永磁同步电机模糊直接转矩控制仿真

针对永磁同步电机直接转矩控制中存在较大转矩脉动的缺点，提出用模糊控制器取代滞环比较器的控制策略．基于Simulink FIS工具箱对模糊直接转矩控制系统进行了仿真．结果表明：通过对转矩误差、定子磁链误差的模糊分级，结合转子位置得到适舍的电压控制矢量，能减小转矩脉动和磁链脉动；模糊直接转矩控制转速和转矩响应优于传统直接转矩控制．     

基于区域电压矢量表的永磁同步电机直接转矩预测控制

为了减小永磁同步电机传统直接转矩控制中过大的转矩和磁链脉动,提出了应用于永磁同步电机直接转矩控制的新型转矩和磁链区域电压矢量表.根据电机模型,推导出在每个区域内电压矢量的预测控制角,实现转矩和磁链的预测控制.实验结果表明: 该方法与传统直接转矩控制相比,可维持逆变器开关频率的恒定,减小稳态转矩和磁链脉动,提高电机相电流正弦度,从而获得更好的控制性能,同时该方法还保留了传统直接转矩Bang-Bang控制的鲁棒性和快速的转矩响应.     

基于预期电压空间矢量调制技术的PMSM DTC系统

为了解决传统直接转矩控制中采用转矩和磁链滞环比较器给系统带来的转矩和磁链脉动大问题,本文提出一种基于预期电压空间矢量调制技术的PMSM DTC系统,并在MATALB/Simulink下进行了仿真研究.结果表明,此方法通过电压矢量调制产生定子的预期电压,并采用PI控制器,与传统直接转矩控制相比,该系统下的定子磁链和电磁转矩脉动减小比较明显,转速变化不大,具有良好的静动态响应性能.     

基于EKF感应电机直接转矩控制状态观测器的新设计

从扩展卡尔曼滤波算法原理入手,利用定子侧可测量的电流、电压,推导出一种新的无转速传感器的电机转速、磁链状态观测模型,估算出电机的转速和定子磁链.仿真结果表明这种方法能有效地解决磁链和转矩的脉动问题,从而实现电机高性能的控制.     

一种提高异步电动机转矩性能的直接转矩控制方法

针对传统异步电动机直接转矩控制方法中存在的磁链控制不对称和转矩脉动较大的问题,提出了一种优化的异步电动机直接转矩控制方法。该方法通过重新划分电压矢量对定子磁链和电磁转矩作用的影响范围,改进了电压矢量选择表,使转矩和磁链变化时能正确选择所需电压矢量,以减小转矩脉动,从而避免了传统直接转矩控制方法在选取电压矢量时,忽略转矩增加的必要条件和磁链变化的临界条件的问题;通过求解转矩脉动公式,推导出最佳转矩误差值,提出了转矩脉动全局最小条件下的占空比计算方法,进一步优化了转矩性能,并给出了定子磁链和电磁转矩的控制推导公式。仿真及实验结果表明,所提方法比传统直接转矩控制策略的系统动态响应速度提高了约30%,同时转矩及电流脉动减小,磁链控制更接近圆形轨迹,具有工程实用价值。     

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.     

基于无速度传感器的直接转矩控制系统优化

针对传统异步电机直接转矩控制系统在低速运行状态下存在磁链轨迹发生波动、转矩脉动大的问题,提出一种新型异步电机直接转矩控制策略。采用滑模控制和空间矢量脉宽调制技术(SVPWM: Space Voltage Pwlse-Width Modulation), 引入滑模控制器, 以提高系统对参数变化和外界干扰的鲁棒性。利用空间电压矢量脉宽调制技术产生系统所需要的任意期望空间电压矢量, 使磁链轨迹更趋近于圆形, 即降低了转矩和磁链脉动,又增强了系统的鲁棒性。同时引入无速度传感器技术, 以提高系统工程应用性。通过在Matlab/ Simulink软件仿真结果表明, 新型直接转矩控制系统改善了磁链轨迹波动并有效地降低了转矩脉动, 使转速估计具有较高精度。     

一种改进式无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法

针对无刷双馈电机直接转矩控制算法转矩脉动和磁链脉动大的问题,基于固定合成矢量方法提出了一种改进式无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法,增加了空间电压矢量的可选择性,使得磁链脉动和转矩脉动控制在较小的范围内.在Matlab/Simulink软件平台上搭建了无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法模型,并对改进式三电平直接转矩算法进行了验证.实验结果表明,该算法有效地减小了磁链脉动和转矩脉动,获得了更好的磁链轨迹和转矩波形,电机转速更加稳定,同时保持直接转矩控制算法转矩响应速度快的优点,提高了控制系统的鲁棒性和动态性能.     

一种新型永磁同步电机定子磁链观测器

定子磁链估计是直接转矩控制中不可缺少的部分,传统直接转矩控制中通过对反电动势值进行积分估计定子磁链.为了避免纯积分法的缺陷,提出定子磁链估计的改进方法,将扩展卡尔曼滤波引入到直接转矩控制中,利用扩展卡尔曼滤波估计定子磁链,研究了扩展卡尔曼滤波在定子磁链估计中的应用.仿真结果表明所提出的算法克服了传统反电动势积分法的缺陷,不仅能准确估计速度、转子位置和定子磁链,并且对电机参数具有很强的鲁棒性.     

