永磁无刷直流电机换相转矩波动的分析研究

在考虑齿槽、永磁体结构的影响时，根据相绕组的实际感生电势，讨论了永磁无刷直流电机的换相过程．从一个新的角度分析了绕组换相引起转矩波动的原因，指出换相转矩波动不仅与电机绕组电流有关，还与换相时相绕组感生电势瞬时值、换相位置角、绕组参数等因素有关．通过数值计算结果说明了各因素对换相转矩波动的影响程度，为研究换相转矩波动的减小措施和永磁无刷电机的设计及控制提供了理论依据．     

无刷直流电机换相转矩脉动分析及抑制

为了减小无刷直流电机(BLDCM)的转矩脉动,提出了一种基于电流预测控制的换相电磁转矩脉动抑制方法.分析了换相过程中永磁无刷直流电机关断相电流与开通相电流变化趋势,通过计算得到电磁转矩的解析表达式,将电机运行区分为高速区和低速区,分别得到电磁转矩脉动曲线.基于预测控制理论,将定子电流的预测控制分为预测模型的建立、反馈校正和滚动优化3个步骤,以控制非换相相电流的恒定为目标,实现对换相电磁转矩脉动的抑制.仿真和实验结果表明:采用定子电流预测后,无刷直流电机换相转矩脉动得到了显著抑制.     

一种抑制无刷直流电机转矩脉动的调制方法

针对无刷直流电机存在较严重的转矩脉动问题,提出在换相区采用三相绕组共同调制方法来减小换相转矩脉动;在导通区,采用滞环比较原理实现对电机转矩、磁链的跟踪控制,从而消除非换相转矩脉动。在电机转矩与输入能量之间建立联系,按照单周期控制思想,使系统能够准确控制输入能量,进而准确控制电机转矩。仿真和实验结果表明,相比于传统的控制方法,采用转矩脉动抑制方法,在换相区和导通区内的电流和电磁转矩波形都更平稳。并且当电机转速变化时,采用传统控制方法得到的电流和电磁转矩会产生波动;而采用脉动抑制方法时,电机转速变化对绕组电流的影响不大,电机能够相对稳定地输出电磁转矩,验证了文中理论分析的正确性和有效性。     

用模糊控制方法抑制无刷直流电动机换相转矩波动

研究了无刷直流电动机换相转矩波动的抑制问题，提出了将模糊控制器与电流滞环控制器相结合的控制方法．当电机换相时，某相电流上升的速率与另一相电流下降的速率产生偏差，采用模糊电流滞环控制器进行控制，实现回路总电流幅值不变，达到抑制换相转矩波动的目的．系统突加负载后，经智能模糊控制，系统在较短时间内达到新的平衡，仿真结果表明该方法较传统电流滞环控制具有更好的动态与静态特性．     

中低速开关磁阻电机转矩优化策略研究

为解决开关磁阻电机因其双凸极结构和严重非线性电感特性所导致的在换相和单相导通时转矩脉动较大的问题,提出了以转速、转矩和电流为控制量的模糊滑模多重闭环控制策略。速度环采用模糊滑模控制,通过积分变换将转速差转化为给定转矩,通过比较电机瞬时转矩与给定转矩,控制开关管的导通关断,实现转矩闭环控制;在电机换相时对同时导通的两相绕组进行转矩分配,建立转矩、电流和转子位置角的解析式,由分配的转矩求得给定的绕组电流进行电流闭环控制,从而达到对电机换相和单相导通时转矩脉动的有效抑制。仿真试验结果表明:在电机中、低速运行时,该控制系统与PID控制下的直接瞬时转矩控制(DITC)系统相比控制效果更好;电机低速运行时转矩波动稳定在±0.3N·m以内,中速运行时转矩波动稍有增大,但仍维持在±0.8N·m以内,实现了对转矩脉动的有效抑制。     

基于双电流调节器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制

针对无刷直流电机存在的换相转矩脉动问题,以维持非换相电流恒定为目标,提出对电机换相区开通相和关断相的电流变化率分别进行控制的双电流调节器方案.分析了无刷直流电机换相过程,新方案采用PWM-ON调制方式.基于滑模变结构控制设计的主电流调节器,根据非换相电流偏差自动调节趋近速度,削弱了换相转矩脉动.换相区关断相占空比由辅调节器控制,采用模糊控制思想,根据反电势幅值实时确定占空比大小.基于无刷直流电机双闭环控制系统,利用Matlab软件对控制方案进行了仿真试验.结果表明,在电机高、低速换相区,双电流调节器都可正常工作,使非换相电流保持基本恒定,从而有效抑制了电机换相转矩脉动.     

