一种车用永磁同步电机实验平台研究

永磁同步电机凭借其诸多的优点被很多电动汽车厂商用作汽车驱动系统的驱动电机,永磁同步电机已成为电动汽车的主要驱动电机之一。该文提出了一种车用永磁同步电机实验平台的建设思路和方法,该平台可进行电机无传感器控制和相关的控制算法及控制策略的研究。     

永磁同步电机模拟系统硬件在环仿真平台研究

针对利用永磁同步电机驱动电源进行性能检测和功率评估,并使用实际永磁同步电机作为驱动负载进行试验时,存在的试验平台设计复杂、能耗高、参数不易调节等问题,研究了基于电子负载的永磁同步电机模拟系统的实现.采用StarSim软件搭建运行在NI实时仿真器中的主电路模型,并利用DSP控制器实现对电机模型与模拟电流的控制,从而建立永磁同步电机模拟系统.为了分析系统可行性,对该模拟系统进行硬件在环(Hardware in the Loop,HIL)仿真试验,结果表明:该永磁同步电机模拟系统真实地反映了实际电机的电气特性,使用该系统替代真实电机对驱动电源进行性能检测和功率评估时,具有设计简单、绿色节能、参数便于调节等优点.     

PMSM驱动系统建模及其实时仿真平台设计

硬件在环实时仿真系统可以方便电机控制策略测试,显著缩短电机控制策略的研发周期,文章针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine, PMSM)驱动系统,建立PMSM+三相逆变器主电路数学模型,并运用改进的CORDIC算法,利用System Generator(SG)搭建系统被控对象仿真模型,基于Xilinx公司ZYNQ开发板,设计一套基于现场可编程门阵列(field programmable gate array, FPGA)和LabVIEW虚拟示波的实时仿真平台,在该平台上对SG建立的逆变器主电路及电机系统模型进行硬件在环仿真。测试结果与Simulink中仿真结果对比表明,该文建立的基于FPGA的电机驱动系统硬件在环仿真模型能够准确模拟电机变频系统的运行特性。     

基于PID算法的旋转倒立摆实验教学平台研究

开发了一套基于PID控制算法的实验教学平台,由电机、编码器的硬件架构及驱动电路、ARM内核片上系统、PID算法和上位机仿真软件等组成。平台能够仿真上位机算法并选择最佳运动状态的PID参数,片上系统产生控制信号驱动倒立摆的电机验证其结果,上位机实时显示相关参数及运动状态。经实践教学,学生在平台中通过独立完成对PID控制算法计算和查看倒立摆的运转。同时该平台能调动学生兴趣,提高实践动手能力,有助于深化理论教学,让实验不再是乏味无趣的一门课程。     

车用永磁同步电机功率闭环扭矩控制方法

针对永磁同步电机磁链参数易受环境温度、定子电流等参数影响的情况,研究了表贴式永磁同步电机(SPMSM)和采用i_d=0控制的内置式永磁同步电机(IPMSM)功率、扭矩与磁链的联系,提出了一种基于功率闭环的在线辨识磁链实现精确扭矩控制的策略,并进行了仿真和实验分析. 结果表明,提出的策略能使永磁磁链快速、准确地收敛到磁链真实值,从而提高车用电机驱动系统的动态性能和抗干扰能力.      

CAN总线的电机组远程控制

针对现场分布式电机的运行特征,设定远程监控系统的检测要求和控制目标,采用具有CAN总线功能的上位机对电机状态进行检测和控制,设计相应的硬件控制电路.结果表明:上位机采用计算机能将远程现场的电机状态显示在监控器上,并发出控制命令和驱动报警电路;信令传输采用CAN总线结构,使通信具有很强的纠错功能和抗干扰能力;下位机采用单片机作为现场监控,能灵活控制电机的运行状态;传感器采用霍尔元件能有效地将电机的运行情况传送给单片机;直流电机驱动采用PWM电路,交流电机驱动采用SPWM电路,能够实现对电机的稳定调速.该系统对远程控制研究具有一定的参考价值.     

