基于前馈补偿的永磁同步电机电流谐波抑制方法

为抑制永磁同步电机电流的谐波,提出了一种前馈补偿的方法。通过对电机dq轴电流的Fourier分析,研究电机dq轴电流谐波的频率组成及其产生原因。利用前馈补偿的方法,对不同频率的电流谐波分别进行补偿。通过自动搜寻算法,得到补偿电压的幅值和相位,对电机的不同运行状况进行在线补偿。在搭建的1.25kW的永磁同步电机系统上进行了实验,经前馈补偿后,dq轴电流的6、12次谐波降低了85%左右。     

基于前馈谐波电压的永磁同步电机谐波电流注入方法（英文）

在多同步坐标系中推导了永磁同步电机谐波电压模型,在此基础上构建了一种基于前馈谐波电压的永磁同步电机的谐波电流注入系统.该系统中电流交流部分增益全部由前馈谐波电压来保证,而原矢量控制系统中的反馈电流控制模块则仅需补偿电流直流部分的增益.利用仿真和试验对比分析了本控制系统与仅采用反馈电流控制模块的谐波电流控制效果及转矩脉动情况.结果表明,前馈谐波电压能大大提升高频谐波电流注入的准确性,从而更有效地降低永磁同步电机输出的转矩脉动.     

基于神经网络的永磁同步电动机转矩脉动补偿

永磁同步电动机的转矩波动补偿多采用转矩估计方法，但在不同电机运行点和电机参数不断变化的情况下，准确估计瞬时转矩非常困难．因此提出了采用径向基函数神经网络作为转矩波动补偿器的永磁同步电动机伺服控制方法．利用神经网络在线逼近非线性因素和外部干扰，对转矩波动进行补偿，然后根据反步控制方法得到神经网络权值调整规则和控制器输出．采用数字信号处理（DSP）进行了实验研究，结合神经网络和Backstepping的优点实现永磁同步电动机的转矩波动补偿．仿真和实验结果证明，采用上述方法可以实现不同转矩脉动的补偿。     

永磁同步电机磁通谐波抑制的补偿控制仿真

永磁同步电机的转子永磁体励磁磁场中含有的谐波分量,将增加定子绕组内磁链的谐波分量,增大电机的损耗,导致电机温度升高,同时产生转矩波动.根据内置式电机转子磁场的特点,建立电机模型,并在该模型基础上提出一种对磁场谐波抑制的补偿控制算法,通过降低谐波分量来减少定子铁损.同时对电机因磁场谐波引起的转矩波动进行补偿,从而减小振动和噪声.仿真结果表明该补偿控制算法使得磁链谐波分量明显降低,转矩波动减小.     

永磁同步电动机中永磁体的三维涡流分析

有效准确地分析在正弦电压驱动下永磁同步电动机中永磁体的涡流损耗是研究实际电机发热及温升的关键。该文利用有限元方法,建立了场路紧密耦合的三维模型,对一台500 kW/60 H z内嵌式永磁同步电动机进行仿真研究,分析了在三相正弦电压源驱动下的气隙旋转磁场、转矩及考虑时间谐波作用下永磁体的涡流损耗,并阐明了电流的不同谐波分量对永磁体涡流损耗的影响。分析结果表明,轴向分割永磁块能将永磁体中涡流损耗降低至50%,并且减小齿槽谐波电流也能有效地降低永磁体中涡流损耗。     

永磁同步电动机中永磁体的三维涡流分析

有效准确地分析在正弦电压驱动下永磁同步电动机中永磁体的涡流损耗是研究实际电机发热及温升的关键。该文利用有限元方法,建立了场路紧密耦合的三维模型,对一台500kW/60Hz内嵌式永磁同步电动机进行仿真研究,分析了在三相正弦电压源驱动下的气隙旋转磁场、转矩及考虑时间谐波作用下永磁体的涡流损耗,并阐明了电流的不同谐波分量对永磁体涡流损耗的影响。分析结果表明,轴向分割永磁块能将永磁体中涡流损耗降低至50%,并且减小齿槽谐波电流也能有效地降低永磁体中涡流损耗。     

永磁同步电动机电磁振动特性及抑制措施

电磁振动水平是永磁同步电动机的重要评价指标之一,为了有效抑制永磁同步电动机的电磁振动,文中首先建立了转子永磁体磁动势、定子绕组电流磁动势与定子齿槽相互作用产生的径向电磁力的解析分析模型。然后建立了电机的变参数矢量控制系统的场路耦合联合分析模型,以一台11 kW内置式永磁同步电动机为样机,利用机械阻抗法得到了电机主要低阶电磁力产生的电磁振动噪声频谱,确定了对电机电磁振动起主要作用的低阶电磁力的频率。最后利用遗传-蚁群算法,研究了通过优化电机的定子齿槽参数有效削弱具有上述频率的低阶电磁力,从而有效抑制电机的电磁振动。结果显示,利用文中方法确定的定子齿槽参数能有效抑制电机的电磁振动,并且对电机的运行性能产生的影响较小。     

内置式U形永磁同步发电机转子结构优化

针对永磁同步发电机齿谐波含量大、电压畸变率高及存在齿槽转矩的问题,对内置式U形永磁同步发电机转子结构进行了优化.研究了齿槽转矩产生的原因,以6极72槽内置式U形永磁同步发电机为例,利用有限元方法分析磁极偏移程度及非均匀气隙程度对齿槽转矩及电压畸变率的影响.分析了圆形轴向转子通风道位置对永磁同步发电机性能的影响.结果表明:磁极偏移可以使齿槽转矩相位发生周期性变化,当磁极偏移0.5齿距时,所对应齿槽转矩最小,约为原来的25%;永磁同步发电机的齿谐波含量、电压畸变率及齿槽转矩随非均匀气隙程度的增加而降低;当转子通风道位置处于合适位置时,在去磁最严重的情况下,永磁体最小磁密面的磁密最大,说明适当的转子通风道位置可以降低永磁体的退磁风险;对于文中发电机,当转子通风道位置顺时针偏转2°机械角度时,永磁磁钢最小磁密面的磁密最大为0.331 7 T.     

