增程式电动车用永磁同步电机弱磁控制仿真研究

考虑到增程式电动车(EREV)电驱动系统的特点和特殊要求,在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了永磁同步电机的弱磁控制原理及其控制策略。在基速以下,采用最大转矩/电流控制(MTPA),使电机运行于恒转矩区,以获得最大电磁转矩;当转速增至基速后,则采用弱磁控制策略,以拓宽电机的调速范围,实现高速恒功率运行。在Matlab/Simulink中,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术对永磁同步电机弱磁控制系统进行了建模仿真,验证了该弱磁控制算法正确性。     

永磁同步电机宽范围最大转矩控制

提出一种永磁同步电机新的宽范围弱磁控制策略,根据电机在不同转速段运行时的转矩特性,考虑逆变器的输出电压能力及电机的电流约束条件,以输出最大转矩为目标,分析得出全速范围内的电流矢量控制算法。该方法将全速段分为四个运行区间,可实现恒转矩运行与弱磁控制的快速平滑过渡,使系统在额定转速以下具有恒转矩输出,在高速运行时实现恒功率特性。仿真及实验结果表明,提出的方法可有效拓宽电机的转速运行范围,具有较快的动态响应性能。     

永磁同步电动机过载特性及其控制策略

从永磁电机过载故障的原因入手,分析了永磁同步电动机(PMSM)在恒转矩区的最大转折速度,提出一些通过电机参数优化来改善永磁电机过载性能的方法.由于电机最大恒转矩值越大转折速度越小,因此提出了最大转矩/电流(MTPA)与弱磁控制策略相结合的方法,通过弱磁最大转矩使电机在恒转矩区的转折速度达到更大,从而提高PMSM的过载能力.     

基于转矩控制线性化的PMSMDTC全速运行研究

针对永磁同步电机直接转矩控制(PMSM DTC)系统,提出转矩闭环控制系统的泰勒级数一阶近似线性化设计方法,实现系统全速运行。详细给出转矩闭环控制系统的线性化计算方法,并按照典型二阶系统设计方案得到转矩调节器参数,满足系统控制性能要求。采用最大转矩电流比(MTPA)控制及弱磁控制实现电机恒转矩和恒功率区域下的定子磁链动态给定。实验结果表明,该系统不仅速度响应快、跟踪准确,同时抗扰性能好、系统效率更加优化。     

增大飞轮电池储能的控制方法研究

飞轮电池充电时,常采用id=0的矢量控制策略对它的永磁同步电机进行控制.受逆变器最大输出电压和电机最大电流条件的约束,飞轮电池永磁同步电机的最高转速很快受到限制,这影响了飞轮电池的最大存储能量.针对这一问题,对永磁同步电机在基速以上进行弱磁控制,使电机的定子电流沿着电压极限圆与电流极限圆的交点轨迹运行,在弱磁的同时保证电机有较大的输出转矩.通过仿真对比表明,加入弱磁控制能够有效提高永磁同步电机的最高转速,拓宽飞轮的转速范围,增大飞轮电池充电时的存储能量.     

内置式永磁同步电机牵引系统宽调速非线性控制器

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)牵引系统机械参数时变、恒转矩区需高转矩输出、恒功率区需宽调速问题,运用非线性自适应控制理论,设计了一种电流滞环控制非线性自适应反步控制器。该非线性控制器在恒转矩区采用最大转矩比电流控制,提高转矩输出能力;在恒功率区采用弱磁控制策略,扩大调速范围;同时对电机参数摄动有较强的抑制能力,表现出较好的鲁棒性。仿真结果证明了IPMSM牵引系统非线性控制器的正确性和有效性。     

永磁同步电机弱磁最优控制策略研究

针对永磁同步电机(PMSM)在恒转矩区起动能力差、在恒功率区电流轨迹不易跟踪等问题,提出基于电压反馈复合电流前馈的定子电流弱磁最优控制策略。通过判断电流前馈环节达到稳定时所需的电流与采用最大转矩电流比(MTPA)算法所得电流大小,使定子电流在恒转矩区通过电流前馈作用快速跟踪MTPA曲线,加快起动;在恒功率区采用电压反馈复合电流前馈的策略,增强系统抗干扰能力的同时最大化直流母线电压利用率。为了验证该策略的可行性,搭建PMSM仿真模型,构建以dSPACE1007为核心的试验平台,对其进行仿真和试验,结果表明了该策略的稳定性和有效性。     

