基于场路耦合永磁同步电机最大转矩电流比控制研究

针对永磁同步电机(PMSM)转速的精准控制问题,提出了一种基于电磁转矩的最大转矩电流比(MTPA)控制策略,并采用场路耦合仿真方法及实验验证了基于电磁转矩MTPA相对于基于定子电流MTPA和id=0控制等2种常用的控制策略,抗负载干扰能力更强,电机的动态性能更优,对电机的精准控制有一定的参考意义.基于电磁转矩MTPA控制策略根据电机实际转速与给定转速之间的差值,能够快速调节d轴电流,使得电机转速的超调量、峰值响应时间和响应时间均优于其他2种对比控制策略.     

改进的永磁同步电机模型预测直接转矩控制策略

针对永磁同步电机直接转矩控制逆变器开关频率不固定、转矩和定子磁链脉动大等问题,以及模型预测直接转矩控制计算工作量大的缺点,提出了改进的模型预测直接转矩控制策略.该策略只需预测零电压矢量作用下的转矩和定子磁链,当转矩和定子磁链误差在阈值以内时,零电压矢量为最优电压矢量;否则,基于传统直接转矩控制理论中定子磁链的分区和电压矢量选择表确定最优非零电压矢量.由于只有零电压矢量作用下的转矩和定子磁链需要预测并取消了评价函数,因此计算工作量大大降低.最后,基于MATLAB建立了仿真模型.仿真结果表明,永磁同步电机采用改进的模型预测直接转矩控制策略时,电机转矩和定子磁链均能快速准确地跟踪参考值.     

基于改进自适应扰动观测的最大转矩电流比控制

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的最大转矩电流比控制(MTPA)受电机参数变化影响的问题,提出一种改进的自适应扰动观测的MTPA控制策略.该方法以定子电流矢量角作为扰动量,比较控制系统前后两个时刻的电流幅值大小,确定搜索方向.将自适应PI控制融入扰动观测法中,跟踪系统随机选择相应的扰动步长,解决动稳态性能,提高精度和系统运行效率,克服传统MTPA控制方法对电机参数依赖性、提高系统整体效率优化和电流矢量角搜索精度.考虑外界因素对电感和磁链等参数变化的影响,得到内置式永磁电机(IPMSM)dq轴下最优电流矢量角.仿真和试验结果表明,所提方法具有一定的有效性.     

永磁同步电机直接转矩控制电压矢量选择区域

为了解决直接转矩控制系统开关表引起的转矩脉动问题,分析了电压矢量对永磁同步电机直接转矩控制系统的定子磁链幅值、转矩角、励磁转矩、磁阻转矩和电机转矩的作用,用简单的数学表达式给出了这些变量的控制规律,得出了永磁同步电机直接转矩控制系统的电压矢量选择区域。研究结果表明：电压矢量与定子磁链的夹角决定了电压矢量对定子磁链幅值和转矩角的增减作用;电压矢量与定子磁链的夹角和转矩角决定了电压矢量对励磁转矩和磁阻转矩的增减作用;电压矢量与定子磁链的夹角、转矩角和永磁同步电机直接转矩控制系统参数决定了电压矢量对转矩的增减作用。     

新的基于内置式永磁同步电机的弱磁控制策略

将内置式永磁同步电机弱磁运行原理与电压空间矢量脉宽调制相结合,提出了一种新的弱磁控制策略.通过用电流调节器输出的参考电压与电压空间矢量脉宽调制后输出的极限电压两者之间的电压差值来改变定子电流相位角,从而重新分配d,q轴给定定子电流分量的大小,最终实现弱磁升速.该控制方法实现了电机高倍弱磁扩速运行,且弱磁电流过渡平滑、响应速度快.与传统弱磁控制方法相比,在弱磁区域能更有效地利用直流母线电压,从而在同样电压和电流限制条件下,电机能产生更高的电磁转矩,适应性更好.仿真和实验结果表明了本文所提弱磁控制策略的有效性和可行性.     

异步电动机六边形磁链直接转矩控制系统研究

六边形定子磁链直接转矩控制利用逆变器产生的运动电压矢量和零电压矢量的实时交替作用,实现电磁转矩的两点式控制,迫使实际转矩跟踪给定值。文章建立了异步电机、逆变器、转速调节器、磁链滞环比较器、转矩滞环比较器等的仿真模型,构成六边形磁链直接转矩控制系统。对加减负载情况下六边形磁链系统的磁链轨迹、电流、电磁转矩、转速等反映电机运行性能的指标进行了仿真分析,仿真结果验证了系统模型的正确性和可行性。     

基于预测自适应的永磁同步电机无传感器控制

针对传统永磁同步电机无传感器控制动态性能差和转速信号观测精度低的问题,设计了新型永磁同步电机无传感器控制方法.文章采用在线梯度下降法设计二阶线性扩张状态观测器,该二阶线性扩张状态观测器能够在永磁同步电机负载扰动或转速突变情况下准确快速对电机转速实时估计;同时将预测自适应滑模控制系统应用于转速环节,通过预测自适应估计永磁同步电机扰动变化量进行实时电流补偿.仿真结果表明:二阶线性扩张状态观测器能够对转速准确快速实时估计,且抗干扰能力强;预测自适应滑模控制策略有效缩短电机速度响应时间,显著削弱电机转速、电磁转矩的抖振,表现出良好的动态性和鲁棒性.     

