同步电动机无源性控制方法

利用本质上是非线性反馈控制的无源性控制方法,与非线性状态观测相结合,实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪,并可有效抑制由转子状态的不确定性引起的跟踪误差.该方法从能量角度分析电动机控制系统,确定不必抵消的"无功力",设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点.基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性.     

交流感应电动机精确解耦模型的自抗扰控制

为实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,将复杂的电动机非线性系统转换成两个完全解耦的线性转速和磁链二阶子系统.针对解耦的转速和磁链子系统设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制.实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s-1范围内的变化,但磁链仍保持给定值,实现了电动机转速和转子磁链的完全解耦;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻±10%范围的变化.     

基于EKF的感应电机无速度传感器矢量控制系统

给出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的感应电机无传感器矢量控制系统转速和负载转矩同时估算的方法.在矢量控制的基础上,将电机的运动方程作为一个状态方程,把电机负载转矩看作系统的扩展状态量,根据定子侧测量的电压、电流值,由EKF估算出电机转子磁链、转速及负载转矩.在此基础上,采用负载转矩前馈控制型转速控制器,提高系统抵御负载扰动的能力.仿真结果表明,无速度传感器矢量控制系统具有良好的动态控制性能,所提出的EKF估计器能够准确地估计转子磁链、转速及负载转矩.     

交流感应电动机精确解耦模型的自抗扰控制

为实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相αβ坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,将复杂的电动机非线性系统转换成两个完全解耦的线性转速和磁链二阶子系统.针对解耦的转速和磁链子系统设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制.实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s-1范围内的变化,但磁链仍保持给定值,实现了电动机转速和转子磁链的完全解耦;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻+10%范围的变化.     

逆变器非线性运行的同步电动机无源性控制研究

通过严格的理论分析和数学计算，建立了同步电动机在同步坐标系中E—L方程形式的数学模型，给出了磁场矢量控制的基本控制目标。以这些模型为基础，研究并设计了在负载转矩为任意时变未知情形下同步电动机时变转矩（转速、位置）的无源性渐近跟踪控制器。在实现机械控制目标的同时考虑并实现了对磁场方向和磁场幅值的控制，即同时实现了磁场矢量控制。     

采用分体式双转子电机的混合动力系统的控制

针对装有分体式双转子电机的混合动力汽车传动系统的结构,考虑主、副电机的机械耦合关系,建立了分体式双转子电机的数学模型.利用直接转矩控制方法对分体式双转子电机的主、副电机分别进行转速差和转矩差控制.通过Matlab/Simulink建立仿真模型并进行仿真.仿真结果表明,主、副电机能够根据内燃机和负载的转矩变化进行转矩合成控制,同时主电机的内转子转速能跟踪发动机转速,副电机转速能跟踪负载转速,实际车速能跟踪目标车速.     

永磁无刷直流电机智能直接转矩控制方法研究

为简化永磁无刷直流电机控制系统的结构,同时又具有较快的转矩响应速度,提出一种基于神经网络模糊推理的无刷直流电机直接转矩控制方案,利用神经网络定子磁链观测器取代传统的定子磁链观测器,通过模糊控制算法设计逆变器开关状态选择器.应用MATLAB软件对系统两种不同控制方法的仿真实验结果比较表明,控制方法转矩、转速、磁链响应快、脉动小,稳定跟踪性能和动态响应优良,具有一定的理论研究及工程应用价值.     

基于滑模变结构的PMSM的直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统.利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链2分量的解耦,同时,采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置.仿真与实验结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有很好的动、静性能.     

自适应逆推算法在感应电机控制中的应用

针对Krause和Thomas提出的带有两个定子绕组和两个转子绕组的二相等价电机模型,通过坐标变换得到沿着磁通向量转动的坐标方向上的电机动态模型.应用逆推技术设计了自适应控制器,通过选择Lyapunov函数来保证整个系统的稳定性,进而逐步导出控制率和参数自适应律.该方法克服了参数的不确定性以及负载扰动对系统的影响,确保了转子磁链和转速的跟踪性能以及系统的稳定性能.系统的转子磁链与转速能渐近跟踪给定的参考信号,仿真结果验证了该控制策略的有效性.     

