基于形态学滤波器的谐波电流抑制方法

针对由电动汽车驱动系统中异步电机谐波电流引起的转矩脉动问题,本文提出一种基于形态学滤波器谐波电流抑制方法。首先对电机产生谐波电流进行分析,然后对电流控制器以及形态学滤波器进行设计,并分析滤波器不同参数设计对信号处理的影响,以及对该滤波器结构元素进行优化。基于此,提出形态学滤波器谐波电流抑制方法。最后,通过在异步电机驱动系统中,与无滤波器和巴特沃斯滤波器抑制方法进行不同转速的比较验证结果表明本文所提谐波电流抑制方法可以有效提高谐波电流抑制性能。     

定子电流矢量定向下PMSM转矩脉动抑制方法

齿槽转矩和谐波转矩均会引起永磁同步电机输出转矩脉动,导致电流波形畸变。基于永磁同步电机电磁转矩的磁共能模型,提出一种基于定子电流矢量定向闭环I/f控制的永磁同步电机转矩脉动抑制方法。综合考虑气隙磁场畸变、齿槽转矩和电流畸变等多种因素,推导电机转矩脉动最小化条件下的最优定子谐波电流约束条件,利用反推控制原理构建了谐波抑制控制器。此外,还设计了一种带遗传因子最小二乘算法的永磁同步电机转速辨识方法。仿真和实验表明,设计的转速辨识算法能在较宽范围内实现电机速度辨识,所提控制方法提升了系统的控制精度,改善了电流波形,有效抑制了电机运行时的转矩脉动。     

一种抑制非理想反电势的BLDC电机转矩脉动的方法

转矩特性是电机性能的重要指标,而抑制转矩脉动是无刷直流机(BLDC motors)控制领域中的关键技术之一.本文针对非理想反电势的无刷直流机,对转矩脉动谐波构成进行了推导,分析了转矩脉动和反电动势谐波、电流谐波的关系,提出了一种基于离线反电势测量的优化电流算法,结合空间电压PWM,实现了抑制转矩脉动的电流闭环控制.仿真和实验证明,该方法可以显著抑制转矩六次谐波,是一种有效的改善无刷直流机转矩性能的方案.     

开关磁阻电机单极性正弦励磁研究

为提高开关磁阻电机运行性能,降低转矩脉动,分析了在单极性正弦电流激励下的电机状态.在单极性正弦激励条件下,电机转矩方程分为两部分:前者为平均转矩分量,后者是转矩脉动量.为减小转矩脉动,提出一种在直流偏置电流中注入3次谐波电流的方法.通过分析电机铜耗,得到选择合适的电流比能够使得单位转矩下铜耗最小的结论,并给出了具体比值.实验表明,该方法能够有效控制绕组电流,实现了单极性的交流电流控制;3次谐波注入后能够减少转矩脉动.该控制方法简单、易于实现,且能有效抑制转矩脉动,在中低速低成本应用场合有一定应用前景.     

基于谐振数字滤波器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于受逆变器的非线性特性、转子永磁体磁场谐波和齿槽转矩等因素的影响,永磁同步电机定子电流中含有大量的高次谐波分量,这些谐波分量与转子永磁体磁场作用,使电机产生转矩脉动,特别在直驱系统中,转矩脉动更为严重。针对这一问题,提出一种基于谐振数字滤波器的转矩脉动抑制方法。该方法基于理想谐振控制器在谐振频率点处的增益为无穷大,可以对谐振频率点处的正弦信号实现零稳态误差跟踪控制的特点,在文中设计了一个谐振数字滤波器,并把它串联在电流环PI控制器的输出端。通过谐振控制器产生谐波电压补偿信号,抵消电流环PI控制器输出电压中的谐波分量,实现对输出电压的数字滤波,从而减小定子中的谐波电流含量,实现对转矩脉动的抑制。仿真与实验结果验证了文中所提方法的正确性和有效性。     

基于谐波补偿的永磁电机转矩脉冲抑制

永磁同步电机(PMSM)因气隙磁场畸变及逆变器的非线性特性,容易使电流波形发生畸变,从而导致转矩脉动。在此设计了一种基于谐波电流补偿的转矩脉动抑制方法,在双闭环控制基础上,加入谐波注入补偿环节补偿三相电流的谐波。实验结果表明,该控制方法有效提高了系统的控制精度,能有效改善电流波形从而抑制电机运行时的转矩脉动。     

用谐波注入抑制永磁同步电机转矩脉动

气隙磁场的畸变和逆变器的非线性特性使永磁同步电动机（permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM）电流中含有大量高次谐波,电流波形发生畸变,导致电机电磁转矩脉动。针对这一问题,提出了一种新颖的谐波抑制算法,在建立PMSM谐波数学模型的基础上,利用注入谐波电压的方式来抵消电机运行时电机电流中的谐波分量,改善电机电流波形,抑制电机电流谐波分量和电磁转矩脉动。通过仿真及实验验证了该算法的有效性。该算法不需要增加任何硬件和离线实验测量,具有较强的灵活性和适应性。     

基于自适应FIR算法的交流伺服系统前馈控制

永磁同步电机(PMSM)交流伺服控制系统中由于电子器件的开关引起相电流非正弦变化,经坐标变换得到的交直轴电流含有谐波成分,引起电流环振荡及电磁转矩脉动。在分析相电流与交直轴电流高次谐波关系,以及交直轴电流高次谐波对电磁转矩影响的基础上,提出了一种基于自适应FIR滤波器的交流伺服系统前馈控制策略,并在该方法的基础上提出了变步长因子算法,根据误差值改变步长因子,在提高滤波器收敛速度的同时减小超调。该算法与传统的一阶低通滤波器相比,相位不滞后,灵敏度更高,且系统稳定。改进后的控制策略有效地降低交直轴电流谐波,抑制电流环振荡及电磁转矩脉动,提高PMSM交流伺服控制系统稳定性及动态响应。通过仿真与试验证明了该方法的可行性。     

