基于多模式SVPWM算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压矢量异步调制方法已不能满足控制策略需要,本文在分析空间电压矢量多模式调制算法原理以及永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出了新型的基于多模式空间电压矢量调制算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略,保证永磁同步牵引电机弱磁控制系统能充分利用开关频率,且在异步调制和分段同步调制段都具有良好的输出特性,仿真和试验验证了本方案的可行性和有效性。     

双电机五桥臂逆变器模型预测同步控制

以五桥臂逆变器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制策略的双永磁同步电机同步控制策略,与传统算法相比,新算法在价值函数中加入了转矩同步策略,保证了两电机输出功率的均衡,同时将交叉耦合控制思想引入到两电机五桥臂逆变器控制系统的速度外环控制器中,提高了两台电机在参数不匹配情况下的转速同步性能.仿真分析表明,相比传统控制策略,新算法能够在保持模型预测控制算法较高的转矩响应速度的前提下,有效的提高两电机系统转速、转矩的同步性能,具有一定的应用价值.     

基于模型预测控制的异步电机弱磁控制新方法

模型预测控制是一种基于被控系统模型的新型控制算法,该算法能够预测系统的未来状态,由滚动优化求出系统的最优控制变量,具有良好的控制性能和较强的鲁棒性。为克服PI参数及电机参数对电压闭环弱磁控制策略性能的影响,本文提出了一种基于模型预测控制的异步电机弱磁控制新方法,详细描述了模型预测控制算法的实现过程,并通过优化使之适用于异步电机的实时控制。实验结果表明模型预测控制算法具有较快的响应速度,对电机参数具有较强的鲁棒性,在发生较大扰动时的控制性能优于传统的PI控制方法,非常适用于交流异步电机高性能弱磁控制场合。     

基于相邻交叉耦合的多感应电机滑模同步控制

高精确度多感应电机同步控制是现代制造业和传动系统最关键的问题之一.感应电机是一个多变量、非线性对象,而现有的多电机同步控制策略多采用简化的一阶感应电机模型,难以满足高精确度的同步控制要求.基于转子磁场定向下的感应电机数学模型,采用相邻交叉耦合控制结构,利用滑模变结构控制方法设计了一种结构简单的多感应电机同步控制策略,并采用一种简单的方法消除抖振现象.与相邻交叉PID控制策略进行的对比仿真表明,该控制策略具有较高的同步精确度和较强的鲁棒性.     

双永磁电机系统转速同步控制

针对双永磁同步电机系统中,由于负载扰动造成双电机转速不同步而极易引发差速振荡的问题,该文结合交叉耦合控制结构和滑模控制算法,提出一种基于积分型滑模速度控制器的转速同步控制策略,使用指数趋近律以及饱和函数抑制滑模固有的抖振现象。此外,设计了转速同步控制器对两电机的电流环进行补偿,通过选择合适的耦合同步系数,使两电机速度尽快达到同步。实验结果验证了在所提出的控制策略下,双永磁同步电机系统的鲁棒性、转速跟踪性能以及同步性能均得到提升。     

环形绕组盘式永磁电机弱磁控制

提出了一种环形绕组盘式永磁电机弱磁控制新方法,该方法采用附加直流绕组产生定子附加磁通的手段降低定子铁心的导磁率μＦｅ,增加定子磁压降,达到削弱气隙主磁通的目的。采用文中提出的弱磁方法不会使气隙主磁通波形发生畸变,控制简单,弱磁效果明显。     

感应电机弱磁调速时SVPWM过调制策略研究

以提高感应电机弱磁调速时逆变器输出电压为目标,提出了一种新的空间矢量脉宽调制(SVPWM)线性过调制策略。结合交流异步电机磁场定向闭环控制的特点,在SVPWM过调制区域Ⅱ中采用一种线性幅值跟随过调制策略,而在过调制区域Ⅲ中采用了6步法,从而保证SVPWM在整个过调制区域都能获得最大调制比。实验结果表明,该方法能有效提高逆变器输出电压,有利于扩大弱磁调速系统基速以上的调速范围。     