异步电动机六边形磁链直接转矩控制系统研究

六边形定子磁链直接转矩控制利用逆变器产生的运动电压矢量和零电压矢量的实时交替作用,实现电磁转矩的两点式控制,迫使实际转矩跟踪给定值。文章建立了异步电机、逆变器、转速调节器、磁链滞环比较器、转矩滞环比较器等的仿真模型,构成六边形磁链直接转矩控制系统。对加减负载情况下六边形磁链系统的磁链轨迹、电流、电磁转矩、转速等反映电机运行性能的指标进行了仿真分析,仿真结果验证了系统模型的正确性和可行性。     

一种考虑负载转矩的异步电机弱磁控制策略

从高速弱磁区内电动汽车对电驱动系统的实际要求出发,提出一种考虑负载转矩的异步电机弱磁控制策略。该策略根据转矩指令动态调节电机转矩电流和励磁电流大小,既能满足宽范围调速的需要又能提高驱动系统在高速弱磁区内的运行效率。此外,通过对转矩电流的补偿控制,能够保证转矩响应的动态性能。文中介绍了该控制策略的基本原理、控制框图和实现方法,并进行了计算仿真和实验验证。计算仿真和实验结果验证了所提出的弱磁控制策略的有效性。     

基于超螺旋二阶滑模的PMSM-DTC系统研究

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统(PMSM-DTC)易受参数变化影响及转矩脉动大的问题,提出在系统中采用空间电压矢量调制技术(SVPWM)代替传统的正弦脉宽调制(SPWM),引入控制率为超螺旋算法的二阶滑模变结构,以定子磁链和转矩作为被控对象设计控制器代替传统系统中的PI控制器。仿真结果表明,该策略不仅有效消除了一阶滑模存在的抖振问题,明显减小了系统中定子磁链和转矩脉动,且具有较强的速度跟踪能力,对负载扰动和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,因此可以很好地应用在电机控制方面。     

基于最大转矩控制的异步电机直接转矩弱磁控制方法

提出一种基于最大转矩控制的弱磁控制方法,用于异步电机直接转矩控制的弱磁运行,其基本思想是在弱磁阶段采用六边形磁链轨迹,使磁链给定值跟随转矩变化磁链自发削弱,转矩给定值限幅.该方法不需要精确的异步电机运行参数,能实现弱磁运行方式进入和退出的平滑过渡.在整个运行过程中将定子磁链给定值限制在设定区间,在不同的速度区段修改定子磁链给定值,不需要复杂计算.仿真结果表明:异步电机直接转矩控制系统在弱磁升速和降速过程中的运行性能得到改善;在弱磁运行到同一速度时,弱磁升速或降速过程中输出转矩小和过渡时间长的问题得到有效解决,六边形磁链和圆形磁链之间能够平滑过渡.     

感应电动机模型参考自适应辨识及其应用

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化和自适应律调节器中参数的调节规律，最后给出了在MATLAB／SIMULINK环境下的仿真结果，证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。     

感应电动机直接转矩控制系统的模型参考自适应辨识

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统，由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，采用模型参考自适应辨识的方法，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化；最后给出了在MATLAT／SIMULINK环境下的仿真结果。证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。     

地铁车辆三电平逆变器主传动系统仿真

三电平逆变器较两电平逆变器具有输出波形好、脉冲频率低、对器件耐压要求低、输出的谐波分量低等优点,三电平的牵引逆变器在日本和德国的地铁车辆中均已应用。直接转矩控制具有结构简单、转矩响应快以及对参数鲁棒性能好等优点,已广泛应用于异步电动机的调速系统。现提出一种三电平异步电动机直接转矩控制（DTC）系统,将磁链划分为12个区间,通过定子磁链观测和转矩计算,就可以得到使磁链为圆形的18个电压矢量。仿真结果表明,该方法在三电平逆变器供电的异步电动机上有效地实现了基于18矢量法的DTC系统,并能达到较好的控制性能。     

一种改进的提升机同步电机直接转矩控制

为克服提升机同步电机传统直接转矩控制存在的转矩、转速、磁链脉动大等缺陷,提出一种改进的同步电机直接转矩控制方法。设计基于神经网络的定子磁链观测器和基于模糊控制的逆变器状态开关选择器,利用人工鱼群-粒子群混合算法优化神经网络结构参数,应用转矩、磁链误差以及磁链位置角的模糊分级实现逆变器开关分级控制。仿真及试验结果表明,所设计的控制策略与传统直接转矩控制相比,转矩、转速、磁链动态响应速度快、响应脉动小,能更好地满足提升机的运行要求。     

新型速度自适应磁链观测器在直接转矩控制中的应用

将一种全阶磁链闭环观测器应用于直接转矩控制系统中,取代了传统的纯积分器,经过仿直分析得知8该磁链观测器对定子磁链的观测精度高,对于电机参数的鲁棒性较好,在电机低速运行时仍能实现对定子磁链准确的规则。在此基础上根据Popov超稳定性理论,成功地设计出2种电机转速的自适应辨识方案,并进行了对比仿真和实验研究,结果表明第1种自适应方案的收敛速度快,动态性能更好,但是2种方案的稳态性能差别不大。本系统以1.1kW异步机为控制对象,并采用数字信号处理器DSP（TMS320C32）进行了数字化实现。