永磁同步电机矢量控制系统研究

无论电机的转速高低和电机参数的大小，都可以通过计算交叉项得到准确的d、q轴电压给定值，从而准确地控制d、q轴电流,提高d、q轴电压控制精度.为此，根据永磁同步电机转子磁场定向的矢量控制理论，在分析传统控制方法存在问题的基础上，提出了一种在d、q轴电压控制方程式中引入交叉耦合项的改进的矢量控制方法,使控制系统在较宽的速度范围内能满足较高的速度控制精度要求，使永磁同步电机伺服系统可实现准确的位置、速度及转矩控制.利用所提出的控制方法，进行系统仿真研究，表明了所提出的控制策略的有效性.     

基于虚拟矢量的双三相永磁同步电机预测电流控制策略

针对双三相永磁同步电机传统有限集预测电流控制策略中存在电流谐波较大的问题，提出了一种基于虚拟矢量合成的预测电流控制策略。在保证原有良好动态响应能力的基础上，选用基波子平面内大矢量和次大矢量合成的虚拟电压矢量用于预测控制，将谐波子平面的电压幅值抑制为零，然后通过构建价值函数选择出最优虚拟电压矢量，在抑制电流谐波的同时也减小了计算量。由仿真结果可知，所提策略有效抑制了5、7次电流谐波，改善了电流波形，使相电流的总谐波失真降低了49.5%。     

永磁同步电机无位置传感器宽转速范围自抗扰控制研究

为克服永磁同步电机在运行过程中受负载转矩扰动和电机参数变化的影响，提高永磁同步电机在无位置传感器条件下的抗干扰能力，提出了一种宽转速范围自抗扰动控制策略.首先，设计了一种滑模位置观测器，结合电压闭环弱磁扩速，实现了永磁同步电机在无位置传感器条件下的宽转速范围运行.其次，通过合理配置龙贝格观测器极点，在线估算负载转矩变化，在宽转速范围采用电流前馈补偿负载转矩扰动.接着利用内模控制整定电流环PI控制器参数，采用带遗忘因子递推最小二乘算法，设计了一种根据不同工况下切换的多电机参数分步辨识算法，解决了辨识方程数少于待辨参数的“欠秩”问题，进而实现电流控制器跟随电机参数自适应调节.仿真结果表明，所提出的控制策略能够实现无位置传感器宽转速范围对外部负载转矩扰动和电机参数变化的自抗干扰控制.     

用于SPMSM的自适应增量式无差拍预测电流控制算法

针对表贴式永磁同步电机（SPMSM）传统无差拍预测电流控制在参数失配时易扩大电流静差的问题，提出自适应增量式无差拍预测电流控制算法. 基于给定电压增量、给定电流增量以及实际电流增量建立增量式预测方程，结合定子电阻远小于定子电感与采样时间之比，消去定子电阻和永磁体磁链. 基于转子机械角速度误差对电流误差进行自适应加权组合，用该组合对增量式预测方程中的给定电压增量进行自适应补偿以减少预测误差. 实验结果表明，所提算法在设置的参数失配情况中，电流静差消除能力均高于传统算法；当转速变化时，在所提算法控制下电流内环的动态性能优于传统算法，转速外环的动态性能有效提高.     

永磁同步电机无传感器变结构矢量控制

针对电机控制中采用的PI调节器对电机参数变化及外加干扰时鲁棒差和无位置传感器控制实现困难等问题,在研究常规永磁同步电机矢量控制策略的基础上,将滑模变结构控制(VSSMC)和无迹卡尔曼滤波(UKF)引入该策略中,用VSSMC分别替代策略中速度PI控制器和2个PI电流控制器,同时利用UKF对电机定子直轴电流、交轴电流、负载转矩、转子位置和转速进行实时估计,提出了一种新颖的基于VSSMC和UKF的永磁同步电机无传感器矢量控制方案.仿真结果验证了新方案的正确性,所设计的VSSMC能有效调节转速和电流,其调节效果优于常规PI控制器,所设计的UKF观测器能准确估计系统状态,而且两者对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声都具有极强鲁棒性,系统的动、静态性能明显增强.     

