永磁同步发电系统中转矩和磁链精确线性化解耦控制

为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为状态变量的永磁同步发电机仿射非线性模型。然后以该非线性模型为基础,结合输入输出线性化理论推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为输出变量的定子电压矢量给定数学模型。根据定子磁链幅值平方和电磁转矩跟踪控制要求,设计出线性化后系统输入控制变量形式,并据此进一步计算出定子电压参考矢量。最后利用空间电压矢量调制(space voltage vector modulation,SVVM),实现永磁同步发电机定子磁链幅值和电磁转矩控制的动态解耦。实验结果表明,采用该文提出的新型控制策略发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能,转矩及电流脉动较小,直流输出电压控制迅速而平稳。     

一种新的直接转矩控制的定子磁链幅值给定机制

针对插入式或内装式永磁同步电动机,介绍了直接转矩控制原理并推导出了定子磁链幅值参考给定的条件。其中详细分析了定子磁链幅值波动对电磁转矩波动的影响,并在此基础上提出了一种精确的定子磁链幅值给定计算方案,使得定子磁链幅值给定有规律可循,而且采用这种改进的直接转矩控制策略可以获得理想的转矩-负载角曲线。Matlab仿真表明,采用这种改进的直接转矩控制策略,能获得更快的电磁转矩动态响应,减弱定子磁链幅值波动对电磁转矩的波动影响。     

异步电动机定子磁链与电磁转矩的逆系统解耦控制方法

为了实现脉宽调制电压源型逆变器供电的异步电动机调速系统定子磁链和电磁转矩的动态解耦控制，基于逆系统理论提出了一种新型的解耦控制策略。根据异步电动机调速系统的动态数学模型，证明了其逆系统的存在性，在此基础上得到了逆系统的输入输出方程。把得到的逆系统和异步电动机调速系统相级联，从而将多变量、非线性、强耦合的控制对象解耦成了两个一阶线性子系统，分别称为转矩子系统和磁链子系统，利用线性控制理论对各个调节器进行了设计，实现了定子磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。使用Matlab软件进行了仿真实验，实验结果验证了控制方案的可行性。     

感应电动机无速度传感器直接转矩控制设计

对磁链调节器与转矩调节器进行计算并结合磁链位置判断,选取合适的定子电压矢量,实现感应电机圆形磁链的直接转矩控制;采用以定子磁链和转子磁链为状态变量的全阶闭环磁链观测器,实现转速的自适应辨识.实验结果表明,定子电流为正弦波且谐波小,电磁转矩稳态和动态性能好,电机的辨识速度能准确跟踪真实转速.     

一种无差拍直接转矩控制方法

针对现有的感应电动机无差拍直接转矩控制方法计算比较复杂,且计算得到的两个控制电压与控制对象磁链和转矩不是一一对应的问题,提出了一种在定子磁场定向的同步旋转坐标系下进行无差拍直接转矩控制计算方法.由d轴磁链方程推导出磁链无差拍控制电压的计算式;利用和定子磁链相垂直的q轴电流方程,推导出转矩控制电压计算式.计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现.这种方法计算简单,不需要解二次方程,分离的磁链和转矩控制计算有利于控制安排.对采用这种方法的直接转矩控制系统进行仿真表明,系统转矩控制和磁链控制响应快,对参数的变化不敏感.     

基于占空比调制的新型十八扇区直接转矩研究

传统永磁同步电机直接转矩控制稳态运行时,存在定子磁链幅值和电磁转矩脉动较大的问题。分析了有效电压矢量对于定子磁链和转矩控制效果的不平衡问题,基于扇区细分的思想,并结合三电平逆变器新增的6个有效电压矢量,提出了新型十八扇区直接转矩控制方法,以此来改善电压矢量的控制效果。针对传统直接转矩控制中,由于整个采样周期施加同一电压矢量而带来的过补偿问题,采用占空比调制减小转矩脉动。与传统直接转矩控制效果进行仿真对比,验证了所提新型控制策略减小定子磁链和电磁转矩波动的有效性。     