车用内置式永磁同步电机弱磁控制研究

为提高车用内置式永磁同步电动机的调速范围,本文研究了弱磁控制策略,并在MATLAB/Simulink平台上建立了内置式永磁同步电机弱磁控制系统仿真模型,并进行了高速区弱磁控制系统仿真,仿真结果表明系统有较宽的调速范围,为高速巡航及超车等工况的进一步研究提供一定的借鉴意义.     

内置式永磁电机齿槽转矩的优化设计

针对内置式永磁同步电机存在的齿槽转矩问题,采用有限元软件Maxwell分别对不同分段数、不同非均匀气隙情况下的内置式永磁同步电机进行分析.理论分析表明:转子分段斜极可以抑制齿谐波,从而削弱齿槽转矩;而采用非均匀气隙结构则可以通过优化气隙磁密的特定次谐波削弱齿槽转矩.依据理论分析,提出一种二者相结合的方法抑制电机的齿槽转矩.优化结果表明:该方法能有效地抑制电机的齿槽转矩.     

电流时间谐波对转子带护套伺服永磁同步电动机温度场的影响

针对转子带护套伺服永磁同步电机运行过程中永磁体温升较高的问题,本文以一台2 000r/min、12.5kW的伺服永磁同步电动机为研究对象,对变频驱动时永磁电机的温升问题进行了研究.测试了样机额定负载下变频器供电时的相电流,通过傅里叶分解计算出电流各次谐波值.建立了永磁电机二维瞬态电磁场方程,计算出不同电流谐波在护套内产生的涡流损耗.并建立了三维温度场模型,对电机各部分的温度分布进行求解.经计算分析可知绕组内谐波次数位于控制电路载波比附近的电流时间谐波,将导致电机永磁体温升明显变大.将计算所得的电机温度分布与实测结果进行对比,验证了计算结果的正确性.     

高精度永磁同步直线伺服系统中的电流测量

采用磁场定向控制的永磁交流同步直线伺服系统中,电流反馈的精确度将直接影响电流环及整个系统调节性能。分析了采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)电压型逆变器驱动的直线交流电机绕组中由于矢量切换以及电缆与电机阻抗不匹配引起的谐波电流及其对电流采样的影响。通过选择采样点来抑制SVPWM周期谐波的影响,通过在电流传感器后引入二阶滤波器及对其引起的时间滞后进行补偿,有效地提高了电流检测的精度。实验结果表明,该方法切实可行,为进一步提升伺服系统的性能奠定了基础。     

具有低通滤波的改进电压型磁链观测器

针对现有算法在PWM波反电动势输入时磁链观测精度很差的问题,采用了一种改进的电压型磁链观测算法,在现有算法的基础上增加了一个低通滤波器和一个用于补偿低通滤波器引起的幅值和相位误差的补偿环节.根据所采用的低通滤波器形式,利用时间相量分析方法,推出了滤波误差补偿公式,并在不同的同步速情况下分析比较,确定最佳补偿系数.仿真结果证明,新算法在PWM波反电动势输入情况下仍具有很高的磁链观测精度,可以有效地消除积分漂移误差.将新算法用于一永磁同步电动机无位置传感器控制系统,仿真证明了新算法的可行性及有效性.     

基于EKF的永磁同步电机的磁链在线监测

在永磁同步电动机中,永磁同步电动机的性能、效率和稳定性受到永磁体磁性的直接影响．为保证永磁同步电机的高鲁棒性,需要对永磁同步电动机中的永磁体信息进行实时在线监测．本文选择旋转坐标系下的定子电流和永磁体磁链为状态变量,建立一个能够实时提供准确永磁体磁链信息的EKF（扩展卡尔曼滤波器）系统．仿真结果验证了该算法的可用性并表明EKF滤波系统能准确地在线监测出磁链信息．     

交流伺服控制系统电机参数闭环辨识方法研究

通过分析永磁同步电机d-q坐标轴数学模型,提出一种交流伺服控制系统闭环辨识电机交直轴电感、定子电阻、转子磁链的方法,分析了非正弦磁通造成的电机模型误差、功率器件的开关死区和编码器的电机转子位置反馈延时等对参数辨识精度的影响,并给出了相应的补偿方法。实验结果表明,补偿后闭环辨识得到的电感随电流的变化曲线与有限元分析结果基本吻合,辨识出的电阻和磁链与实际测量和计算值偏差很小,证明了该文参数辨识及补偿方法的有效性。由于所辨识到的参数是控制电机运行时的等效参数,因此该文方法对控制器及电机的设计改进提供了依据。     

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.     

自适应多调谐滤波器的研究

提出了一种基于有源电抗器的新型自动调谐滤波器，利用电感的非线性频率特性，实现了单条LC串联支路抑制多次谐波的目标．有源电抗器由一对耦合绕组和一个补偿电流发生器组成，通过控制有源电抗器补偿绕组中的谐波磁通补偿电流，可以独立且连续地调节电抗器在不同谐波频率下的电感量．针对消除失谐或限制谐波电压含量的不同控制目标，提出了谐波磁通补偿电流的两种生成方法，补偿电流分别是滤波器电流或母线电压中各次谐波分量与调节系数的加权合成．实验系统在不同运行方式下的测试结果表明，这种滤波器能够同时抑制多次主要谐波分量并有效地消除失谐．