三相四开关容错逆变器的PMSM驱动系统FCS-MPC策略

针对三相四开关容错逆变器的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于模型参考自适应(MRAS)观测器,提出一种有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。考虑温度变化对永磁磁链影响,采用MRAS技术,实现了对永磁磁链的在线辨识;同时考虑降低逆变器开关频率的需求,设计开关频率可优化的FCS-MPC系统目标函数。与常规FCS-MPC方法比较,本方法可以有效减小系统控制过程的计算量,与此同时,本方法中的电流反馈特性可对四开关逆变器直流母线电容分压不平衡形成的不利影响实现自动抑制。仿真结果表明,本方法能够保证四开关容错逆变器驱动的PMSM系统持续稳定运行、具有良好运行性能,并能明显降低逆变器功率管的开关频率。     

PMSM转矩脉动优化的三相四开关新型SVPWM策略

在三相四开关逆变器供电永磁同步电机(PMSM)系统中,由于三相四开关逆变器只有4个基本电压矢量且需要合成零电压矢量,使用空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略合成参考电压矢量时的平顺性较差,因此导致PMSM转矩脉动较大。现有的SVPWM根据合成零电压矢量的不同可以分为2种调制方式,但这2种调制方式都无法使PMSM转矩脉动最小化。这里根据转矩脉动有效值,研究了两种零电压矢量合成方式对转矩脉动的影响,提出了一种三相四开关新型SVPWM策略。同时为了简化调制策略扇区的划分,提出了一种简单的工程近似求解方法。通过仿真与实验证明所提出的新型SVPWM可有效抑制PMSM转矩脉动。     

PMSM DTC系统逆变器故障的模糊神经网络诊断

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统中常见的电力电子逆变器故障,提出了一种基于智能策略的诊断方法。根据PMSM DTC系统逆变器故障的特性,建立了一个自适应神经模糊网络的模型,选择PMSM的电流量作为故障检测和诊断的信号源,对系统正常及故障状态下的电流特性进行了分析,并利用训练好的模糊神经网络进行逆变器的故障诊断。仿真结果表明,该方法仅需检测电机的一相电流便可直接实现逆变器多种常见故障的诊断,摒弃了复杂的信号变换,同时节约了系统成本,保障了故障系统容错策略的实施。     

三相八开关容错逆变器的PMSM驱动系统FCS-MPC策略

针对PNC型三电平逆变器单桥臂故障和母线电压分压不均衡等问题,研究了驱动系统在故障状态下的运行模式,提出了一种基于电流反馈特性的三相八开关容错逆变器(TPESFTI)的驱动控制策略,并构建其拓扑结构和输出电压模型;结合模型预测控制理论和扩张状态观测器(ESO)技术,提出了一种TPESFTI的PMSM驱动系统有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)策略。考虑系统参数变化对反电动势的影响,利用ESO方法,实现了对反电动势进行实时性估计;同时采用FCSMPC中目标函数的非线性约束项来降低逆变器的开关频率。仿真结果表明,该控制策略能够确保TPESFTI的PMSM驱动系统稳定可靠运行,并且能有效地抑制母线电容分压不均对系统的影响以及降低开关损耗,同时具有良好的动态性能、较强的抗负载能力和鲁棒性。     

四开关三相永磁同步电机磁场定向控制系统

以四开关三相永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制(FOC)系统为对象,研究了四开关三相逆变器(FSTPI)空间矢量调制方法,并以此为基础建立系统的控制模型.仿真结果表明:四开关三相PMSM的FOC系统可以稳定运行,并且具有较好的转矩动态响应性能.     