直接转矩控制永磁同步发电机相位自校正型定子磁链观测器

直接转矩控制永磁同步发电具有电磁转矩和直流电压输出动态响应快等优点,但这些优点的实现需要准确的定子磁链。实际发电机参数在一定范围内随工作点变化而变化,这就要求定子磁链观测器对这些参数变化具有很强的鲁棒抑制特性。该文提出一种新型定子磁链观测器,该观测器借助有效磁链概念计算出转子磁极位置角观测值,基于此将定子磁链电压模型和电流模型联系起来,无需转子速度信息;为了进一步降低观测的定子磁链相位误差,将观测的定子电流矢量与实际定子电流矢量乘积结果送给PI调节器,利用PI输出值对转子位置角观测值进行校正。实验结果表明,采用该文提出的定子磁链观测器在无需转子速度及参数辨识情况下,对电机参数变化及模拟量采样误差具有很强的鲁棒抑制特性,可以获得准确的磁链观测值,实现电磁转矩和直流发电电压的快速而平稳控制。     

效率最优的感应电机无差拍直接转矩控制

提出了一种感应电机无差拍直接转矩控制系统的效率最优控制方法.在定子磁链定向坐标系中,以定子磁链和转子磁链为状态变量,导出了空间矢量无差拍直接转矩控制的电压控制律.分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,给出了电机稳态运行时效率最优的定子磁链幅值计算公式,实现了感应电机无差拍直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制.实验结果表明,给出的优化控制策略,在保持无差拍直接转矩控制快速动态响应特性的同时,电机轻载运行效率得到显著提高.     

基于对称电压矢量组的直接转矩控制

提出了一种新型的直接转矩控制策略和定子磁链观测误差校验方法。通过分析SPWM的特点,设计出基于对称电压矢量组的调制方法,并探讨了采用此方法时三相桥式电压型逆变器的电压输出能力。该调制方法获得方向任意且大小可控的等效电压矢量,以此控制定子磁链的幅值和旋转速度,从而达到对输出电磁转矩的有效控制,并获得恒定的器件开关频率。利用电压矢量组所具有的对称性,对积分获得的交流电动机磁链幅值和位置角的误差进行校正。该方法可以明显减少感应电动机定子磁链、电磁转矩和电流的波动,而转矩的快速响应仍能保持。具有鲁棒性强、开关频率恒定的优点。仿真结果验证了该方法的有效性。     

基于磁链误差改进算法的PMSM直接转矩控制

针对永磁同步电动机DTC系统转矩脉动较大的问题,采用电压空间矢量调制技术,设计了一种基于磁链误差改进算法的直接转矩控制系统(改进型SVM-DTC系统),该方法由磁链误差计算单元计算定子磁链参考值与观测值之间的误差,通过空间电压矢量调制得到有效参考电压,从而输出逆变器控制信号。这样在一个开关周期内选择最合理的空间电压矢量来完全补偿电机转矩和定子磁链的观测值与参考值之间的误差,减小电磁转矩脉动。仿真结果表明,该方案既有效减小了电机转矩脉动,又保持了直接转矩控制快速动态响应的特性。     

基于PI调节器的直接转矩控制系统的研究

基于PI调节器的直接转矩控制方法通过转矩PI调节和磁链PI调节产生电压矢量,再经坐标旋转变换后得参考电压矢量,该矢量能在一个控制周期内补偿转矩和磁链的误差。用空间矢量脉宽调制（SVPWM）方式控制逆变器的开关状态,能够保持逆变器开关频率恒定。基于Matlab／Simulink的PI—DTC系统仿真研究表明了该方法的有效性。     

Modified direct torque control method for induction motor drives based on amplitude and angle control of stator flux

This paper proposes design and implementation of a direct torque controlled induction motor drive system. The method is based on control of separation between amplitude and angle of reference stator flux for determining reference stator voltage vector in generating PWM output voltage for induction motors. The objective is to reduce electromagnetic torque ripple and stator flux droop which result in a decrease in current distortion in steady-state condition. In addition, the proposed technique provides simplicity of a control system. The direct torque control is based on the relationship between instantaneous slip angular frequency and rotor angular frequency in adjustment of the reference stator flux angle. The amplitude of the reference stator flux is always kept constant at rated value. The system has been implemented to verify its capability such as torque and stator flux responses, stator phase current distortion both during dynamic and steady state with load variation, and low speed operation.     

