永磁同步电机系数自整定速度补偿控制方法

为了提高永磁同步电机(PMSM)速度伺服系统的抗转矩扰动性能,提出一种系数自整定的自适应速度补偿控制方法。首先,利用状态空间表示法,设计了PMSM负载转矩的降维状态观测器,实现了负载转矩的实时辨识与估计;然后,将转矩辨识值补偿到PMSM速度控制器的输出端,作为电流控制器的补偿输入,实现了自适应速度补偿,提高了系统的抗扰性。针对因转动惯量变化而影响负载转矩辨识的问题,分析了惯量的时变特性对转矩观测结果的影响规律,并提出一种基于sigmoid函数的补偿系数自整定的控制方法。该方法根据PMSM的电磁转矩和观测器的转矩辨识值,利用自整定sigmoid函数在线实时调节补偿系数,实现了自适应速度补偿的参数自调整。实验结果表明：所提出的补偿系数自整定控制方法的速度恢复时间较快,相比常规固定补偿系数的控制方法,速度调节时间从120 ms减少到100 ms;该方法减小了因惯量偏离真实值而导致转矩辨识出现超调或偏差时,通过前馈补偿对速度控制造成的冲击和振荡,有效提高了PMSM伺服系统的速度控制性能。     

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.     

基于损耗分析的高空电机效率模糊自适应优化控制

针对电池能量有限的高空驱动电机效率优化控制问题,提出一种结合电机损耗分析和模糊自适应算法的混合变步长在线搜索效率优化控制策略。在保证驱动电机控制系统动静态性能良好的前提下,首先对高空驱动电机的损耗进行分析,以确定直流电流的搜索范围,然后采用模糊自适应算法在线变步长搜索直流电流,为减小效率寻优过程中转速和转矩的波动,模糊量化时引入转速和转矩因素。动静态仿真实验结果表明:驱动电机控制系统动静态性能良好,效率优化搜索时间约为0.02 s,稳态效率提高8.4%。与直接搜索法相比,该控制策略寻优搜索时间短,转速、转矩波动小,鲁棒性好,实现高空驱动电机系统轻载稳态时高效率运行。     

平方转矩负载下基于自适应反推理论的PMSM速度控制器设计

针对平方转矩负载下传统异步电动机变频调速精度不高的缺点,提出了一种基于非线性自适应反推(Backstepping)控制的永磁同步电动机(PMSM)速度控制方法.建立了PMSM在dq轴旋转坐标系下的数学模型,结合反推控制原理,设计了PMSM自适应反推速度控制器,并证明了控制器的全局稳定性.仿真结果表明,在电机定子电阻一定随机变化范围内,所设计的自适应控制器能够较好地跟踪给定速度,抑制了定子电阻变化对速度的影响,提高了平方转矩负载的运行效率.     

无传感器PMSM直接计算与自适应算法

为了更好地解决无位置传感器PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor)的驱动问题,通过对永磁同步电机数学模型的分析,利用较易测量的电流、电压值推导了转角的数值计算公式,并将转速和转角估算模块加入到矢量控制系统及直接转矩控制系统中,用估算的转速转角直接作为反馈量,构成相应的系统并进行仿真。对模型参考自适应控制策略结合永磁同步电机数学模型进行了推导,得出转速转角估算模块并将其加入到直接转矩控制系统中。仿真结果表明,矢量控制的转速较稳定,直接转矩控制转速波动较大但转速响应较快,抗干扰能力较强。     

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.     

城轨牵引永磁同步电机驱动系统效率优化控制

针对城轨牵引内置式永磁同步电机直接转矩控制(IPMSM-DTC)系统存在谐波电压电流,引起电机铁芯损耗和铜损,降低系统运行效率的问题,提出基于开关频率优化的效率优化控制策略,选择自适应滞环宽度,采用零矢量象限间交错分布的优化方法,利用功率器件开关频率,优化PWM脉冲序列中零矢量;开发基于STM32F103嵌入式微控制器的效率优化控制系统.实验结果表明:该方法可以抑制逆变器输出电压电流谐波,减小开关次数,降低开关电流,从而减少电机铁芯损耗和铜损,提高系统效率,并改善系统的动态性能.     

基于MRAS无速度传感器的PMSM直接转矩控制

对混合动力车用永磁同步电机最大转矩电流比的直接转矩控制系统进行分析。采用无功功率作为速度估算模型的模型参考自适应的方法,建立永磁同步电机最大转矩电流比无速度传感器直接转矩控制的系统模型。利用稳态的无功功率与瞬态的无功功率的差值作为误差信号,通过对误差信号设计合适的自适应律实时调节得到估算转速,根据超稳定性理论来保证整个系统的稳定性,并对该方案进行仿真验证。研究结果表明:在不同转速下,采用无功功率的无速度传感器模型估算的转速能有效地跟随实际速度,且整个系统具有良好的动、静态运行性能。     

电动汽车用内置式永磁无刷直流电机设计研究

设计一台电动汽车用内置式永磁无刷直流电动机,分析气隙尺寸、永磁体厚度、定子绕组匝数等主要结构参数对电机效率、转矩电流比的影响,针对电动车辆复杂的工况对比分析不同负载率下电机的运行性能,完成优化样机研制及测试.研究结果表明:在机械加工能力允许的前提下,适当减小气隙长度可提高电机低速区性能;在兼顾成本的同时,适当增加永磁体用量可提升电机整体性能;适当减少绕组匝数可提高电机高速区性能,但会导致低速区的转矩电流比下降.电机在额定负载时整体效率最高,说明设计方案对额定点的选取合理;转矩电流比随负载率的增加而增大,分析认为这与输出转矩中的磁阻转矩分量有关,这是内置式永磁电机与表贴式永磁电机的一个重要区别,设计需要特别注意.样机测试结果表明:恒转矩区和恒功率区的转矩、功率都满足驱动系统要求.     

电动汽车用永磁同步电机模糊直接转矩控制

为了提升电动汽车电机驱动系统的动态性能和稳态效率,本文提出了一种基于电动汽车行驶模式切换的永磁同步电机(PMSM)模糊直接转矩控制策略。在分析电动汽车行驶模式的基础上,对传统PMSM直接转矩控制(DTC)系统进行了改进,采用模糊控制器取代传统DTC系统中的滞环比较器和电压矢量选择器。针对不同的行驶模式,分别设计了相应的模糊控制规则和控制器。在Matlab/Simulink中搭建了PMSM模糊DTC系统模型。仿真结果表明:所设计的PMSM模糊DTC策略与传统DTC相比,PMSM驱动系统不仅转矩动态响应速度快,转矩脉动小,而且其高速运行时的稳态效率提高了10.26%。