三相六开关容错逆变器驱动PMSM的预测转矩控制

为提高电动汽车用永磁同步电机驱动系统性能,设计了新型的三相六开关容错逆变器拓扑结构,以达到降低驱动系统故障发生率的目的;针对所用到的模型预测转矩控制策略,提出了新型的目标函数构造方法,避免了权重系数的整定,对传统模型预测控制策略中的电压矢量选择方法进行了改进与优化,以达到降低整体控制算法计算量,增加算法实用性的目的,仿真结果表明,采用新型的三相六开关容错逆变器驱动的PMSM的MPTC改进优化策略具有较强的故障容错能力,有良好的动静态性能。     

汽车ISA用PMSM DTC研究

为了提高汽车ISA用永磁同步电机的起动速度,并降低磁链和转矩脉动,提出直接转矩控制策略。在定子磁链旋转坐标系下,把影响磁链和转矩的电压分量进行解耦,通过比例控制器获得所需的电压矢量分量,然后应用空间电压矢量调制方法控制逆变器。该策略的比例调节电压环节易于实现,空间电压矢量调制方法则保证了功率器件的开关频率恒定。仿真和实验结果表明:该控制方式在保证系统具有良好动态性能的同时,稳态性能得到了较大提高,磁链和转矩脉动明显减小。     

六相串联三相双PMSM系统无权重系数MPTC

针对六相串联三相双永磁同步电机(PMSM)系统提出了一种无权重系数的模型预测转矩控制(MPTC)策略,使用基于六相相电压误差的成本函数以消除传统成本函数中的权重系数.基于两台PMSM转矩方程的微分表达式和定子电压方程得到两台PMSM的期望电压矢量,同时由零序电流比例积分(PI)调节器得到期望零序电压,最后通过矩阵T6得...     

基于参考磁链空间电压矢量调制策略的PMSM DTC系统

设计了基于参考磁链空间电压矢量调制策略的永磁同步电机直接转矩控制方案,用参考磁链控制器和空间电压矢量调制模块取代了常规直接转矩控制系统中的开关表和滞环控制器.仿真表明,与常规直接转矩控制相比较,基于参考磁链空间电压矢量调制策略的永磁同步电机直接转矩控制系统无常规DTC系统启动时的负向转矩问题,转矩和转速波动显著减少,运行更加平稳,具有更好的动、静态性能.     

双三相PMSM优化谐波电流注入MTPPC控制

为提高双三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统的输出转矩,设计了一种基于优化谐波电流注入的最大转矩峰值电流比(MTPPC)控制策略.在矢量空间解耦(VSD)模型中,通过引入两组正交的DQ1和DQ2参考系可简化控制器设计,在给定的峰值相电流下,通过在DQ2参考系中注入谐波电流可增加输出转矩,但注入的谐波电流也将产生小的直流转矩和谐波转矩.对此,推导了双三相PMSM的综合转矩模型,基于该模型分析了感应转矩分量,并引入到注入谐波电流的优化设计中.利用双三相PMSM驱动实验平台开展了实验测试,实验结果表明,测试电机的输出转矩可以增加10％以上,而转矩脉动可忽略不计.     

四开关逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动抑制

永磁同步电机直接转矩控制(PMSM DTC)系统的转矩脉动问题一直被广泛关注，特别是在四开关逆变器供电系统中，由于可用电压矢量减少，转矩脉动更加严重。空间矢量调制(SVM)是一种常用的消除电力谐波的调制技术，更可用于电机控制中转矩脉动的削减。该文针对四开关逆变器供电PMSM DTC系统的特殊性，采用了一种新型SVM方法，分析了等效零矢量模拟技术，将传统SVPWM调制中的劈零思想引入到空间矢量的合成上。仿真及实验结果验证了该新型SVM DTC方法大大减小了转矩脉动，且仍保持了DTC系统固有的快速转矩动态响应。     

基于相空间重构和模糊聚类的永磁同步电机直接转矩控制系统逆变器故障诊断

提出一种基于相空间重构技术(RPS)的逆变器故障诊断方法，适用于永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统中最常见的三种逆变器故障：单个功率开关短路、开路与一相桥臂开路故障的诊断。采用相空间重构理论，通过合理设计参数，仅需分析逆变器正常与不同故障状态下一相电流的轨迹特征，便可得到表征系统故障特征的不同形状、直观的轨迹图形。再通过采用一种聚类验证准则确定出模糊C均值算法中的合适聚类数，基于此准则设计了一个模糊C均值聚类算法。最后通过对PMSM DTC系统逆变器不同运行状态下的重构电流轨迹及其模糊C均值聚类测试结果，说明了所提出方法对逆变器故障诊断的有效性。     