飞轮储能能量回馈控制方法

为抑制飞轮储能系统驱动电机--高转速无刷直流电机能量回馈时的转矩脉动,提高系统的稳定性,提出一种适合高转速飞轮储能单元回馈制动的控制方法.转矩脉动产生的一个重要原因是传统半桥调制方式电机换相时建流相电流不可控.通过调整换相时脉宽调制的开关表,使建流相电流得到控制.仿真和实验结果表明: 采用新脉宽调制开关表的能量回馈控制方法提高了无刷直流电机换相时的建流速率近1倍,减小电机的转矩脉动,验证了该控制方法的优越性和可靠性.     

永磁无刷直流电机换相转矩脉动的抑制研究

永磁无刷直流电机因其自身结构与换相方法的特质,导致其在运行过程中存在较大的换相转矩脉动,阻碍了它在高精尖领域中的运用.针对这一问题,本文将通过滞环电流控制策略对实际相电流与给定的参考电流进行实时对比,使电机能够获得合理的触发信号.最后,利用MATLAB软件进行仿真验证,该策略成功地削弱了换相转矩脉动,完善了永磁无刷直流电机的工作特性.     

非理想反电势无刷直流电机转矩直接控制方法

为了抑制非理想反电势无刷直流电机的转矩脉动,提出一种转矩直接控制方法。将转矩参考值和反馈值输入到转矩控制器之后经过计算得到所要求的占空比,来控制相应的开关管。该方法采用两相导电方式,并在绕组换相期间考虑了直流电源有限的供电能力。仿真和实验表明,与普通的方波电流控制相比,该控制方法能有效抑制由非理想反电势引起的无刷直流电机的转矩脉动。     

基于DSP的无刷直流电机电流峰值控制

针对大功率无刷直流电机电流方波实现问题,提出一种在PWM_ON_PWM调制方式下的电流峰值控制策略,详细说明了该策略的控制原理,并给出了具体实施方案.该策略通过对非换相相电流的直接控制,提高了系统的反应速度,使得电机电流波形接近于理想方波,最终达到了减小电机转矩波动的目的.通过PLECS仿真工具,搭建无刷直流电机仿真模型,实现电流峰值控制方式的仿真.基于DSP控制芯片,搭建无刷直流电机电流峰值控制实验平台.仿真和实验结果显示,该控制策略不仅能实现方波控制,而且功率管开关频率可控.     

一种用于抑制无刷直流电机电流波动的PWM调制方式

针对无刷直流电机在传统半桥调制方式下电流波动问题,提出一种改进型PWM调制策略.首先,对传统H_OFF-L_PWM调制方式进行了详细的分析.其次,为减小H_OFF-L_PWM调制方式下的电流波动,提出了一种改进型H_OFF-L_PWM调制策略.该调制策略通过对非续流区间非导通相的下桥臂开关管进行PWM斩波控制,使得电机电流更加平滑,从而进一步减小电机转矩脉动.最后,在PLECS仿真平台上搭建了无刷直流电机回馈发电系统仿真模型.基于TMS320F280049CPZS控制芯片,搭建了无刷直流电机回馈发电系统实验平台.仿真和实验结果表明,所提出的改进型H_OFF-L_PWM调制策略能够抑制电机相电流波动,从而抑制电机电磁转矩脉动.     

混合动力系统发动机停机过程控制策略

针对混联式混合动力系统,为减小其由混合驱动模式切换至纯电驱动模式过程中发动机停机引起的整车纵向冲击,利用模型预测控制算法可以在线滚动优化获得最优控制序列的特点,提出了一种基于模型预测控制的发动机停机优化控制策略. 首先,采用理论与试验相结合的研究方法,建立了发动机阻力矩模型;其次,依据动力元件工作状态的不同,将发动机停机过程划分为发动机工作点调整阶段和电机反拖发动机阶段,设计了分段式发动机停机控制策略;最后,通过仿真对所设计的控制策略进行了验证,并与传统基于比例-积分-微分的控制方法进行了对比. 仿真结果表明,所提出的控制策略能有效抑制发动机停机过程中的输出转矩波动,降低整车冲击度,提高车辆行驶的平顺性.      

液力机械式自动变速器换挡过程综合控制策略研究

详细分析了AT动力升档过程的动力学原理,利用Matlab和LMS.Amesim软件搭建动力传动系统联合仿真平台,提出换挡过程分阶段控制策略,在扭矩相采用离合器摩擦转矩定斜率控制;惯性相进行最优跟踪控制,综合考虑换挡冲击度和离合器滑摩功确定性能指标泛函,利用极小值原理求解最优控制律;优化换挡时间,并给出换挡时间的计算流程.仿真和实车试验验证了控制策略的有效性,车辆换挡综合性能得到提升.     

HEV自动膜片弹簧离合器转矩跟踪PID控制

在同轴并联混合动力系统和自动膜片弹簧离合器数学建模的基础上,提出一种包含Kalman滤波器、串级变参数PID控制器的自动膜片弹簧离合器转矩跟踪控制策略,设计了变参数转矩环比例控制器,对行程环PID控制参数进行了优化整定,对HEV模式切换过程中,离合器传递转矩的跟踪控制进行了仿真和试验研究.结果表明,所提出的离合器转矩跟踪控制策略具有良好的效果.      