感应电机模型预测磁链控制

模型预测控制(model predictive control,MPC)具有原理简单、多变量控制和容易处理非线性约束等优点,是近年来在电力电子与电力传动领域受到广泛关注和研究的一种控制方法。MPC一般基于最小化目标函数的原则来实现系统的优化控制,但当目标函数中控制变量的量纲不一致时,需要设计相应的权重系数来实现对多个变量的同时控制。以感应电机的磁链和转矩控制为例,由于目前尚缺乏通用的理论设计方法来确定磁链和转矩的权重系数,为保证调速系统在不同的运行点具有良好的动静态性能,在实际应用中需要通过大量的仿真或实验来确定权重系数的大小。为此,提出一种适用于感应电机控制的改进MPC。通过深入推导磁链和转矩之间的解析关系,将定子磁链幅值和电磁转矩的同时控制转换为等效的定子磁链矢量的控制,从而消除了传统方法中繁琐的权重设计,而且算法简单,容易实现。此外,文中还对数字控制延迟进行了补偿,并且采用预励磁的方法来增大起动转矩,并减小起动电流。最后,在两电平逆变器感应电机平台上进行了仿真和实验,结果表明所提方法在很宽的速度范围内都有良好的性能。     

一种改进的感应电机查表法弱磁控制策略

提出了一种改进的感应电机控制方法,能够在整个弱磁区域输出最大转矩,且保证输出最大转矩的最优电流矢量是在有限的电压和电流情况下得到的。对大定子电阻的电机,电阻上的压降进行了补偿。该方法通过一个简单的查找表实现,在数字控制系统中这样做节省了大量CPU时间。最后,通过试验验证了该方法的有效性。     

内置式永磁同步电机弱磁调速控制

在对内置式永磁同步电机数学模型深入研究基础上,提出了一种最优弱磁路径控制策略,该控制策略是基于由直轴电流Id和交轴电流Iq所构成的状态空间,以最大电流曲线、最大磁链曲线和最小磁链转矩比曲线为边界而提出的一种最优弱磁路径。该控制策略以实现在电机任何转速下输出力矩范围最大化和电机电枢电流最小化为目标,指出了电机在各种转速下的力矩控制方法,充分挖掘电机的自身潜能,有效保证高速高精型数控机床的加工运行。仿真和实验研究表明,该控制策略可以大大提高电机的调速范围,同时保证转矩有良好的可控性。     

基于转子磁场定向的异步电动机弱磁方法研究

对基于转子磁场定向的异步电动机的弱磁控制方法进行了研究.针对提升电机在弱磁区域的动态特性,在传统的1/ω,弱磁控制方法的基础上,通过将转矩电流分量的跟踪变化作为补偿项,迭加到励磁电流指令中,从而提高电流的跟踪能力和电机的转矩输出特性.首先构建了系统的仿真模型,验证了该方法的有效性,然后在全数字异步电动机驱动系统上实现了算法.仿真和实验结果均表明,该方法可有效提高电机的动态响应特性.     

电动汽车用永磁同步电机弱磁控制策略综述

结合电动汽车应用,分析了适合弱磁运行的永磁同步电机的结构特点,并在永磁同步电机的数学模型基础上,介绍了应用于矢量控制技术中不同的弱磁控制方法。受车载电源电压的限制,在转折速度以上,电机转速的提升必须依靠弱磁控制。为实现电机的最优使用,通常将弱磁区分为弱磁I区和弱磁II区,提出了多种基于电机模型和鲁棒控制的方法。综合近年来有关弱磁控制研究的发展现状,分类整理了弱磁I区和弱磁II区的弱磁控制方法,指出了各种方法的优缺点。最后,对电动汽车控制系统的最优设计的发展趋势进行了展望。     

永磁同步电动机弱磁扩速概况

分析了适合弱磁运行的永磁同步电动机的结构特点,从本体和控制两个方面介绍了永磁同步电动机的弱磁方法,指出各种方法的优缺点.最后综述了国内外弱磁扩速研究的发展现状,重点介绍了复合转子电机和4种通过改变磁通路径弱磁的新型电机.     