内置式永磁同步电机直接转矩控制系统电压矢量选择策略

分析了永磁同步电机直接转矩控制系统中电压矢量对定子磁链幅值和转矩角的影响,并分析了施加电压矢量后转矩的动态变化,得出了电压矢量选择策略,给出了传统开关表无法满足转矩控制的原因,并提出一种增加可用电压矢量的简单方法,优化开关表抑制转矩脉动.仿真结果验证了理论分析.     

四开关逆变器驱动永磁同步电机的模糊滑模直接转矩控制

为解决四开关逆变器驱动永磁同步电机的常规直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定的问题,提出采用滑模控制器替代常规DTC中的滞环调节器以获得所需电压矢量,并采用空间矢量调制策略获得固定的逆变器开关频率。为避免常规滑模控制器输出抖动对系统性能的影响,引入了模糊控制器以平滑系统输出。仿真结果表明,采用该策略能有效抑制磁链和转矩脉动,同时能保持DTC系统固有的转矩快速响应特性和强鲁棒性。     

永磁同步电机矢量控制与直接转矩控制比较研究

采用SPWM技术的电压法或者滞环控制的电流法实现的矢量控制和直接转矩控制已经在工业界得到广泛的应用。在一台表面式永磁同步电机实验平台基础上,对比了永磁同步电机矢量控制以及永磁同步电机直接转矩控制的控制特性。实验结果表明矢量控制SPWM控制下电流波形平滑,逆变器开关频率恒定,但需要直流母线电压信息以及3个PI调节器实现,滞环电流控制实现电流脉动较大,开关频率不恒定,但无需电压传感器,仅需1个PI调节器即可实现。直接转矩控制本质上也是滞环控制,控制性能与采用滞环电流控制的矢量控制类似。本文得出的结论对不同应用场合具体控制策略的选择具有参考价值。     

永磁同步电机FOC/DTC系统启动方法研究

针对永磁同步电机矢量控制系统和直接转矩控制系统,提出了两种简单的启动方法(两步定位法和SPWM开环启动法),并在一台15kW内置式永磁同步电机上得到了实验验证。     

永磁同步电机直接转矩控制双模糊控制系统

设计了永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)双模糊控制系统,采用模糊控制器同时控制电压矢量角度和电压矢量幅值。一个模糊控制器取代传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表来输出基本电压矢量,即电压矢量角度;另一个模糊控制器输出基本电压矢量作用时间,即电压矢量幅值。仿真结果表明:PMSMDTC双模糊控制系统运行良好,可实现四象限运行。与仅采用模糊控制输出电压矢量角度或电压矢量幅值控制相比,双模糊控制系统可有效抑制转矩和磁链脉动。     

永磁同步电机滑模变结构直接转矩控制研究

为了克服传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定等问题,引入了滑模变结构控制策略。详述了滑模变结构的基本原理、永磁同步电动机滑模变结构模型,分析了抖振产生原因及其对策,推导了滑模变结构控制律。仿真结果表明该控制策略极大地改善了系统的动、静态性能,对系统参数和外部干扰表现出较强的鲁棒性。     

基于全维观测的模糊直接转矩控制方法研究

此处以永磁同步电机(PMSM)为被控对象,针对其传统直接转矩控制(DTC)系统转矩和磁链脉动大的问题,提出了模糊控制的概念,并将传统DTC系统中的定子磁链积分环节用全维状态观测器代替,有效地减少了直流偏移及积分误差累积等缺点。对传统的带有定子磁链积分器的PMSM DTC系统和设计的基于定子磁链全维状态观测的PMSM模糊DTC系统分别进行实验验证,结果表明,改进后控制系统的控制性能明显优于改进前,即改进后的定子磁链和转矩脉动大幅度减小。