永磁同步电机最优直接转矩控制

永磁同步电机转矩中定子磁链幅值和转矩角均为可控变量,直接转矩控制的实现方法不唯一。根据永磁同步电机定子磁链和转矩角均可控的特点提出了一种最优直接转矩控制方法。该方法不要求保持定子磁链幅值恒定,直接以转矩为最终控制目标选择最优电压矢量实现对电机转矩的直接控制,省去了传统直接转矩控制方法中的磁链环。实验结果验证了理论分析的正确性和转矩控制方法的可行性。     

一种新型的改善直接转矩控制低速性能的磁链观测方法

直接转矩控制是继矢量控制后的一种新型的控制方法,而此方法的调速性能取决于高效稳定的定子磁链.由于定子电阻压降的存在使得电机运行在低速区时难以控制.因此,提出了一种新型的改善直接转矩控制系统低速性能的磁链观测方法.该方法采用低通滤波器代替纯积分环节,并提出对磁链幅值进行闭环反馈补偿和用模糊控制器补偿引入低通滤波器造成的磁链角的误差.仿真结果表明,采用此控制方法,直接转矩控制系统的低速性能有十分明显的提高,仿真结果证实了该方法的有效性.     

一种基于直接转矩控制系统低速时磁链观测补偿的新方法

直接转矩控制是继矢量控制后的一种新型控制方法,此方法的调速性能取决于高效稳定的定子磁链。由于定子电阻压降的存在使得电机运行在低速区时难以控制。因此,提出了一种新型的改善直接转矩控制系统低速性能的磁链观测方法。该方法采用低通滤波器代替纯积分环节,并提出对磁边幅值进行闭环反馈补偿和用模糊控制器补偿引入低通滤波器造成的磁链角的误差。仿真结果表明,采用此控制方法,直接转矩控制系统的低速性能有十分明显的提高,仿真结果证实了该方法的有效性。     

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。     

基于模型参考自适应的无刷双馈电机控制系统

针对无刷双馈电机直接转矩控制系统中参数变化引起的电机特性不稳定的问题,在电压-电流-磁链模型的基础上,提出了一种基于模型参考自适应的定子磁链辩识方法。考虑定子电阻的影响,准确估算磁链和转矩,并将其应用在无刷双馈电机直接转矩控制系统中。仿真结果表明:该方法有效地减少了无刷双馈电机定子电阻变化对系统特性的影响,提高了系统的稳定性,而且该系统对负载的变化具有很强的鲁棒性。     

一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法

针对异步电动机直接转矩控制系统低速时转矩脉动大,定子磁链内陷和电流畸变等问题,提出了一些改进措施.针对U-I模型计算磁链时直流分量造成积分漂移问题,采用具有幅值补偿环节的改进积分器算法取代纯积分环节克服积分漂移;针对传统的6区段电压矢量选择表中当定子磁链处于区段分界线附近控制性能差和未能充分利用电压矢量等缺点,采用细分优化的12区段选择电压矢量开关表来代替传统6区段电压矢量表,构成一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法.仿真结果表明该方法可以明显改善磁链轨迹和转矩脉动,提高了控制系统的性能.     

永磁同步电动机的直接转矩控制

针对凸极转子结构的钕铁硼永磁同步电动机(PMSM)提出了直接转矩控制(DTC)方法,由于实现电机转矩和定子磁链的分别控制,并采用定子磁链滞环比较的电压矢量PWM逆变技术,提高了系统动态响应,并且算法也比较简单。