基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电机直接转矩控制研究

设计了基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电动机直接转矩控制,用H调节器取代了常规直接转矩控制系统中的开关表和滞环控制器,在每一控制周期计算出参考磁链和估计磁链的偏差,选择相邻非零矢量和零矢量并精确计算出其作用时间.仿真结果表明,与常规永磁同步电机直接转矩控制相比,基于参考磁链电压空间矢量调制策略永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动显著减小;转矩和转速动态响应更快;具有更好的动、静态性能.     

基于模糊控制调节电压矢量作用时间策略的永磁同步电机直接转矩控制仿真研究

讨论了永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动问题，针对永磁同步电机直接转矩控制存在较大脉动转矩的缺点，提出了一种模糊调节电压矢量作用时间的永磁同步电机直接转矩控制策略。即在常规永磁同步电机直接转矩控制系统的基础上，根据转矩偏差和转矩偏差的变化率，模糊调节电压矢量作用时间，以减小转矩脉动。仿真结果表明基于模糊调节电压矢量作用时间策略的永磁同步电机直接转矩控制的脉动转矩大大地减小。     

零矢量在永磁同步电机直接转矩控制中的作用及其仿真研究

在以往的永磁同步电机直接转矩控制研究中,将零电压矢量引入到转矩调节器中,认为其起到保持当前转矩的作用。该文对永磁同步电机中零电压矢量对转矩脉动和磁链脉动的影响进行了详细的理论分析,指出在电机高速运行的情况下,零矢量实际是起到减小转矩的作用。转速越高,零矢量减小转矩的效果越明显。仿真结果证明了理论分析的正确性,这为正确理解零矢量在永磁同步电机直接转矩控制的作用以及今后对零矢量作用的范围进行优化设计具有指导意义。     

扇区细分和占空比控制相结合的永磁同步电机直接转矩控制

传统永磁同步电机直接转矩控制系统存在磁链控制不对称、转矩脉动大等问题,该文在分析传统直接转矩控制中磁链和转矩运行轨迹及脉动的基础上,提出了一种把扇区细分和占空比控制相结合的新型永磁同步电机直接转矩控制方法。该方法将传统的6个扇区细分成18个扇区,并根据转矩误差计算出所选择电压矢量在整个采样周期中的占空比,实时调整有效电压矢量的作用时间。实验结果证明该结合扇区细分和占空比控制技术的新型永磁同步电机直接转矩控制方法与传统直接转矩控制相比,能够有效改善磁链轨迹,减小转矩脉动,改善传统直接转矩控制系统性能。     

基于矢量细分的永磁同步电机直接转矩控制研究

传统永磁同步电机直接转矩控制采用六边形磁链控制或6区间的圆形磁链控制,造成转矩脉动大等缺陷.针对传统6区段控制方式的缺陷和当定子磁链处于区段线附近时控制性能差的特点.采用矢量细分的方法,将传统的6个电压矢量和6个磁链扇区细分成12个电压矢量和12个磁链扇区,并且制定了相应的开关表;通过Matlab对矢量细分的永磁同步电机直接转矩控制策略进行仿真实验,仿真结果表明该控制策略能够有效改善磁链轨迹,减小转矩脉动,提高系统的性能.     

基于转矩预测的永磁同步电动机模糊直接转矩控制研究

针对IM DTC和PMSM DTC中零电压空间矢量作用效果的不同,提出基于转矩预测的PMSM模糊直接转矩控制方法,模糊控制规则表中使用零电压矢量.根据转矩偏差、定子磁链偏差的符号和大小以及定子磁链所处的扇区经模糊推理得到合适的电压空间矢量,再使用预测控制算法计算该矢量和零电压矢量(如果需要)分别作用的时间,限制电磁转矩在给定环宽范围内.仿真分析表明,零电压矢量的引入和预测控制算法的应用减小了转矩脉动,对传统的永磁同步电动机直接转矩控制系统性能有明显的改善.     

