引入扩张状态观测器的PMSM无差拍电流预测控制

针对永磁同步电机PI控制方法带来的稳态误差大、响应速度慢等问题,设计电流环采用无差拍电流预测控制(DPCC),速度环采用PI控制的双闭环控制系统.但DPCC对电机参数的精度依赖性强,当电感和磁链失配时,会产生电流静差.为此,加入扩张状态观测器,利用观测到的交直轴电流对电机实际电流进行校正以及利用观测到的系统内外部扰动对...     

略论用空间矢量法研究电机的过渡过程

一、引 言 将三相同步发电机变换成m(m→)相电机,则在稳态时气隙处电压u电流i和磁链的空间波与稳 态时的时间矢量图相应.空间波的幅值与时间波的幅值成一定的比例[1]。d轴与q轴的磁导虽然不同,但 由于一般只考虑多量的基波分量,故d轴与q轴的的磁链仍可用-作用在d轴与q轴间的合成磁链表示。 这样在稳态的情况下气隙处可认为只有u,i,三个正弦波以同样的速度旋转,这三个波亦可用三个空间 矢量来表示。在过渡过程中u,i,各空间波的幅值虽然随时间而变,但由于只考虑磁势的基波分量,故 在各个瞬时u,i,空间波同样是按正弦分布的。如果三相不对称,在…     

交流伺服系统的高响应电流环控制

分析电压输出滞后、电流采样延时和交直轴(d-q轴)电压耦合等制约电流环带宽提高的因素,提出一种复矢量解耦的电流环预测控制算法.采用电流环预测控制算法提高电流环响应;对当前时刻电流进行采样,得到下一时刻的电压,减少电流采样延时;采用占空比双次刷新控制算法缩短电压输出滞后时间;采用复矢量解耦的方法解决d-q轴电压耦合问题,进一步提高电流环性能.结果表明:相较于比例-积分控制算法,文中方法具有更优的电流环响应性能.     

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.     

改进型感应电机电压模型磁链观测器设计

针对传统电压模型磁链观测器中引入低通滤波器后,带来幅值相位误差及滤波最佳截止频率选择问题,本文提出了一种高通滤波器和低通滤波器串联,且对电压模型中的电压项和电流项分别积分的改进型电压模型转子磁链观测器.文中分析了该改进型磁链观测器性能提高的原因,推导了高通滤波器和低通滤波器引起的幅值和相位误差补偿算法.仿真和实验验证了补偿算法的有效性,并且新的改进型转子磁链观测器在电机全速范围内具有优良的稳态和动态性能,具有较高的工程实践价值.     

改进型ADRC的感应电机定子磁场定向矢量控制

针对感应电机定子磁场定向时,定子磁链和定子q轴电流没有完全解耦这一问题,提出改进型自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)的定子磁场控制方法。建立关于定子磁链和定子电流的状态空间表达式。利用线性跟踪微分器对目标定子磁链安排过渡过程,从而改善闭环控制中“快”与“准”的矛盾。建立并联型线性扩张状态观测器替代线性扩张状态观测器对实际磁链与q轴电流耦合部分进行观测。在目标磁链闭环控制环节对观测的耦合部分实施补偿,并对系统稳定性进行分析。仿真试验对比该方法与传统ADRC和解耦器控制方法时定子磁链的稳定性和电机转速响应情况。结果表明：该方法简化了矢量控制系统结构,提高了定子磁链控制的稳定性,确保电机运行过程有良好的动态响应特性和鲁棒性。     

异步电机间接矢量控制的转子电阻在线校正算法

异步电机间接矢量控制方案中,转子磁场定向的准确性受电机转子电阻变化的影响.为此本文提出了一种新型的转子电阻在线校正算法.该方法由电机稳态模型获得转子磁链q轴分量,基于该q轴分量设计补偿器在线调整转子电阻,实现转子磁场的定向,给出了其理论分析和实现算法.讨论了低速区段定子电阻、逆变器死区时间和数字控制延时对算法的影响给出了补偿方案.仿真和实验结果证明:该校正算法简单、有效,易于在线实现.     

无PI/P调节器的异步电机间接转矩自控制算法

异步电机间接转矩自控制(ISC)中转矩比例积分(PI)调节器和磁链比例(P)调节器的存在降低了系统的可移植性.该文根据同步旋转坐标系下异步电机数学模型和磁链、转矩变化规律,提出了一种直接根据转矩和磁链误差计算磁链幅值增量、磁链相位暂态增量的新颖ISC算法.磁链相位的稳态增量可以根据转矩、转子磁链和电机转速得到.算法中对转矩误差信号进行了滑动平均数字滤波,实现了稳态时给定空间电压矢量的连续调节.该算法计算过程不涉及旋转变换,简单方便,而且不使用PI/P调节器,便于移植,同时保持了传统直接转矩控制动态响应迅速的优点.仿真和实验结果表明该算法具有良好的转矩和电流控制性能.     