内埋式永磁同步电机宽调速范围运行控制策略

为了改善内埋式永磁同步电机驱动系统的性能、效率和可靠性,提出了一套适用于其在宽调速范围运行下的控制策略。该文研究的调速系统采用转子磁链定向的矢量控制作为基本的控制策略,利用模型参考自适应系统对转子位置和转速进行估算。在低速域,采用单位电流最大转矩控制来降低电机定子电流幅值。而在高速域,利用过调制控制策略来增加脉宽调制(pulse width modulation,PWM)逆变器的电压传输比和永磁同步电机的转矩输出能力,同时采用弱磁控制策略实现永磁同步电机驱动系统高速稳定运行。研究了在过调制下的相电流重构技术对永磁同步电机高速域运行性能的影响,并讨论了从低速域的单位电流最大转矩控制到高速域的弱磁控制之间的无缝切换问题。仿真和实验结果证明了上述组合控制策略的可行性与有效性,实现了内埋式永磁同步电机驱动系统在宽调速范围的高性能控制。     

车用内置式永磁同步电机SPWM控制系统建模及仿真

为提升车用永磁同步电机控制系统性能、降低开发成本,文章研究车用永磁同步电机控制系统SPWM矢量控制策略,建立系统仿真模型并进行了仿真,仿真结果表明,车用永磁同步电机SPWM矢量控制系统,有较好的动稳态性能,为进一步研究提升车用永磁同步电机系统的性能,具有一定的借鉴意义。     

考虑电磁激励的车用永磁同步电机转子扭振特性

研究了车用永磁同步电机转子系统在电磁激励与机械激励作用下的非线性扭振特性.建立了电磁激励作用下的转子系统机电耦合扭振振动模型,利用多尺度法求解了振动方程,确定了电机-转子系统扭振的稳态解及其稳定性.分别研究了永磁同步电机内功率因数角、极对数、电机运行的磁饱和系数以及转子系统的扭转刚度等对转子系统扭转振动特性的影响.研究结果表明:合理地控制和设计永磁同步电机的电磁与机械参数,可以避开车用永磁同步电机转子系统的扭转振动系统可能出现的跳跃及分岔等不稳定现象.     

基于MMC的永磁同步电机驱动系统新型电容电压控制策略

为改善模块化多电平永磁同步电机驱动系统的控制性能,对变换器的双星半桥型拓扑结构进行改进,并建立上桥臂和下桥臂中子模块电容电压可变控制的原理分析模型,提出一种根据电机运行速度灵活调节变换器电容电压的新型控制策略,与传统控制方法下变换器的电容电压恒定相比,此新型策略为驱动系统多增加了一维控制量,使系统在灵活性和准确性控制方面得到了明显改善.在实验室中搭建了模块化五电平永磁同步电机驱动系统测试平台,实验结果表明,该新型电容电压控制策略能够有效地控制和调节变换器各个子模块的电容电压,有利于降低系统损耗和改善电机控制性能.      

基于DSP的永磁无刷同步电机的控制系统

讨论了采用新一代DSP（TMS320LF2407）设计三相永磁无刷同步电机控制系统的方案及电机位置信号的确定方法，给出了控制系统结构原理图，分别用软件和硬件实现，探讨了磁场定向控制。     

基于空间矢量调制的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制

提出一种基于空间矢量调制的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制策略,并将能实现电机转速辨识的模型参考自适应方法应用于控制中,利用Matlab／Simulink对控制系统进行了仿真研究,同时对该永磁同步电机进行SVM—DTC方法的实验．仿真和实验结果表明,该策略具有良好的稳态和动态性能,能快速动态响应,有效减小转矩和电流的脉动,提高系统的控制性能．     