开关磁阻电机电动轮驱动系统

基于汽车动力学的分析,提出了电动轮驱动系统应遵循的控制原则即输出转矩闭环控制;比较了目前常用的开关磁阻电机转矩控制策略,并提出了新的控制方案.该方案通过放置辅助检测绕组和采用硬件积分器,对电机绕组磁链进行实时检测;结合绕组电流进行转矩估算,经过转矩误差PID反馈控制,实现电机输出转矩对转矩给定指令的跟踪.建立了实际的转矩闭环控制系统并进行了实验研究.实测得到的电机输出特性证明了所提出的控制策略的正确性.     

考虑离合器摩擦性能衰减的湿式DCT车辆起步控制研究

建立了考虑离合器摩擦系数变化及离合器性能衰减的湿式双离合变速器（dual clutch transmission,DCT）车辆起步过程动力学模型,以车辆起步过程冲击度、滑摩功和起步滑摩时间为优化目标,采用线性二次型最优控制方法获得了车辆起步过程离合器最优传递转矩。针对离合器摩擦系数变化及离合器性能衰减对车辆起步过程离合器压力控制的影响,提出了一种离合器压力非线性鲁棒控制策略,以实现对离合器最优传递转矩的跟踪。结果表明,所提出的非线性鲁棒控制策略能够在离合器摩擦系数变化的情况下实现对离合器最优传递转矩的有效跟踪,跟踪误差不大于0.02 N·m,且能够适应摩擦性能衰减导致不同寿命阶段摩擦系数的不同变化规律,与比例-积分-微分（proportion-integral-differential,PID）控制策略相比具有更精确的控制效果和更强的鲁棒性。     

基于品质评价分析的AT换挡过程研究

针对AT现有换挡过程控制缺乏品质控制理论分析展开研究,建立AT换挡过程动力学模型,以某重型越野车辆动力传动系统为研究对象,采用冲击度和滑摩功分别对升挡过程转矩相和惯性相进行特性分析,指出转矩相临界时间MAP图以及惯性相涡轮速度过渡“凹”曲线能改善换挡品质,并制定相应的控制策略.仿真分析和实车试验结果验证了品质特性分析的正确性,能够有效改善换挡品质,提高整车性能.      

基于卡尔曼滤波算法的无刷直流电机直接转矩控制

阐述了一种新的无刷直流电机转矩检测方法,可应用于直接转矩控制。传统的转矩观测方法有基于磁链观测转矩和基于反电势观测转矩,其分别存在计算复杂、误差大和难以得到准确的反电势的问题。根据无刷直流电机运行特性,提出了通过采集端电压和相电流的卡尔曼滤波转矩观测策略,仿真结果表明,能够准确观测到电机转矩。通过设计卡尔曼滤波算法,有效避免了微分运算产生干扰的问题,且不需要额外的滤波电路,节约了系统成本,并且利用转矩观测时产生的中间变量,完成无刷直流电机无位置传感器控制。     

基于电液耦合转向系统的车辆载荷变化补偿控制

商用车载荷变化范围较大,导致车辆转向阻力矩变化范围较大;所以在车辆载荷发生变化时,驾驶员所需操纵力矩将随之变化,会使同一车辆的转向操纵手感随载荷变化而不同。针对这一问题,以一种新型电液耦合转向系统为硬件基础,提出了车辆载荷变化补偿控制策略。采用理论公式及Truck Sim软件仿真的方式分析了车辆载荷变化对转向阻力矩的影响,建立两者之间的对应关系;进而设计补偿系数。利用已搭建电液耦合转向系统硬件在环实验台对所提出的控制策略进行验证.结果表明:当带有补偿控制的车辆载荷发生变化时,驾驶员施加在转向盘处手力矩变化轻微,说明控制效果较好,有效减小驾驶员转向操纵手感的变化。     

基于模型预测策略的永磁同步电机最大转矩电流比控制优化

针对当前在采用最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制策略的永磁同步电机双闭环矢量控制系统中,因外在负载或电机转矩突变,造成电流调节器因积分饱和而导致电机实际定子交-直轴电流无法快速跟踪给定的MTPA电流问题,提出一种基于模型预测控制原理的两矢量模型预测控制策略,来取代传统双闭环电机控制系统中的电流内环调节器。在分析永磁同步电机MTPA控制原理、电流内环调节器饱和原因的基础上,利用模型预测控制的非线性约束处理能力在每个采样周期内通过两电压矢量模型预测控制策略,获得更加准确的电压矢量。实现系统实时动态跟踪永磁同步电机MTPA轨迹的目标。仿真和实验结果表明,该控制策略在电机给定转矩或外在负载转矩突变情况下可实时跟踪MTPA给定电流的变化,电机定子电流未出现较大波动。