基于DSP的PMSM系统的预测控制研究

研究了一种基于TMS320LF2407A为控制芯片的永磁同步电机(PMSM)调速系统,分析了其控制策略.将预测控制方法应用于PMSM的闭环控制,以固定频率采样定子电流,按电机模型计算出下一采样时刻逆变器的最优控制电压矢量,从而通过预测下一时刻实际定子电流去追踪下一时刻参考电流.与现有预测控制方法相比,该方法具有对PMSM模型的精度要求低、系统算法简单和鲁棒性强的特点.     

基于电流预测控制的永磁同步电机矢量控制策略

针对传统永磁同步电机控制系统存在动态响应速度和稳态精度较差的问题,提出了一种基于电流预测控制的永磁同步电机矢量控制策略.在传统矢量控制的基础上引入模型预测控制来代替传统电流PI控制,将永磁同步电机的数学模型离散化,并根据开关状态的选择建立评价函数.基于上述理论分析,在Matlab/Simulink环境中建立了仿真模型.结果表明,所提出的永磁同步电机矢量控制策略具有较快的响应速度和较小的超调,且稳态转速与电流波动较小.     

内置式永磁同步电机宽转速范围最小损耗控制研究

为实现内置式永磁同步电机宽转速范围内的损耗最小控制,建立了永磁同步电机损耗模型,考虑电机动态工况,推导了损耗最小的直轴电流隐式表达式,采用数值方法求解该直轴电流;基于扩展卡尔曼观测器,估算铁损支路电流,实时计算等效铁损电阻修正损耗模型.结合矢量控制,与额定转速以下采用最大转矩电流比(Maximum Torque per Ampere,MTPA)、额定转速以上采用弱磁控制(Flux Weakening,FW)或最大转矩电压比(Maximum Torque per Voltage,MTPV)的传统控制策略进行比较研究.结果 表明:在全转速范围内,所提策略均能使可控总损耗最小,动态和稳态效率均优于传统策略,且在额定转速动态响应更快,磁阻转矩利用更好.所提损耗最小控制策略实现了宽转速范围内的统一求解,具有计算过程快速简洁、动稳态工况均可适用和更高效节能的优点.     

基于预测电压调制与T-S模糊PMLSM推力控制

为了进一步提高永磁直线同步电机(PMLSM)直接推力控制(DTC)系统的控制精度,提出了基于预测电压调制和Takagi-Sugeno(T-S)模糊策略的控制方法.利用预测电压调制技术控制下一个周期磁链,利用空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)逼近预测电压值,采用T-S模糊控制器控制动子速度和电磁推力.对比分析在Matlab/Simulink环境下的仿真结果,基于预测电压调制和T-S模糊控制策略的DTC控制系统不仅明显减少电磁推力和磁链脉动,而且对电机参数时变等非线性扰动所引起的脉动具有较强的鲁棒性.     

基于RBF神经网络在线辨识的永磁同步电机单神经元PID矢量控制

提出一种基于RBF神经网络在线辨识的永磁同步电机单神经元PID矢量控制新方法,该方法针对传统的PI调节器固定参数所造成的不足,利用具有自适应能力的单神经元PID调节器和RBF神经网络相结合,实现了参数在线辨识,转速在线控制.仿真结果表明该方法控制精度高,动态特性好,适合于永磁同步电机的速度控制.     

基于二自由度PID的直驱永磁同步风力发电控制系统设计

以永磁同步发电机（PMSG）为研究对象,在分析永磁同步发电机数学模型的基础上,结合矢量控制技术,提出了一种二自由度PID转速控制方法,并在MATLAB／Simulink环境下构建系统的仿真模型。仿真结果表明,二自由度PID控制方法与传统PID控制相比,具有目标值快速跟踪和抗干扰性能高的优点,提高了系统的动态性能。     

改进型永磁同步电机模型预测转矩控制

针对传统模型预测转矩控制存在的在线计算量大、最优权重系数难以确定等问题,提出一种改进型永磁同步电机模型预测转矩控制方法.通过在d-q旋转坐标系下建立表贴式永磁同步电机模型,由预测转矩控制目标确定模型预测所需的参数预测值,将转矩和磁链进行标幺化处理,并将转矩误差和磁链误差转换成转矩误差率和磁链误差率,再加入磁链约束方程得...     