一种改进式无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法

针对无刷双馈电机直接转矩控制算法转矩脉动和磁链脉动大的问题,基于固定合成矢量方法提出了一种改进式无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法,增加了空间电压矢量的可选择性,使得磁链脉动和转矩脉动控制在较小的范围内.在Matlab/Simulink软件平台上搭建了无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法模型,并对改进式三电平直接转矩算法进行了验证.实验结果表明,该算法有效地减小了磁链脉动和转矩脉动,获得了更好的磁链轨迹和转矩波形,电机转速更加稳定,同时保持直接转矩控制算法转矩响应速度快的优点,提高了控制系统的鲁棒性和动态性能.     

Implementation of Direct Torque Control Scheme for Induction Machines with Variable Structure Controllers

A torque control scheme for high-performance induction machine drives was developed to overcome some disadvantages of direct torque control （DTC）. In the improved DTC method, the stator flux and the torque controllers use variable-structure control theory which does not require information about the rotor speed. Space vector modulation is applied to the voltage source inverter to reduce the torque, stator flux, and current ripples. The digital signal processor-based implementation is described in detail. The experimental results show that the system has good torque and stator flux response with small ripples.     

改善直接转矩控制性能的SVPWM方法

针对异步电动机直接转矩控制系统存在转矩和磁链脉动、器件开关频率不定等缺点,提出一种直接转矩空间矢量脉宽调制(SVPWM)预测控制方法。根据转矩和定子磁链的误差,通过驱使误差为零的原则确定参考电压矢量,然后利用SVPWM合成该矢量。由于采样时刻的电压和磁链误差,可在下一个控制周期内得到补偿,因此转矩和磁链的误差始终很小,二者的脉动很小。SVPWM算法保证了逆变器的开关频率恒定。仿真和实验的结果表明,利用这种方法在低于3kHz的恒定开关频率下,可以实现定子磁链近似为圆、异步电机电磁转矩脉动不明显的性能。     

基于矢量细分和占空比的模糊直接转矩控制

传统的直接转矩控制方法,存在转矩脉动大和逆变器开关频率不固定的问题.因此,提出了一种采用矢量细分和占空比控制技术相结合的直接转矩控制方法.空间矢量脉冲调制(svpwm)实现矢量细分,模糊控制器确定有效矢量的占空比.仿真实验表明,该控制方法的输出转矩脉动小,开关频率固定.     

基于SVM的永磁同步电机直接转矩控制

参考电压矢量的计算是基于空间矢量调制(space vector modulation, SVM)的永磁同步电机直接转矩控制的核心研究之一. 从电压矢量对电磁转矩的控制作用入手, 分析指出有限的电压矢量是直接转矩控制中转矩和磁链脉动大的根本原因. 设计一种改进的基于空间矢量调制的直接转矩控制系统, 仅仅利用定子磁链角度、转矩偏差和定子磁链偏差计算得到参考电压矢量幅值和角度. 该方案计算简单, 对电机参数不敏感. 仿真和实验结果表明, 该方法结构简单、鲁棒性强, 能够明显改善直接转矩控制性能.     

高频信号注入的PMSM无传感器低速运行优化控制

在无位置传感器永磁同步电机(PMSM)的零低速运行控制中,多采用高频信号注入法跟踪位置信息,这将造成转矩波动和时滞问题.结合滑模速度控制和高频方波信号注入,提出一种无滤波器的转子位置辨识方法.通过将方波信号频率提升至逆变器开关频率,利用基波信号周期远小于高频注入信号周期的特点,在单次高频信号注入周期内,通过两次电流采样,避免了使用传统高频信号注入中的信号分离,同时去掉滤波器,有效提高系统收敛速度.仿真结果表明,与传统的高频信号注入法相比,该方法能实现PMSM无位置传感器控制下高精度的低速运行,且具有良好的稳态特性和动态性能.     

永磁同步电机直接转矩控制新型占空比调制策略

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动和磁链脉动较大,现有占空比调制策略计算复杂等问题,提出一种新型占空比调制策略.该调制策略利用定子磁链和扇区电压矢量的作用角区分转矩脉动和磁链脉动在控制系统中的权重系数,并设计新型开关表,保证在任一控制周期中最佳电压矢量的选择.在保证系统计算量较低的前提下,利用权重系数和最佳电压矢量推导最优占空比计算公式.仿真和实验结果证明,所提出的新型占空比调制策略可以大幅度抑制转矩脉动和磁链脉动,获得较好的稳态运行性能,并保持系统快速动态响应性能.     

低脉动恒开关频率直线永磁同步电机推力控制

针对直线永磁同步电机直接推力滞环控制在稳态运行时会有明显的推力、磁链和电流脉动产生,从而影响速度的估计,且由于不连续电压矢量的作用,增加了开关的次数,从而带来较强的电磁噪音,造成电损增加等问题,在分析电压空间矢量对推力的直接作用的基础上,提出了一种低脉动恒开关频率的无速度传感器直接推力控制方法。仿真结果表明,与传统方法相比,稳态运行时的磁链、推力脉动得到明显的改善,电流谐波及开关频率明显减少,而且可以根据需要在一定范围内选取不同的开关频率。     

扩展卡尔曼滤波器在永磁同步电机控制中的应用

研究了一种针对内永磁同步电机（IPMSM）动态系统的非线性、时变及实时噪声干扰特点进行精确参数估计的扩展卡尔曼滤波观测器．由于内永磁同步电机q轴电感大于d轴电感，为了保证电磁转矩和负载角变化趋势一致，必须使定子磁链给定幅值限制在一定范围内．鉴于系统暂态和稳态运行的要求不同，为达到最优控制，采用控制定子磁链给定幅值以达到最大转矩／磁链（MPTF）的直接转矩控制算法对定子磁链给定幅值进行控制．仿真结果表明采用此算法可极大地提高IPMSM调速系统的运行效率．运用该方法的电机调速范围广并且在低速区运行良好．