断相故障下开绕组永磁同步电机模型预测控制容错控制策略研究

共直流母线型开绕组永磁同步电机系统由于双逆变器供电且存在零序回路,具有一定的容错能力,但控制中需考虑零序电流的影响.然而当永磁同步电机发生单相断相故障后,原电机模型不再适用,若继续沿用断相前控制策略,将导致电机转矩脉动变大、控制性能变差.该文根据开绕组永磁同步电机断相后的系统特性,重新设计坐标变换矩阵,得到新坐标变换下的dq轴电机数学模型.新的转矩方程表达简洁、转矩控制方便,同时新的电压方程也相互解耦,因此电流预测计算量小,且控制更加准确.为提高电流控制性能,断相前后均采用三矢量模型预测控制策略.考虑到断相后的基本电压矢量将发生变化,重新构建了断相系统拓扑下新的电压矢量平面并基于新的基本电压矢量计算电压矢量占空比.实验结果证明了所提方法的有效性和优越性.     

基于改进滑膜控制器的开绕组永磁同步电机调速系统

开绕组永磁同步电机是一个非线性、强耦合、多变量的复杂系统,传统的PI控制器往往不能满足其实际需求。为了提高开绕组永磁同步电机调速系统的响应速度并改善其鲁棒性能,文章在了解传统趋近律缺陷性的基础上对其进行了改进,提出了一个改进型趋近率,即变指数趋近律。在理论分析了其可行性后,设计了基于改进滑膜控制器的矢量控制系统,并通过MATLAB/Simulink搭建了仿真平台,仿真实验结果表明,该控制器的运用可以使开绕组永磁同步电机拥有更好的动态性能和抗扰动能力。     

开绕组永磁同步电机最小铜耗控制策略研究

开绕组永磁同步电机由两组逆变器驱动,具有大功率、大扭矩的特点,应用于电动汽车。由于能耗对电动汽车极其重要,因此对降低开绕组永磁同步电机铜耗进行了研究,提出基于该系统的变解耦角度调制策略。该策略以两组逆变器输出电压矢量之间的夹角(解耦角)为控制变量,利用树种优化算法根据电机不同负载状态选择最佳解耦角,以减少开绕组永磁同步电机铜耗。通过仿真验证,在轻载工况下,可减少25%的铜耗,证明了该策略的优越性,为控制电动汽车运行损耗提供了理论支撑。     

开绕组永磁电机开路故障分析及容错控制

采用共直流母线拓扑结构的开绕组同步电机近些年受到了广泛关注,单相桥臂开路是该类电机最容易发生的故障之一,为了提高电机的容错运行能力,同时改善系统动态运行的稳定性,分析了缺相故障发生时,在电机仍能运行的情况下剩余两相电流的幅值及相位满足条件.根据开绕组永磁电机的拓扑结构,设计了以SPWM控制的两相驱动器,提出了一种新型容...     

基于四桥臂拓扑的开绕组永磁同步电机预测电流控制策略研究

开绕组永磁同步电机四桥臂控制系统相比常规的开绕组同步电机双逆变器控制系统,在保证直流母线电压利用率一样的条件下,可以显著降低成本。为了抑制共母线开绕组永磁同步电机四桥臂控制系统的零序电流,在传统的模型预测电流控制的基础上,提出基于三维空间快速选择最佳电压矢量和基于无差拍预测电流控制的零序电流抑制方法。对共直流母线四桥臂系统的数学模型及αβ平面的电压矢量分布进行分析;采用模型预测电流算法进行控制;建立abc坐标系下的空间电压矢量分布系统,并分析几何空间关系,提出选择最优电压矢量的方法,效率得到提升,同时零序电流也得到了有效抑制;建立0轴电压预测方程,并采用中矢量调制方法,提出基于无差拍预测电流控制的零序电流抑制策略,不仅抑制了零序电流,而且不需要复杂的价值函数计算,大大减少了计算量。该控制方法能够显著提升系统的动态和稳态性能。仿真验证了该控制方法的正确性和有效性。     