具有最大转矩电流比的IPMSM直接转矩控制

为提高内置式永磁同步电机(IPMSM)控制性能,将直接转矩控制(DTC)与最大转矩电流比(MTPA)控制相结合,提出一种具有MTPA的IPMSM DTC方法。该方法采用MTPA控制和多项式插值方法建立了定子磁链与电机输出转矩之间的关系,可根据电机不同运行工况,动态调整定子磁链给定值。实验结果表明,所提控制方法在保持DTC快速动态响应性能的同时,可有效降低定子电流幅值,减小功率损耗,提高驱动系统运行效率。     

基于Maxwell 2D的永磁辅助同步磁阻电机的参数化建模及分析

根据永磁辅助同步磁阻电机(PMASRM)复杂的结构特点,基于ANSYS Maxwell 2D软件平台,介绍参数化绘制几何模型的过程,并对结构参数进行优化设计。对恒转矩区间采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略、恒功区间采取弱磁控制求解电机电压、电流、内功率因数角、转矩的具体步骤进行了详细说明,为同类电机设计提供了较为实用的分析手段。     

一种异步电机定子磁链弱磁控制方法

本文提出了一种电动汽车用异步电机的定子磁链弱磁控制方法,通过引入定子参考电压与逆变器能提供的电压值的比较,确定电机的运行区域,进而确定能够输出最大转矩的励磁电流,再结合给定转矩求出定子磁链参考值。本方法采用定子参考电压与母线电压对应值的比较,仅需简单计算即能实现恒转矩、恒功率、降功率区域的平滑过渡。在逆变器和电机的电压、电流能力一定时,能够输出最大转矩。无需转子磁链定向,适用于定子磁链控制的场合。通过动态调整转矩给定限制值可保证电机稳态运行不过流。仿真和实验结果证明了本方法的有效性。     

电动汽车驱动用永磁同步电机结构分析

针对一款100k W新能源汽车驱动用永磁同步电机低速大扭矩和高速恒功率区弱磁调速范围宽的要求,采用"V"型转子磁路结构。考虑电机实际控制策略在转折转速以内为最大转矩电流比(MTPA)控制,转折转速以上为弱磁控制,结合ANSYS Maxwell对电机主要性能进行了电磁场仿真分析,确定永磁同步电机各主要参数。并对样机进行了空载试验、负载试验。将样机试验测试结果与电磁场仿真计算结果进行对比分析。     

永磁同步电机瞬时功率预测控制

在对永磁同步电机瞬时有功功率和瞬时无功功率研究基础上,分析矢量控制和直接转矩控制两种高性能控制思想,提出永磁同步电机瞬时功率预测控制策略。借鉴id=0的矢量控制解耦思想,利用坐标变换得到以定子磁链为基准的两相旋转坐标系上电机定子电流分量指令值。建立瞬时功率表达式并离散化,利用瞬时功率跟踪误差构造价值函数,以满足价值函数最小为目标计算下一时刻瞬时功率指令值。根据电机定子电流不能突变的思想获得开关电压矢量期望值,实现电机高性能控制。通过仿真及实验验证,结果显示瞬时功率预测控制策略下永磁同步电机定子电流具有较好的动静态特性,转矩和转速能实现快速跟踪,定子磁链脉动较小,最终表明永磁同步电机瞬时功率预测控制策略的有效性和可行性。     

储能式有轨电车的永磁同步电机控制策略优化

提出一套有轨电车的永磁同步电机优化控制策略。在d-q轴电流平面内分析永磁同步电机不同限制曲线之间的关系和电流轨迹变化的情况;以转矩为控制目标,在以MTPA曲线、电流极限圆和电压极限椭圆为边界的区域内根据永磁同步电机转矩特性曲线规划电流轨迹;采用MTPA控制和优化弱磁控制相结合的算法进行控制实现;以青岛超级电容储能式胶轮有轨电车为实验平台对该方法进行了现场试验及长时运行考核,永磁同步电机实际输出转矩能准确地跟踪给定转矩,且MTPA控制和优化弱磁控制能平稳运行及切换,证明了所提方法的有效性和实用性。     

轻轨车辆永磁同步电机弱磁控制研究

针对轻轨车辆用永磁同步电机弱磁区控制方式开展研究,分析了永磁同步电机在弱磁区运行时电压极限圆和电流极限圆的变化趋势,讨论了弱磁区电机电流给定方式,设计了可用于恒转矩调节的弱磁控制器并说明其基本原理.对弱磁控制器中出现的比例积分(PI)调节器饱和现象采用抗饱和解决方案,对弱磁区脉冲调制方式进行分析,采用混合脉冲调制方式解决了弱磁区电压脉冲数量较少的问题.试验表明,所提弱磁控制器能够保证轻轨车辆永磁电机弱磁区稳定运行,易于工程化实现,满足轻轨车辆运行时转矩输出要求.     