高压断路器电机操动机构技术的研究

为了提高高压断路器的工作可靠性,实现运动过程全程可控,研究了一种利用永磁同步电机驱动高压断路器的操动机构。介绍了永磁同步电机的控制方法,使用MAT-LAB/Simulink创建了电机控制系统的仿真模型。同时使用一台断路器试验样机、一台永磁同步电机及以数字信号处理器(TMS320F2812DSP)为核心的电机控制电路建立起电机操动机构的硬件试验装置。在DSP控制器中实现了永磁同步电机的矢量控制算法,构成了电机的全数字位置伺服控制系统。通过对电机进行位置伺服控制,实现了对断路器行程的全程控制。系统仿真结果及试验结果表明,由电机操动机构驱动高压断路器,可实现对断路器行程特性的控制,满足高压断路器合分闸智能操作的要求。     

PR 控制器在永磁同步电机控制中的应用

提出了一种比例谐振(Proportional Resonant,PR)控制器的改进模型,将其应用于永磁同步电机控制中.用改进的PR控制器替代传统的PI控制器,节省一次坐标变换,省去了受温度及电机参数影响的交叉解耦项和前馈补偿项,简化了控制算法.仿真和试验结果表明,引入改进PR控制器的永磁同步电机控制系统控制性能优越,能够实现对交流输入信号的无静差跟踪,系统对低次谐波以及指定次谐波具有很强的抑制能力,具有重要的实用价值.     

改进指数趋近律的五相永磁同步电机滑模控制

针对五相永磁同步电机低速运行时,逆变器会输出不连续电流,产生转矩脉动;电机高速运行时,产生大量定子谐波电流,转速跟随能力和转矩平稳性受到影响.为保证五相永磁同步电机在全速域的快速平滑切换,提出了改进指数趋近律的五相永磁同步电机滑模控制策略.针对滑模控制中存在的抖振问题,提出改进指数趋近律,并将新型趋近律应用于一种非线性...     

基于DSP的永磁同步电机直接转矩控制系统研究

研究了直接转矩控制原理,以TMS320LF2407ADSP为核心设计了永磁同步电机控制系统,给出了硬件结构及软件流程,实验证明了系统设计的正确性。     

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。     

车用电机控制器功能安全及主动短路分析

根据永磁同步电机的数学模型,求解了不同工况下永磁同步电机进入主动短路时的电流和转矩输出情况,揭示了主动短路电机输出与电机参数之间的数学关系,并通过仿真和实验进行了验证.从理论角度分析了主动短路作为安全关断方法的优缺点,提出了永磁同步电机主动短路状态下的电流计算公式,为电机控制器选择合适的功率器件提供了依据.     

永磁同步电机速度伺服系统设计与仿真

根据永磁同步电动机矢量控制基本原理 ,设计一个基于DSP的全数字闭环永磁同步电动机(PMSM)速度伺服系统 ,详细介绍了该伺服系统的硬件组成、仿真模型的建立以及基于Simplorer软件环境的仿真实现 ,并给出了仿真结果 .     

五相PMSM相邻两相开路故障容错控制策略

相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)发生相邻两相开路故障会导致驱动系统不稳定运行，针对这种故障状况，提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)技术的容错控制策略。首先构建永磁同步电机数学模型；进而为使机电能量实现平稳转换，重新构建降阶变换矩阵，得到故障后剩余相容错电流表达式；然后利用SVPWM技术，计算故障下空间电压矢量，建立6个扇区，进行目标矢量合成，进而计算相应基本合成电压矢量的作用时间，并给出对应扇区的空间电压矢量选择顺序；最后进行Matlab/Simulink仿真验证，仿真结果与理论计算一致，有效验证了所提SVPWM容错控制策略的正确性。利用该容错控制策略，五相永磁同步电机在故障状态下的运行性能得到明显改善，电机实现稳定运行。所提控制策略与传统电流滞环跟踪脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制方式对比分析，证明所提策略存在优越性。