永磁同步电机新型矢量控制

为消除交流伺服系统运行易受电机参数变化和负载扰动等不确定性的影响,使其动态响应和抗扰能力能很好地兼顾,提出了一种基于预测控制的新型矢量控制方案．该方案引入自动微分法,使预测控制中泰勒级数计算变成简单的数值运算．选择系统误差为二次型性能指标,并对性能指标和永磁同步电机数学模型进行泰勒展开,把求解雅克比矩阵问题转化为求解泰勒级数的灵敏度．结合Levenberg-Marquardt算法对永磁同步电机进行速度控制,运用德斯拜思实时仿真系统进行半实物仿真实验验证．实验结果表明,所设计的控制器提高了系统鲁棒性,整个控制系统具有较好的动、静态特性．     

基于模糊控制的永磁同步电机调速系统仿真研究

通过对永磁同步电机的数学模型的分析,结合矢量控制原理,建立永磁同步电机矢量控制调速系统仿真模型,针对被控对象的的非线性,强耦合,参数时变等特性,引进模糊控制策略,并设计模糊自适应PID控制器应用其中,以验证控制方法的有效性。仿真结果表明,与传统PID相比,模糊PID具有响应速度快,超调量小,抗扰能力和鲁棒性强等优点,能够更好的提高永磁同步电机的调速性能。     

基于单霍尔传感器的PMSM位置检测方法

为了解决永磁同步电机矢量控制需要高精度位置传感器的问题,提出了一种基于单个霍尔传感器的永磁同步电机转子位置检测方法.对基于单个锁定型霍尔元件的转子位置、速度预估算法及其误差进行了分析,为了提高动态过程中的预估精度采用了一阶速度预估.采用一路方波信号模拟霍尔输出信号对该检测方法进行了实验验证.最后将该方法用于一台高速永磁同步电机驱动,实现了高速永磁同步电机的矢量控制.实验证明该方法具有较高的静态和动态精度,可工作于较宽的速度范围,适合于永磁同步电机矢量控制.     

基于在线粒子群优化方法的IPMSM驱动电流和速度控制器

利用在线粒子群优化方法(particle swarm optimization, PSO)设计内埋式永磁同步电动机(interior permanent magnet synchronous motor, IPMSM)电流和速度控制器。在该驱动系统中,空间矢量调制技术产生两电平逆变器开关控制信号。为了更加真实地模拟实际运行环境,仿真试验中考虑了逆变器的非线性特性,如死区时间、触发信号门槛值以及开关器件的电压降落。电机驱动系统中的PI控制器参数采用在线PSO算法进行实时调节,采样周期设为100 μs,硬件试验平台为DSPACE1104,且优化的目标函数值可以根据系统的动态和静态运行情况而改变。指令信号采用一阶阶跃信号。将PSO算法与传统的PI控制方法进行仿真和试验比较,结果表明采用PSO方法具有更好的鲁棒性和动态特性。     

永磁同步电机混合非线性控制策略

永磁同步电机是一个非线性多变量强耦合系统,采用传统的线性控制方法难以在大范围运行中保持良好的动态性能和鲁棒性.针对永磁同步电机的特点,提出一种结合滑模控制和自抗扰控制的混合非线性控制策略,用于永磁同步电机矢量控制系统设计.根据指数趋近律算法设计滑模控制器,用于内环的电流控制.外环的速度采用自抗扰控制,速度控制器对负载扰动进行估计和补偿.仿真结果表明,提出的控制系统不仅具有良好的动态和静态性能,而且对负载及系统参数扰动具有较强的鲁棒性.     

永磁同步电机无传感器转速和位置控制方案

根据测量和观测的定子电流、电压和磁链，提出了一种永磁同步电动机无传感器控制方案.对两相定子电压和电流进行测量和离散处理，在静止坐标系中通过计算磁链及其导数来估计转子位置和速度.转子位置角用于控制器中产生定子电流指令控制逆变器的滞环电流控制器.仿真结果证实了这种方法的可行性，该方法适合于从静止到额定转速的闭环控制，同时可消除由于积分导致的磁链漂移问题.