空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制

提出一种基于空间电压矢量调制的表贴式永磁同步电机直接转矩控制方法.基于表贴式永磁同步电机的数学模型,通过计算在一个控制周期内能同时精确补偿转矩误差和磁链误差的空间电压矢量,得出基于磁链与转矩的无差拍控制方法.相对于传统的永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法能够明显减小磁链与转矩脉动,并且保持了传统直接转矩控制中转矩动态响应快的优点.不同于传统的永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法由于使用了空间电压矢量调制,系统在不同工况下具有恒定的开关频率.仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性和可行性.     

占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对如何确定占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制的零矢量作用时间问题。根据电压矢量与电流转矩分量关系,分析了在不同转速下零矢量作用时电磁转矩的变化规律,引入占空比调制后低速区转矩脉动要小于中高速区转矩脉动。设计了基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制系统,利用转矩偏差和定子磁链的偏差计算占空比,该方案易于实现,对电机参数误差不敏感。仿真和实验结果表明,该方法结构简单、鲁棒性强,能够明显改善低速性能。     

永磁同步电机直接转矩控制优化的研究

针对永磁同步电机直接转矩控制中存在的定子磁链和电磁转矩脉动较大的问题,在详细分析影响脉动大小因素的基础上,设计了一种包含零矢量的模糊电压矢量选择控制器代替传统电压矢量选择控制器,同时提出了一种基于幅值限定积分器的自适应定子磁链观测器。并用Simulink建立了该新型直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果表明该方法提高了直接转矩控制系统的静态、稳态性能。     

模糊调节电压矢量角度和幅值的SPMSMDTC系统

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩和磁链脉动较大的问题,提出了模糊调节电压矢量角度与幅值表面式永磁同步电机模糊直接转矩控制系统,采用模糊控制器和空间矢量调制技术取代传统直接转矩控制系统的滞环比较器和开关表输出电压矢量。模糊控制器输入量为磁链和转矩误差,输出量为输出电压矢量的角度和幅值。基于电压矢量幅值和角度对磁链和转矩的变化影响规律设计了模糊控制规则表。为了进一步抑制转速为负时的转矩脉动,设计自适应模糊直接转矩控制系统。仿真结果表明:模糊调节电压矢量角度与幅值的直接转矩控制系统可实现四象限运行,电机系统运行良好,仅在转速为负时,转矩脉动略有增大。自适应模糊直接转矩控制系统运行效果良好,在四象限内均可较好抑制转矩和磁链脉动。     

感应电机磁链和转矩的非奇异终端滑模控制

针对直接转矩控制技术以容差形式的Bang-Bang控制模式给系统的稳态运行带来的转矩脉动大、电流谐波成分重、定子磁链轨迹畸变等问题,将非奇异终端滑模控制应用到了转矩和磁链控制中.为了提高传统滑模控制的收敛性,分别独立设计了转矩控制器和磁链控制器的非奇异终端滑模平面.转矩控制器和磁链控制器由等效控制项和非线性切换项组成,非线性切换项中的符号函数sgn(S)通过积分作用削弱了控制量的抖振.仿真结果表明,非奇异终端滑模变结构直接转矩控制具有动态响应快、转矩波动和转速波动小、鲁棒性强、低"抖振"的特点.     

永磁同步电机模糊直接转矩控制研究

直接转矩控制系统具有良好的动态响应,但转矩及磁链的脉动较大.针对这一问题,用模糊控制器代替传统直接转矩控制系统中的滞环比较器,将电机定子磁链误差、电磁转矩误差及定子磁链空间角三个量作为模糊控制器的输入,进行模糊处理,并在模糊控制器中根据预先制定的模糊推理规则进行模糊推理运算,从而最优的选择出电机所需要的电压矢量,作为模糊控制器的输出,直接控制逆变器的开关状态.仿真结果表明,模糊直接转矩控制在很大程度上可以改善传统直接转矩控制的定子磁链和电磁转矩脉动,并有很好的动态特性.     

