永磁同步电动机一种新型直接转矩控制技术

针对永磁同步电动机传动系统的直接转矩控制技术进行研究,提出一种新型控制方案。该控制方案采用砰砰滞环调节器与电压矢量查询表的方式直接对永磁同步电动机定子电流的激磁电流分量和转矩电流分量进行闭环控制,电流控制更为直接,并且可以容易实现永磁同步电动机的最大转矩电流比控制。文章采用MATLAB仿真软件对该控制技术进行仿真,仿真结果表明了该控制方法对定子电流控制的有效性,也表明系统具有良好的动态性能。最后构建了以数字信号处理器TMS320LF2407为核心的永磁同步电机调速试验系统,验证了该方法的有效性。     

基于滑模扰动补偿永磁同步电动机PWM预测控制

针对表贴式永磁同步电动机PWM电流预测控制中电机模型失配以及参数摄动引起的电流稳态误差和振荡问题,提出基于滑模扰动补偿的PWM电流预测控制算法。在传统PWM电流预测控制基础上,将参数摄动引入电机电压方程,分别构建交、直轴滑模扰动补偿器对电流环输出电压进行实时性修正,抑制电机参数变化对控制系统的影响,并通过李雅普诺夫理论分析验证所提算法的稳定性。仿真结果表明,所提方法能够实现快速跟踪控制,提高了PWM预测控制系统对内、外部扰动的稳定性。     

基于PDFF速度调节器的PMLSM无差拍电流预测控制

针对电磁弹射用永磁同步直线电机控制系统动态响应速度快、抗干扰能力强的需求,传统永磁同步直线电机PI控制系统无法满足控制需要的现状,本文设计了具有高动态性能、强鲁棒性的速度-电流双闭环控制系统。在转速环引入伪微分前馈-反馈调节器,电流环采用无差拍电流预测控制,同时为消除永磁同步直线电机参数失配以及外部扰动造成的电流波动,设计了扩张状态观测器对扰动进行观测,并对电压参考值进行补偿,提升了系统的鲁棒性和动态响应能力。最后利用MATLAB/Simulink仿真验证了设计的可行性,设计的系统相较于传统PI速度调节器电流预测控制系统动态响应速度更快、抗干扰能力更强。     

基于增量模型的永磁同步直线电机鲁棒预测电流控制

为了解决永磁同步直线电机预测电流控制对电机参数的依赖,提出一种鲁棒增量式预测电流控制算法。通过建立永磁同步直线电机增量式预测模型来克服电机磁链变化的影响,并详细分析了增量预测模型对电机参数敏感性。为提高电流带宽,对增量式预测电流控制进行一拍延时补偿。针对电感不匹配引起的电流预测误差,提出一种新型滑模观测器来观测电压扰动值并将扰动前馈补偿,从而实现精准电流控制。实验结果表明所提方案可有效地提高系统鲁棒性,具有较好的效果。     

永磁直线同步电动机推力波动抑制

针对高精度直接驱动的永磁直线同步电动机控制系统,研究其摩擦力、端部效应以及系统参数变化等不确定性因素对系统控制性能产生的影响,在分析其端部效应引起的推力波动的基础上,提出了一种电流预测控制模型,通过注入谐波电流对因端部效应引起的推力波动进行补偿;同时设计扰动观测器对因摩擦力及参数变化等不确定性因素引起的推力波动进行补偿,进一步消弱推力波动。最后,通过实验平台实现了该控制算法,实验结果表明,该控制方案有效抑制了因端部效应及其他不确定因素引起的永磁直线同步电动机伺服系统的推力和速度波动。     

串级预测控制在永磁同步电动机调速系统应用

永磁同步电动机的速度受参数变化、负载扰动影响较大,为提高永磁同步电动机控制系统的抗干扰能力和稳定性,提出一种基于预测控制算法的复合控制策略。该控制策略对永磁同步电动机参数依赖较小,由转速状态观测器实现对PMSM速度变化趋势的预测估算,通过预测控制器产生电流控制增量,进而实现对电动机转速的控制。该算法采用分层控制结构,将预测控制和PI控制结合,实现串级预测控制,并进行了仿真分析。仿真结果表明,该算法较传统PI控制器具有更强的抗干扰能力,更快速的响应,更强的鲁棒性,更优的综合性能。     