基于比例谐振控制的共直流母线开绕组永磁同步电机零序电流抑制技术

由于共直流母线的开绕组永磁同步电机系统存在零序电流回路,变流器调制产生的共模电压和永磁体自身反电动势零序分量构成的零序电压源会在电机绕组内产生零序电流,影响开绕组永磁同步电机的运行效率和稳定性。因此,提出一种基于比例谐振控制的零序电流抑制方法,在建立开绕组永磁同步电机及其零序回路数学模型基础上,通过设计基于比例谐振控制的零序电流闭环系统来控制变流器输出电压的零序分量,达到对零序电流的抑制目的。同时深入分析了所提零序电流抑制策略在开绕组永磁同步电机不同运行工况下的稳定运行能力。最后,通过构建开绕组永磁同步电机实验系统,验证了所提出零序电流抑制策略的有效性。     

开绕组永磁同步电机系统有限集模型预测控制研究

提出了一种用于开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)的快速模型预测控制方法,与传统模型预测电流控制(MPCC)相比,在不影响性能的情况下减少了预测的次数和时间.为了提高OW-PMSM的转速响应和抗负载扰动性,提出了单环模型预测控制(MPC),将速度环MPC和电流环MPC组合一起同时进行模型预测控制.仿真结果表明所提出方法能够有效降低算法复杂度和改善系统控制性能.     

T型逆变器馈电开绕组永磁同步电机SVM策略

这里提出了一种T型逆变器馈电开绕组永磁同步电机空间矢量脉宽调制(SVM)策略。该系统兼具了开绕组拓扑结构和T型三电平逆变器各自的优点。该方法基于参考电压矢量解耦的思想,将得到的五电平逆变器矢量图重新解耦成两个T型三电平逆变器独立控制,降低了控制复杂性,且能彻底消除共母线拓扑中的零序电压。提出了单个T型三电平逆变器的SVM控制策略,利用参考电压矢量相邻的3个分电压矢量进行电压合成,能够简单有效地保持中点电位平衡。通过实验验证了所提调制策略的有效性。     

HEV用开绕组永磁同步电机双逆变器协同控制

针对传统多能源混合动力汽车(HEV),采取了一种可同时使用两种能源的开绕组(OW)永磁同步电机(PMSM)双逆变器驱动系统。利用开绕组系统的结构灵活性,研究了双逆变器在三种不同电压分配方式下的协同控制方法,通过分别控制两逆变器的输出电压,管理两逆变器与电机的功率流向,满足HEV不同运行工况的性能要求。同时采用了结合最大转矩电流比算法的空间矢量调制直接转矩控制策略,以获得系统更好可控性。实验结果验证了所提出的HEV用OW-PMSM双逆变器系统的协同控制策略的可行性和有效性。     

永磁同步电机绕组切换分析

电动汽车用永磁同步电机的应用场合决定了电机需要具有低速输出转矩大、调速范围宽的特点,但弱磁率和凸极率限制了永磁同步电机弱磁扩速能力。虽然提升逆变器容量或采用多级减速器可以满足这一负载特性,但受电动汽车这一载具平台限制,其体积、质量和成本不能大幅增加。文章研究了电动汽车用永磁同步电机定子绕组串并联切换的方案,该方案能够满足“低速大转矩”、“高速小转矩”的负载特点,并且可以拓宽电机的调速范围,具有较好的应用前景。     

变流器单边可控下开绕组永磁同步发电机的控制技术

为改善开绕组永磁同步发电机控制系统的复杂性,本文提出一种不控整流器与可控变流器集成的新型拓扑结构及其优化控制策略。通过建立开绕组永磁同步发电机数学模型,深入分析了变流器单边可控下开绕组永磁同步发电机系统的电压空间矢量分配机制。通过分析电流矢量对不控整流器交流侧电压矢量的影响,研究了两侧直流母线电压相同情况下的系统电压空间矢量调制范围,并根据最大线性调制度的要求确定了单位功率因数控制作为所研系统的最优控制策略。最后,通过搭建开绕组永磁同步发电机实验平台,验证了所提出控制策略的正确性和可行性。     

绕组分段永磁直线同步电机无传感器控制

绕组分段永磁同步直线电机(WS-PMLSM)定子特殊的分段结构导致动子在跨段过程中各关键电磁参数将随动子位置改变而剧烈变化,从而将给实施无位置传感器控制带来巨大的挑战与困难。为解决这一问题,首先利用有限元分析及实验测试的方法对动子跨段过程中关键电磁参数的非线性变化规律进行分析,从而构建WS-PMLSM的精确数学模型;然后针对相邻两段定子观测反电动势信号幅值变化的规律,提出基于反馈自适应滑模观测器的段间观测反电动势同步合成法,以取得段间磁极位置的精确辨识,最终实现其在宽调速范围内全行程无传感器电流-速度双闭环运行;最后对所提算法进行仿真分析和实验测试,结果证明该方法有效可行。     