异步电动机直接转矩控制转矩脉动最小化方法研究

在传统的异步电动机直接转矩控制中,低速运行时定子电流的低次谐波成分比较大,这导致电机在低速时存在较大的转矩脉动问题,针对此问题本文提出一种新的控制方法.在传统直接转矩控制的基础上,推导出异步电动机全速度磁链观测数学模型.为进一步提高转矩响应速度和减小转矩脉动,又在全速度磁链模型的基础上引入了模糊逻辑思想,提出了全速度模糊模型直接转矩控制.该模型把磁链相位角、磁链误差和转矩误差作为模糊变量,并对其进行合理的模糊分级,来优化电压空间矢量的选择.实验结果表明该方法不仅能够提高转矩响应速度,而且能够有效地解决转矩脉动问题,在全速度范围内具有较好的动静态性能.     

低转矩磁链脉动型电励磁同步电机直接转矩驱动系统的研究

电励磁同步电动机定子电感通常较小,转子阻尼绕组的存在使得电机暂态电感更小。若采用转矩及磁链滞环型直接转矩控制(基本DTC)策略电机电磁转矩及定子磁链脉动较大。针对电励磁同步电动机引入一种空间矢量调制型直接转矩控制(SVM-DTC)策略。它基于电励磁同步电动机中转矩角控制电磁转矩原理,利用空间电压矢量合成出最佳电压矢量实时补偿定子磁链矢量误差,以达到减小电动机在运行中电磁转矩及定子磁链脉动量之目的,同时又能基本维持开关频率恒定。仿真和实验结果证明,与基本DTC相比较,SVM-DTC电磁转矩和定子磁链脉动大幅度降低;电机起动电流峰值大大减小,稳态电流畸变较小;同时系统能够平稳地由恒转矩区过渡到弱磁区运行。     

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。     

Research on a direct torque control for an electrically excited synchronous motor drive with low ripple in flux and torque

The electrically excited synchronous motor (ESM) has typically small synchronous inductance values and quite low transient values because of the damper windings mounted on the rotor. Therefore, the torque and stator flux linkage ripples are high in the direct torque control (DTC) drive of the ESM with a torque and flux linkage hysteresis controller (basic DTC). A DTC scheme with space vector modulation (SVM) for the ESM was investigated in this paper. It is based on the compensation of the stator flux linkage vector error using the space vector modulation in order to decrease the torque and flux linkage ripples and produce fixed switching frequency under the principle that the torque is controlled by the torque angle in the ESM. Compared with the basic DTC, the results of the simulation and experiment show that the torque and flux linkage ripples are reduced, the maximum current value is decreased during the startup, and the current distortion is much smaller in the steady-state under the SVM-DTC. The field-weakening control is incorporated with the SVM-DTC successfully. __________ Translated from Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2006, 26(7): 152–157 [译自: 中国电机工程学报]     

采用定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统

为解决异步电动机直接转矩控制(direct torque control,DTC)中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统。其中定子电阻采用模糊神经网络进行辨识;电机转速采用基于转子磁链的模型参考自适应系统(model reference adaptive sys-tem,MRAS)法进行估计;同时采用三输入单输出的模糊控制器调节脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号占空比的异步电动机直接转矩控制的策略,三输入变量为转矩误差、磁链幅值误差和磁通角。此策略即在传统异步电动机直接转矩控制的基础上,用模糊控制器代替传统DTC中的滞环比较器和空间电压矢量状态选择器来细分控制规则,最后控制逆变器的开关,以减小低速时转矩和磁链脉动,提高系统转矩响应速度。仿真结果表明该系统可减小转矩和磁链脉动,提高系统的鲁棒性和自适应性,改善系统的动、静态品质。     

模糊直接转矩控制的永磁同步电机在测功机中的应用

阐述了永磁同步电机直接转矩控制的基本原理。介绍了一种基于模糊直接转矩控制的永磁同步电机测功机设计方案。为减小转矩脉动而引入了模糊逻辑的思想,将转矩误差、定子磁链误差和磁链角度进行合理的模糊分级,作为模糊控制器的输入以合理选择电压空间矢量。为减小模糊控制规则、缩短控制计算时间和加快响应速度,将定子磁链角度进行映射处理。仿真结果表明,这种应用模糊逻辑的永磁同步电机直接转矩控制系统的测功机能获得比较好的运行性能,具有良好的工程应用价值。