基于转子磁场定向控制的PMSM伺服系统建模仿真

在分析永磁同步电动机（PMSM）数学模型的基础上，建立了的转子磁场定向矢量控制的PMSM伺服系统模型。系统采用位置、转速和电流三闭环控制，其中位置环和速度环采用经典的PI控制，电流环采用转子磁场定向矢量控制，以实现瞬时的转矩调节。仿真模拟了PMSM的恒转矩起动、恒功率运行以及负转矩制动的全过程，实现了位置伺服的精确控制。     

基于自适应内模观测器的永磁同步直线电机高带宽强鲁棒预测电流控制策略研究

该文采用一种基于自适应内模观测器的预测电流控制策略,来提高永磁同步直线电机的电流环性能,进而实现直线电机的高精密跟踪控制。首先通过预测误差校正因子改进电流预测模型,提高每个采样周期的电流预测精度,减小电流纹波;其次建立内模观测器去估计电机参数失配带来的系统扰动,利用标称电流方程设计自适应算法,获得高带宽的扰动估计;接着采用离散的李雅普诺夫函数去选择满足系统稳定的自适应增益,充分抑制系统扰动,提高系统的鲁棒性;最后搭建基于半实物AD5435的直线电机控制平台,实验结果验证了该文方法的正确性和有效性。     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（十六）第7章基于FPGA架构交流电机数字控制系统集成设计

介绍了一种基于FPGA的全数字单芯片交流伺服驱动系统。采用现代EDA设计方法,使用VerilogHDL硬件描述语言完成了永磁同步电动机矢量控制系统的坐标变换、空间矢量脉宽调制（SVPWM）、电流环、速度环以及串行通讯等电机控制模块的编程,在Xilinx3S400FPGA芯片中实现了永磁同步电动机转子磁场定向控制。     

基于参数变化估计的PMSM自抗扰内模控制

基于d-q坐标系下的永磁同步电动机数学模型及矢量控制的基本原理,针对永磁同步电动机的非线性和参数的不确定性,对于电流环设计了基于参数变化估计的内模控制器,克服传统的内模控制对电机参数敏感的问题,速度控制器采用了自抗扰控制器,提高了系统对外部负载扰动抑制能力。仿真结果表明,所提出的基于参数变化估计的永磁同步电动机自抗扰内模控制器在电动机参数变化和负载扰动情况下均能提供良好的控制效果,验证了所设计控制方法的有效性。     

无电流环永磁同步电动机控制器设计

设计了一种无电流环的永磁同步电动机矢量控制器。在永磁同步电动机相电阻较大且转速较低情况下,对电机数学模型做近似处理,得出无电流环的矢量控制方法。仿真与实验结果表明该方法合理可行,有一定实用价值。     

永磁直线同步电机端部效应补偿的扰动观测器设计与仿真

针对永磁直线同步电动机端部效应引起的推力波动对直线伺服控制系统控制精度产生影响的问题,利用磁阻力在直线伺服运动过程中的变化规律,在分析永磁直线电动机状态方程的基础上,设计降阶扰动观测器以补偿并抑制端部效应。基于扰动观测器建立永磁直线电动机的伺服控制系统模型,并通过模型仿真直线电动机在稳态负载、速度突变、突加负载以及往复运动等多种工况下的响应特性,验证扰动观测器对端部效应补偿的有效性。     

永磁直线同步电动机改进三矢量模型预测电流控制

为解决永磁直线同步电动机双矢量模型预测电流控制存在电流脉动和推力波动较大、速度超调量过大的问题,采用一种改进的三矢量模型预测电流控制方法。该策略在单个采样周期作用2个有效矢量和1个零矢量,通过代价函数直接选取第一、第二最优矢量,再使用零矢量调节幅值,实现了任意幅值快速矢量选取。同时速度环使用模糊PI控制来减小控制系统速度超调,进而提高系统的控制性能。仿真结果表明,所提出的控制方法切实可行,能够有效降低电流脉动和推力波动,减小了超调,提高了系统的稳态性能。     

分段供电双三相永磁同步直线电机电流解耦与扰动抑制

为减少电机输入端电压和驱动变流器容量,长定子永磁同步直线电机常采用定子分段方式供电,但是定子分段永磁同步直线电机会产生定子电感不平衡并导致电流耦合、动子过分段造成反电动势扰动和推力波动等问题。首先,推导了分段供电双三相直线电机电流控制环中电感不平衡导致的电流耦合和反电动势扰动的表达式,设计了一种反馈解耦补偿器对电流进行解耦,采用动态相对增益矩阵（DRGA）对参数失配下的解耦程度进行分析。在此基础上,设计一种二阶滑模扰动观测器,对由过分段导致的反电动势扰动与电机参数失配进行补偿,增强了电流环的抗扰特性,实现了精确的电流跟踪,有效降低了电机的推力波动。实验结果验证了电流解耦与扰动抑制有效性。     