m、n相电机的综合矢量分析法

利用综合矢量的基本概念，推导出ｍ、ｎ相异步电机的电流、电压、磁链综合矢量的一般表达式，定、转子电流联合作用下的定、转子磁链表达式，电压方程、转矩方程以及有关的电功率和电磁转矩表达式。利用这些关系式可以分析ｍ、ｎ相异步电机的稳态和动态运行性能。这里所推导的表达式也可以推广应用于多相同步电机。     

单边直线感应电机纵向边缘效应的研究

单边直线感应电机（SLIM）因结构简单牢固,直接产生前进的电磁推力,在交通中得到广泛应用。 由于其磁路断续,电机运行中存在横向和纵向边缘效应;次级的入口和出口因气隙磁链守恒原理会产生涡流, 并随速度上升而加大。边缘效应和涡流大小对直线电机气隙磁链产生重要影响,造成气隙有效磁通和牵引力系 数降低。探讨直线电机工作特点,得到了电机d－q轴等效电路,通过d轴互感和电阻变化来实时反应第二纵 向边缘效应和次级涡流的影响。结合旋转电机转子磁场矢量控制方法,建立了对应的SLIM控制方程。采用转子 磁链、速度和电流三个调节器,提出了uds,uqs,iqs实时在线解耦补偿控制方法,对SLIM的推力、d－q轴电 压、d－q轴磁链等进行调节和控制,对d轴互感大小进行限制。结果表明,该方法在电机速度突变时减小了力 矩脉动,定子电流过渡平滑,速度平稳,改善了SLIM的运行性能,为电机实际运行分析提供了理论依据。     

电压电流混合模型的感应电机无速度传感器矢量控制

分别采用电压模型和电流模型的感应电机直接磁场定向控制在低速和高速时估计的转子磁链精度不高．在这基础上研究电压电流混合模型的闭环转子磁链观测器,使其在低速时采用电流模型,在高速时采用电压模型,两者能平滑过渡．根据磁链观测器结构,采用开环转速估计器,并做相应的抗噪声处理,使它结构简单,能满足动态和稳态要求．根据控制原理,采用高性能DSP实现,试验结果验证了在较宽的速度范围内能达到令人满意的稳态性能．     

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.     

无速度传感器永磁同步电机预测电流控制策略

针对传统控制中电流环采用PI调节器存在的延时,基于永磁同步电机数学模型推导无差拍预测电流控制模型,利用预测电流控制提高系统暂、稳态性能.在此基础上,针对预测电流控制对于电机参数变化高敏感性的特点以及机械传感器测速成本高、精度低的问题,引入鲁棒因子,并利用波波夫稳定理论推导了控制系统模型参考自适应转速估算模型,设计了无速度传感器永磁同步电机预测电流控制系统.搭建控制系统Matlab仿真模型和电机对拖实验平台,仿真与实验结果的一致验证了所采用控制策略的有效性,表明该系统具有较高的转速辨识精度以及良好的动稳态特性.     

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。     

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．     

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.     

具有直流励磁的开关磁阻电机解析模型

建立了具有直流励磁的开关磁阻电机(SRDC电机)的采用正弦波双极性激励时的dq模型,对其转矩产生机理和转矩控制方法进行了深入分析,发现SRDC电机存在导致d轴和q轴互感的正交磁耦合现象,而正交磁耦合正是造成SRDC电机在采用矢量控制时仍存在转矩脉动的原因.分析表明,SRDC电机的转矩包括平均转矩和脉动分量两部分,其平均转矩与直流励磁磁链和q轴电流的乘积成正比;其转矩的脉动分量是随转子位置角变化的三次谐波,平均值为0.因此,id=0矢量控制是SRDC电机的最佳控制模式.     

新型磁链观测算法及其在永磁同步电机无位置传感器控制中的应用

针对传统电压型磁链观测器在对电机内普遍存在的椭圆形磁场磁链进行观测时存在稳态幅值相位误差的问题,依据稳态时磁链与感应电动势在时域的基本关系,提出了2种结构简单、易于工程实现的新型磁链观测算法。新算法在同步角频率处与纯积分具有相同的频率特性,α、β两相磁链观测不存在耦合,不再需要两相对称或感应电动势矢量与磁链矢量正交,因此能够对圆形和椭圆形磁链进行准确观测。对新算法进行了仿真,结果表明:新算法有效地消除了积分漂移,不存在稳态误差。将新算法应用于一台表贴式永磁同步电机无位置传感器调速系统的转子位置估算,并利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对算法进行了数字化实现,结果表明:新算法在10%额定转速以上时具有良好的转速和位置跟踪效果,但在低速区估算结果不稳定;新算法具有良好的幅值、相位观测精度,从而使系统具有良好的稳态特性;当电机转速突变时,新算法具有良好的磁链观测精度,从而使系统具有良好的动态特性。     

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.