基于开关序列的永磁同步电机模型预测磁链控制

为了消除传统的模型预测转矩控制(Model predictive torque control,MPTC)算法中的权重因子,减小计算量并提高稳态控制精度,本文提出了一种基于开关序列的永磁同步电机模型预测磁链控制(Model predictive flux control- switching sequence,MPFC-SS)算法。首先,通过分析电磁转矩和磁链的关系,将对转矩和定子磁链幅值的控制等效转换为对d、q轴磁链的控制,避免了权重因子的设计;其次,采用定子磁链无差拍预测控制计算所需的参考电压矢量,并根据其所在扇区选择对应开关序列;然后,基于磁链无差拍预测控制原则,计算开关序列中基本矢量的最优作用时间,有效减小电流谐波和转矩脉动,实现定子磁链的准确跟踪。最后,对传统MPTC和所提算法进行了实验对比研究,结果表明：所提算法具有计算量小、电磁转矩脉动小、电流谐波含量低等优点。     

基于电压闭环反馈的永磁同步电机弱磁调速研究

电动汽车对电机的调速范围要求较高,需要宽调速的控制技术。为扩大永磁同步电动机(PMSM)的调速范围,研究并实现了电压闭环反馈弱磁控制方法。该方法将电压利用率作为参考值构建电压环,通过电压反馈信号和给定指令信号计算弱磁电流的参考值i_(dref),从而有效提高PMSM的弱磁扩速。利用MATLAB/Simulink仿真平台搭建了表贴式PMSM弱磁控制系统。仿真结果表明系统有较宽的调速范围,而且区间转换平稳,具有良好的响应特性。     

定子双馈电双凸极电机恒功率弱磁控制的研究

介绍了定子双馈电双凸极电机(SDFDS)的结构、原理和弱磁调速控制方法。相对于永磁电机,定子双馈电双凸极电机磁场可调,易于实现弱磁控制和基速以上的恒功率控制,大大扩大了电机的调速范围。针对一台三相12/8极定子双馈电双凸极电机,运用Matlab/Simulink软件建立仿真模型,实现该双凸极电机的恒功率弱磁调速,从而说明电机有调速范围更宽的优点。     

并网逆变器虚拟磁链模型预测功率控制研究

针对并网逆变器的特点,采用一种虚拟磁链模型预测功率控制的新型控制策略。在α,β坐标系下建立并网逆变器基于虚拟磁链预测功率控制的数学模型。一个采样周期内,选择合适的电压矢量及确定相应电压矢量导通时间进行开关管控制。不仅解决了开关频率不固定问题,且逆变器输出稳态电流总谐波畸变率(THD)小,电流动态响应快。仿真和实验表明,采用虚拟磁链模型预测功率控制取得了预期控制效果。     

永磁同步电机三电平改进型双矢量模型预测磁链控制

为提高三电平逆变器控制的永磁同步电机系统的稳态性能,提出一种永磁同步电机三电平改进型双矢量模型预测磁链控制方法。首先,通过磁链预测模型来消除传统预测转矩控制中的权重系数。进一步,根据正负小矢量对中点电位作用效果相反来实现中点电位的平衡。同时,通过将无差拍控制目标由参考值更改为测量值,消除了传统零矢量占空比控制中的磁链偏差项,便于工程实现。最后,通过实验验证了该控制策略的有效性     

永磁同步电机双矢量模型预测磁链控制

针对传统模型预测转矩控制定子磁链和转矩脉动大、计算负担重、权重系数调节繁杂的问题,提出了一种基于定子磁链矢量跟踪误差最小化的双矢量模型预测磁链控制方法。首先,将传统模型预测中定子磁链和转矩误差的价值函数转化为对定子磁链跟踪误差的价值函数,避免了权重系数的整定;接着基于无差拍思想预测出参考电压矢量,减轻了处理器计算负担;然后为进一步改善系统稳定性,引入了双矢量占空比计算方法;最后,基于磁链矢量跟踪误差最小化原理,确定所选电压矢量的持续时间。通过实验验证所提控制策略的正确性与有效性,结果表明相较于传统模型预测转矩控制,所提出的双矢量模型预测磁链控制提高了永磁同步电机控制系统的动、稳态运行性能。