永磁同步电动机的无抖振滑模控制系统设计

针对永磁同步电动机位置伺服系统,基于同步旋转坐标系下永磁同步电动机精确的数学模型,利用矢量控制技术,设计了位置/电流双闭环解耦控制结构,以实现转矩线性化控制,简化控制器设计.结合高阶滑模和非奇异终端滑模的控制思想,利用鲁棒微分估计器技术,分别提出了位置环和电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案,在保证控制系统全局非奇异和稳定性情况下,可消除控制信号的高频抖振,提高系统的动态响应速度和控制精度,实现系统强无抖振的滑模控制.提出一种自适应负载转矩估计方法,解决了未知负载扰动系统的鲁棒控制问题.仿真结果证明所提控制方法的有效性和可行性.     

一种无电流环永磁同步电动机伺服控制的研究

针对永磁同步电动机的传统控制,利用永磁同步电机空间矢量脉宽调制原理(SVPWM)进行解耦,采集两路电流信号来控制电机的转矩及转速,该文提出了一种基于精确的光电编码信号测速的无电流环直接电压控制策略,省去两路电流采样信号,节约了成本,提高可靠性;通过DSP芯片TMS320F2407设计了工业缝纫机控制器的硬件及软件,实现了无电流环永磁同步电动机控制,满足客户的需求。     

磁悬浮永磁直线电动机控制系统非脆弱鲁棒控制的研究

由于磁悬浮永磁直线电动机控制系统存在参数变化、扰动的不确定性以及控制器参数的摄动,因此对该电动机控制系统提出非脆弱鲁棒控制,以实现数控机床磁悬浮永磁直线电动机驱动系统的精密控制。建立包含磁悬浮永磁直线电动机参数摄动和外界干扰的状态空间模型;基于Riccati不等式,推导出满足非脆弱鲁棒性能指标的H∞控制器的解析表达式;在Matlab环境下对控制系统进行仿真研究,仿真结果表明磁悬浮永磁直线电动机控制系统对参数和扰动的不确定性以及对控制器参数摄动具有鲁棒性,实验结果验证了该控制方法的有效性。     

电压矢量定向的PMSM转子初始位置测量方法及应用

永磁同步电动机控制系统采用矢量控制时需要精确的转子位置信号以实现磁场定向控制。从永磁同步电动机的数学模型出发,提出了一种新型的基于电压矢量定向的转子位置测量方法,可以实现安装绝对值编码器的永磁同步电动机的转子初始位置补偿角的计算。在永磁同步电动机驱动控制系统中对该方法进行了实验验证和应用。实验结果表明,使用该方法的永磁同步电动机转子初始位置测量算法简便,无需电流传感器工作,初始定位不存在抖动,系统编程容易实现。     

一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法

针对永磁同步电动机的宽调速范围应用和弱磁难问题,提出了一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法,该方法基于矢量控制原理,基速以下采用id=0控制,基速以上采用弱磁控制,利用电压外环调节器产生直轴电流参考值id*,不依赖于电机参数,易于数字化实现。提出电流反馈解耦控制方法,实现了d、q轴电流的完全解耦,提高了永磁同步电动机的控制性能。在5.5kW的内置式永磁同步电动机上进行了仿真,扩速倍数可达3倍,转速、转矩控制性能良好,验证了控制方法的有效性,对永磁同步电动机的宽调速范围应用具有实际意义。     

六相永磁同步电动机的预测电流控制

针对六相永磁同步电动机提出一种无差拍电流预测控制策略,通过对空间解耦的六相永磁同步电机的数学模型进行离散化处理,利用离散化后的数学模型对未来两个周期的电流进行预测,实现对电流的无差拍预测控制。对PCC策略根据前两个周期的电流变化来对未来状态的预测,受磁链参数影响导致实际预测电流受反电动势的影响造成偏差,提出一种提取电流中的高频和低频分量形成反馈环节的方法,对预测电流的误差进行校正。实验验证提出的方法能有效消除参考电流与实际值之间的误差,并对预测电流控制对六相永磁同步电动机的谐波电流影响等进行了详尽的实验分析。