感应电机基于最大转矩输入功率比的能效优化

对于感应电机运行在非额定条件下能效不高的问题,在损耗模型的基础上,结合MTPA弱磁控制策略,提出了一种新型的损耗功率最小化方法。所提出的方法称为最大转矩输入功率比(MTPIP)方法,即在恒转矩的情况下保证输入功率的最小化。其原理是首先计算转矩向量和输入功率向量的梯度,当这两个向量平行即梯度为零时,转矩输入功率的比值达到最大。为了将新方法应用于感应电机的转子磁场定向矢量控制系统中,还设计了基于损耗模型的电压解耦方式和磁通观测器。所提出的方法既保留了损耗模型法和MTPA弱磁控制策略的优点,又实现了感应电机的高能效运行。仿真实验结果表明,MTPIP方法能在不影响矢量控制系统动态性能的基础上实现感应电机能效优化。     

新型双定子交替极永磁电机宽调速电流控制研究EI北大核心CSCD

传统永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)因恒定永磁励磁而扩速困难;新型双定子交替极永磁(dual-stator consequent-pole permanent magnet,DSCPPM)电机,兼具双定子及混合励磁电机优势而更适合高转矩宽调速应用。此外,电流解耦控制器及电流分配策略是实现电机宽调速控制的关键。因此,该文提出一种适合DSCPPM的内模电流控制器,通过滤波带宽的单参数设计,实现复杂电机模型电流解耦控制及动态调节,显著降低多电流控制器参数整定难度。同时,该文提出一种宽调速电流分配策略,其将电机全速域分为恒转矩区、弱磁一区以及弱磁二区,分别以最大转矩电流比、最短路径以及最优弱磁电流为目标对电流轨迹进行优化,来实现电机宽调速运行。最后,通过样机实验结果验证所提控制策略的有效性。     

ALA+PM转子同步电机直接转矩控制探讨

该文比较了ALA+PM转子同步电机和传统的PMSM电机的转矩特性,前者随定子磁链的增大,转矩与负载角始终保持线性关系,不像后者需要约束条件。直接转矩控制是ALA+PM转子同步电机最好的控制方式,但定子磁链大于永磁磁链和小于永磁磁链,都会使定子电流增大,采用最大转矩/电流比(MTPA)方式给定定子磁链不会产生额外损耗。     

新型的内嵌式永磁同步电机弱磁转速控制

在基本转矩前馈控制系统的基础上,提出了一种新型的永磁同步电机的弱磁控制算法。由于电流调节器的饱和使得定子电流进入弱磁控制,因此在这种新的弱磁控制算法的基础上,设计出一种新的定子电流误差观测器用以辨识电流调节器的饱和情况。另外,在弱磁区利用转速观测器观测定子电流变化,利用差值控制器以达到使定子电流矢量由常规的弱磁控制轨迹转向最大输出的电压极限轨迹（VLMO）的目的。仿真结果表明：相应产生的VLMO控制模式能够优化弱磁控制策略,控制算法能有效实现弱磁控制下的转速调节。     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链观测器

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器，获得直接转矩控制中需要的电机磁链信息，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链估算方法。选取定子固定坐标系下定子磁链、电机转速和转子位置为状态变量，电压和电流作为输入、输出量，建立估算定子磁链、电机转速和转子位置的EKF滤波器系统。采用空间矢量调制的直接转矩控制策略，有效减小了直接转矩控制方法的转矩脉动，并保持了功率器件恒定的开关频率。实验结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链，所构建的无速度传感器DTC控制系统具有良好的转速和转矩控制性能。     

考虑转子异步损耗的永磁同步电机高效率控制研究

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor）功率密度高、转动惯量小、动态响应快,广泛用于电动汽车的驱动、伺服系统和工业等场合。考虑了电机在加速、减速等动态工况工作时产生的转子异步损耗,实现永磁同步电机损耗最小控制,建立了考虑转子异步损耗的永磁同步电机模型,采用数值方法求解电机模型;以电机输入功率最小为目标函数,通过基于模型的黄金分割算法在线搜索当前工况下的最优定子磁链,避免搜索过程中电机的抖动。结果表明,与传统的最大转矩电流比和弱磁控制相比,在加速、减速时总损耗都有明显降低,在额定转速以上响应更快,转矩动荡小。所提出的控制策略实现了动态工况下电机损耗最小,达到了节能的目的。