永磁同步电机直接转矩控制系统的改进

介绍了一种恒定开关频率的永磁同步电机直接转矩控制方法,通过定子磁链及幅值给定、定子电流来计算在恒定开关周期内加在电机定子绕组上的电压,采用空间电压矢量调制方法使逆变器的开关器件处于恒定的工作频率.开关频率越高,其控制性能越好.仿真结果验证了方法是有效的.     

不同定子磁链幅值给定下的永磁同步电机直接转矩控制

永磁同步电机直接转矩控制最常见的控制策略是定子磁链幅值恒定,而且通常情况下其大小等于永磁体磁链幅值。文中不仅对定子磁链幅值恒定进行了分析,还阐述了另外几种直接转矩控制的定子磁链给定策略,比如最大转矩电流比控制、单位功率因数控制和最大效率控制。基于永磁同步电机直接转矩控制的原理,文中逐步推导了这4种控制策略,并分析了它们的转矩控制的稳定性,提出了通过限制转矩最大值来限制电机定子电流的方法。Matlab/Simulink的仿真结果分别验证了控制策略的正确性。     

基于定子电流定向的永磁同步电机非线性控制

在定子电流矢量同步坐标系下构建了新的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)数学模型,并基于该模型提出了一种以定子电流幅值及转矩角为控制变量的非线性控制方法.利用输入、输出线性化设计可实现定子电流跟踪的线性解耦控制器,在此基础上增加滑模控制规律以提高参数摄动时控制系统的鲁棒性,并通过Lyapunov稳定性理论设计了该非连续性控制规律的增益参数.仿真和试验结果表明,该控制策略能有效改善电机运行中的功率因数及转矩动态响应速度,并且具有良好的鲁棒性.     

永磁同步电机直接转矩控制系统

针对永磁同步电机直接转矩控制系统,首先阐述了直接转矩控制原理,它是在维持定子磁链幅值恒定的前提下,通过电压空间矢量来调节定子磁链的旋转速度,从而控制转矩和转速.其次,在此理论基础上,简单地建立了系统的模型,说明了它的工作过程以及与异步电机直接转矩控制系统的不同.最后用SIMULINK仿真软件对其进行了建模和仿真,仿真结果表明了直接转矩控制应用于永磁同步电机的正确性和可行性,永磁同步电机直接转矩控制系统具有良好的稳态跟踪性能和优异的动态响应.     

矢量细分的双控制器永磁同步电机直接转矩控制系统研究

过去的永磁同步电动机采用六边形磁通控制或六区圆形间磁链控制间隔,从而导致转矩脉动过大等缺点;设计了一种基于矢量细分的双控制器永磁同步电机直接转矩控制系统;设计的矢量细分的控制策略是将传统意义上的六电压矢量和六个磁链扇区细分为多个电压矢量和磁链扇区,并制定相应的开关表;通过Matlab的仿真结果来证明矢量细分的永磁同步电机直接转矩控制策略的可行性。     

基于误差边界限定的永磁同步电机预测控制

针对图形边界限定形式的感应电机预测控制存在简洁、直观等优点,进一步考虑将该控制策略应用于永磁同步电机。预测控制将电机和逆变器作为一个系统整体考虑,以空间电流矢量为控制对象,直接产生逆变器的开关控制信号。基于永磁同步电机在转子磁场坐标系下的数学模型,推导出电流矢量导数的估测模型,进而预测出电流矢量的轨迹,根据最优电压矢量选择判据选定开关状态,完成基于圆形电流误差边界限定形式的永磁同步电机的预测控制算法。通过MATLAB/SIMULINK进行仿真,仿真结果证明了提出方法的有效性。     

电动特种车辆超低速电机控制策略

为满足机场地面电动特种车辆超低速行驶的特殊工况要求,以内置永磁同步电机作为研究对象,对传统以转矩为控制目标的矢量控制策略加以改进,提出一种基于恒转速控制下结合电压前馈补偿的双闭环模糊控制策略,运用Simulink搭建双闭环模糊矢量仿真模型,并对样车平台实车测试.仿真结果与实验数据表明,改进控制策略在超低速工况下可有效提高电机转速响应速度与稳定性;减弱电流波动与峰值电流;提高扰动情况下的转矩输出能力与稳定性.     

基于超螺旋二阶滑模的PMSM-DTC系统研究

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统(PMSM-DTC)易受参数变化影响及转矩脉动大的问题,提出在系统中采用空间电压矢量调制技术(SVPWM)代替传统的正弦脉宽调制(SPWM),引入控制率为超螺旋算法的二阶滑模变结构,以定子磁链和转矩作为被控对象设计控制器代替传统系统中的PI控制器。仿真结果表明,该策略不仅有效消除了一阶滑模存在的抖振问题,明显减小了系统中定子磁链和转矩脉动,且具有较强的速度跟踪能力,对负载扰动和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,因此可以很好地应用在电机控制方面。     

永磁同步电机直接转矩模糊控制系统

结合永磁同步电机(PMSM)的数学模型和经典直接转矩控制理论,采用空间矢量控制方法,以定子磁链角增量为控制目标,将模糊控制器作为转速与转矩调节器和定子磁链优化控制器.运用MATLAB/Simulink软件对该控制系统建模和仿真.结果表明:与经典DTC控制系统相比,该控制方式能够减小转矩脉动,降低系统损耗,从而提高了效率.     

基于滑模变结构的PMSM的直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统.利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链2分量的解耦,同时,采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置.仿真与实验结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有很好的动、静性能.