贴面式永磁同步电机无传感器控制策略的研究

贴面式永磁同步电机(Surface Permanent Magnet Synchronous Motor,简称SPMSM)的无传感器控制在低速和静止时一直存在难以检测和估算转子位置的问题,针对该情况提出了一种新的无传感器控制策略。转子初始位置检测是根据定子铁心的非线性磁化特性,采用电压脉冲矢量法(Voltage Pulse Vector Method,简称VPVM)。此方法无需电机参数及额外的硬件设施,当电机开始运行时,由闭环自适应磁通观测器估算转子位置、速度。利用TMS320F240搭建的硬件实验平台,验证了该方法的有效性。     

永磁同步电动机调速的PI控制策略

电机的双闭环矢量控制策略是目前比较成熟的电机控制策略,其中速度PI控制器的设计是整体控制策略的重要环节.本文通过对PI控制器的设计,利用速度分段及三维插值的方法实现电机调速功能,使电机能及时的响应速度的加减变化.     

永磁同步电动机功角闭环控制

针对永磁同步电动机在他控式变频调速运行方式下的失步和效率问题,通过对功角特性及稳定性分析,提出了一种功角闭环控制策略并详细阐述了该控制策略的理论依据.针对被控对象特性参数随负载变化的问题,设计了分段式PAD参数模糊自整定控制器,系统实时检测电机运行功角并将功角控制在某理想值附近.为了验证方案的可行性,设计了具体的实验系统.实验结果表明,该控制策略响应速度快、无超调,系统运行稳定,无转速振荡,有效地解决了永磁同步电动机失步和运行效率问题,同时证明了该控制策略的正确性和有效性.     

双定子盘式永磁同步电机控制策略

对一种具有双定子的盘式永磁同步电机进行了讨论、分析与试验验证。双定子电机因其具有的高转矩密度、控制灵活等特点受到了越来越多的关注,然而在实际应用中,如何进行双定子的能量分配以使系统效率最优也成为了一个难点。因此,提出一种基于MAP图的转矩分配策略,并在以TMS320F28335为主控芯片的试验平台上对电机进行了试验验证。试验结果表明所提出的控制分配策略能有效地保证双定子电机系统高效运行。     

永磁同步电动机过载特性及其控制策略

从永磁电机过载故障的原因入手,分析了永磁同步电动机(PMSM)在恒转矩区的最大转折速度,提出一些通过电机参数优化来改善永磁电机过载性能的方法.由于电机最大恒转矩值越大转折速度越小,因此提出了最大转矩/电流(MTPA)与弱磁控制策略相结合的方法,通过弱磁最大转矩使电机在恒转矩区的转折速度达到更大,从而提高PMSM的过载能力.     

永磁同步电机无传感器控制算法切换研究

针对永磁同步电机全速域的无传感器控制,在不同的速度范围有着不同的控制策略,而保证不同速域控制策略的平滑切换是实现全速域稳定运行的前提。本文低速域采用恒电流变频（I/F）控制策略,中高速域通过改进滑模观测器准确获取转子位置,并且在高速域时采用弱磁控制使电机有更宽的调速范围。为了实现高低速域的快速平稳切换,提出了一种d,q轴电流同时变化并且保持总电流不变化的改进切换策略,使电机从开环控制直接切换至最大转矩电流比运行,切换过程平滑无冲击。仿真结果证明了本文提出的改进切换策略的可行性。     

基于MRAS的永磁同步电机无位置传感器控制策略研究

针对机械式传感器的使用会增加调速系统成本、故障率等问题,基于模型参考自适应系统(MRAS)设计了永磁同步电机(PMSM)无位置传感器矢量控制系统。推导了MRAS算法获取PMSM矢量调速系统转速与位置过程,给出了系统的自适应律选择,并证明了该系统满足Popov超稳定性条件,保证了系统渐进稳定。最后通过MATLAB/Simulink仿真软件搭建了仿真模型,仿真结果表明所设计的无位置传感器调速系统在负载突变以及转速动态变化等工况下具有良好的控制性能。