测试结果验证所提方法的可行性,为工程实践奠定理论基础。     

基于负载转矩滑模观测的永磁同步电机滑模控制

为了减小负载转矩扰动对永磁同步电机(permanentmagnet synchronous motor,PMSM)控制系统的影响,提高系统抗扰能力,提出一种以转速和负载转矩为观测对象的扩展滑模观测器,以实际转速与观测转速之差构成滑模面,负载转矩观测结果由负载转矩实际值和经过滤波后的抖振信号组成,当滑模运动发生后转矩观测误差渐进收敛到零。设计了基于指数趋近律的PMSM滑模控制(sliding-modevariable structure control,SMC)系统,将观测的负载转矩进行前馈补偿,以克服负载时变对控制性能的影响。实验结果表明,该观测器可准确地观测负载转矩,采用的前馈补偿方案对系统负载扰动有较强的鲁棒性,并且SMC固有抖振现象得到了有效抑制。     

基于负载转矩观测器的永磁同步电机动态面控制

针对PMSM伺服控制系统因负载扰动导致系统性能下降的问题,提出了一种基于负载转矩观测器的永磁同步电机动态面控制策略。建立了永磁同步电机的数学模型,构造了一种新型的状态变量方程,并设计出一种新型的永磁同步电机动态面控制器,通过观测器得到负载转矩反馈量,使得负载变化时的转速波动更小,实现了对PMSM伺服系统的精准控制。最后给出了稳定性的详细证明,并通过仿真试验验证了该控制策略的有效性和可行性。     

永磁电机简单的非线性磁分析

1 简介 磁性材料和现代电力电子技术适用性的最新发展，对于高性能驱动的交流电机的应用提供了极大的机遇。在各种型号缒交流电机中，由于永磁同步电机（PMSM）具有稀土磁铁的一些优势特性，如高的转矩与电流比以及高的效率（1），而变得富有吸引力。然而，定子齿中的磁饱和却变得严峻，因此，为了满足给定的要求，需要一个非线性磁分析，来设计优化电动机的几何尺寸，尽管对于给定的电机尺寸，按照精确的转矩分析，有限元分析（FEA）是有用的，缺点之一就是需要大量的计算时间来寻找最优的电机尺寸。     

基于转矩补偿的永磁同步电机自抗扰控制研究

电动汽车永磁同步电动机( PMSM) 驱动系统运行在复杂多变的工况下,存在负载转矩扰动的问题。为减小负载转矩扰动引起的转速脉动,提高电动汽车抗干扰能力,提出了基于转矩前馈补偿的自抗扰控制(ADRC)策略。该控制方法使用自抗扰控制技术设计了速度控制器能实时补偿系统的扰动;并通过设计降维负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值反馈到电流环中,对负载扰动进行前馈补偿,增加了系统的抗干扰能力,提高了系统的鲁棒性。仿真结果表明,该方法可以增强系统的鲁棒性,提高系统的抗扰动能力。     

平衡式永磁同步电动机力矩波动直接测试系统的动态特性研究

高精度应用对永磁同步电动机的力矩波动指标提出了较高的要求,对其准确测量有重要的意义.平衡式直接测量方法具有低成本、高分辨率的优点,但过去少有文献对此类测量方法的动态特性进行分析.本文以一套具体测试系统为例,建立其数学模型.通过计算分析,确定了系统能够准确测量的转速范围,然后通过实验验证了理论分析的正确性.最后根据模型给出提高系统性能的建议.     

带负载转矩补偿的 PMSM 交流伺服系统自适应控制

设计了一个基于ＤＳＰ和ＰＭＳＭ自适应速度控制器，使用了模型参考自适应方法，具有计算量小的特点，能实时辨识系统参数，采用自适应负载转矩观测器补偿负载转矩扰动，实验表明本控制器在系统参数变化和负载转矩扰动的情况下具有良好的自适应能力。     

A Novel PMSM with Optimized Asymmetric Eccentric Air-Gap for High-Power Electric Motorcycle

Abstract

In order to improve power density of high-power electric motorcycle driving motor, the air-gap length is usually minimized, which aggravates the influence of armature reaction on air-gap magnetic field. Considering the fact of unidirectional driving of electric motorcycle, the eccentric air-gap is used in each pole air-gap magnetic field strengthened area to suppress armature reaction, thus an asymmetric eccentric air-gap structure is designed. The torque and efficiency of motor are improved by asymmetric structure optimizing to improve the comfort, load capacity and battery life of vehicle, the ratio of maximum air-gap to minimum air-gap is eventually determined to be 3.2. The results of simulation and experiment show that, for the specified rotation direction, the distortion of air-gap magnetic density and back electromotive force (back-EMF) caused by armature reaction can be significantly suppressed by the determined asymmetric structure, hence the torque ripple and iron loss are reduced by 70.66% and 20.9% under rated load, respectively. Meanwhile, the proposed motor can provide a wide speed range and superior speed control performance, thus, verifying the validity and feasibility of the proposed asymmetric eccentric air-gap structure.     

风机类负载下的永磁同步电动机速度反推控制

针对风机负载的特点，提出一种基于非线性控制策略的反推控制，实现了速度闭环控制。设计的反推控制可以实现永磁同步电动机速度跟踪控制，保证系统具有良好速度跟踪性能，而且提高了风机类负载的效率。     

螺旋桨负载特性的仿真研究

双馈电机能够四象限运行，且可在转子侧变频控制，降低了变频器容量。提出了采用双馈电机能最回馈系统模拟叫象限负载螺旋桨在不同工况下的稳态和动态特性，通过改变转子电压幅值和相位，不但可以调节双馈电机的输入转矩，而且可以产生变压恒频的交流电并反馈到电网，实现能量回馈。采用定子磁链定向的矢量控制策略，利用MATLAB／Simulink建立双馈电机模型和控制系统模型。仿真结果表明，双馈电机能在四象限内较好地模拟螺旋桨负载的机械特性。     

基于负载转矩观测的PMSM直接转矩反步控制

基于永磁同步电机数学模型,考虑永磁同步电机的非线性特性,提出了一种新颖的反步法控制策略设计转矩和磁链非线性控制器,使电机具有快速的速度和转矩响应性能,并且能有效减小转矩和电流脉动。针对负载转矩扰动的问题,设计了负载转矩Luenberger状态观测器以减小扰动对系统的影响,并采用线性矩阵不等式对反馈增益进行求解。通过仿真可以看出,所设计的控制器使系统具有良好的动静态特性,负载转矩观测器能准确估计负载变化,使系统对负载扰动具有较强的鲁棒性。     

螺旋桨负载特性的仿真研究

双馈电机能够四象限运行,且可在转子侧变频控制,降低了变频器容量。提出了采用双馈电机能量回馈系统模拟四象限负载螺旋桨在不同工况下的稳态和动态特性,通过改变转子电压幅值和相位,不但可以调节双馈电机的输入转矩,而且可以产生变压恒频的交流电并反馈到电网,实现能量回馈。采用定子磁链定向的矢量控制策略,利用MATLAB/Simulink建立双馈电机模型和控制系统模型。仿真结果表明,双馈电机能在四象限内较好地模拟螺旋桨负载的机械特性。     

基于模糊PI控制的永磁同步电机转速脉动抑制

高精度宽调速范围伺服系统研究的内容之一是转速脉动抑制问题.在给出了含有脉动量的转矩模型基础上,针对该脉动量的不确定性,提出了在系统速度环上利用参数自整定PI模糊控制器实现减小转速脉动的方法,经与常规PI控制器仿真比较,该控制器性能良好,并使系统具有较强的鲁棒性.