直驱式永磁同步电机伺服系统死区补偿方法

介绍了逆变器死区效应产生的原因,以及对电流谐波、转速波动、转矩脉动的影响.基于平均误差理论提出了一种适用于直驱式永磁同步电机(PMSM)伺服系统的死区效应的补偿方法.为了提高补偿精度,引入角度检测以及滑动平均值滤波算法的动态补偿修正算法.建立了直驱式伺服系统仿真模型和试验平台.仿真和试验结果证明,该死区补偿方法在直驱式永磁同步伺服系统中可有效降低定子电流谐波,抑制转矩脉动与转速波动,显著提高系统的性能.     

基于比例谐振的无刷直流电机电流规划控制

在三相六状态模式下工作的BLDCM存在较大的换相转矩脉动,采用电机反电势对电流波形进行规划的控制方法可以减小该转矩脉动。然而由于绕组电感的存在,会引起相电流滞后该相反电势的现象,从而导致电机相电流有效值和转矩脉动的增加。论文提出一种基于比例谐振的电流规划控制方法。该方法根据规划电流轨迹的傅里叶展开,采用基于比例谐振的电流环分别实现对电流基波和主要高次谐波的控制。最后,仿真结果表明所提出的方法可以减小相电流的滞后角度,抑制转矩脉动和减小电机铜耗。     

基于比例积分-准谐振控制器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于受逆变器固有的非线性特性和气隙磁通谐波等因素的影响,永磁同步电机定子电流中含有大量的高次谐波分量,这些谐波电流分量与转子永磁体磁场作用,使电机产生谐波转矩脉动,特别是在直接驱动系统中,转矩脉动更为严重。针对这一问题,从转矩脉动产生的机理出发,提出一种基于比例积分-准谐振控制器的转矩脉动抑制方法。该方法根据理想谐振控制器在谐振频率点处的增益为无穷大,可以对谐振频率点处的正弦信号实现零稳态误差跟踪控制,将谐振控制器与电流环PI控制器并联,对定子电流中的谐波分量进行补偿,改善定子电流波形,实现抑制转矩脉动的目的。仿真与实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

基于遗传算法和转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动抑制

开关磁阻电机(SRM)特殊的双凸极结构导致其运行时会产生很强的转矩脉动。传统的转矩分配函数(TSF)控制方法虽然可以在一定程度上起到抑制转矩脉动的作用,但是受到开关频率、功率电源电压值等物理条件的限制,仍会存在较大的转矩脉动。为此,提出了一种基于遗传算法的SRM TSF控制方案。利用遗传算法良好的寻优能力,在指数型TSF控制的基础上,将转矩脉动作为优化目标来寻取最优的开关角。将1台四相8/6极的SRM作为研究对象,搭建了以TMS320F28335为控制核心的试验平台。试验结果验证了基于遗传算法的TSF控制方法可以有效减小SRM的转矩脉动。     

基于电压补偿的低速永磁电机谐波抑制控制策略研究

扭矩扳子自动化检定装置用低速永磁同步电机通常工作于300 r/min以下,由于电机本体气隙磁场畸变、逆变器死区时间、开关管压降等非线性因素,电机在运行过程中会产生高次谐波,引起转矩脉动,导致加载过程中输出扭矩波动,影响检定过程。针对上述问题,提出了一种针对低速永磁电机的谐波抑制控制策略,建立了低速永磁电机的谐波数学模型,采用电压补偿的方法,根据谐波数学模型计算谐波电压补偿量,并采用PI控制,对电机运行过程中的相电流谐波进行抑制,从而减小扭矩扳子自动化检定装置的转矩脉动。通过仿真表明,该方法可以显著降低谐波,从而减小电机输出转矩脉动。     

开关磁阻电机固定频率预测电流控制策略

针对开关磁阻电机(SRM)传统电流斩波控制(CCC)开关频率不固定、电流跟踪效果差的问题,提出了一种固定频率的无差拍预测电流控制(DPCC)算法。基于对SRM静态电磁特性的精确解析拟合,建立SRM离散预测模型。为了减小转矩脉动,利用无差拍理论实时计算下一时刻所需电压,实现对电机参考电流的精确跟踪。为进一步提高效率,采用新型转矩分配函数代替传统线性转矩分配函数。基于试验样机测试数据,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对所提出的算法进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的固定频率DPCC方法相比传统CCC方法,具有更小的电流跟踪误差,并且能够有效减小SRM的转矩脉动,提高系统效率。     

永磁同步电机有限集模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测直接转矩控制(DTC)转矩脉动大、功率元件开关频率不恒定等问题,将两电平逆变器的8个电压空间矢量作为有限控制集,应用到PMSM DTC中。设计考虑转矩误差、最大转矩电流比及电流约束的成本函数,利用成本函数来估算有限集合中各电压矢量的占空比,从而求得逆变器的最优电压矢量作为系统控制量。与传统模型预测控制方法相比,该方法的电流谐波和转矩脉动显著降低,且转矩动态性能也得到改善。仿真试验结果验证了所提出的控制方案有效性。     

模糊控制调节电压矢量占空比的永磁同步电机直接转控制系统

设计了模糊控制调节电压矢量占空比的永磁同步电机直接转矩控制系统,采用开关表选择电压矢量,采用模糊控制器调节电压矢量的占空比。仿真结果表明模糊控制调节电压矢量占空比的永磁同步电机直接转矩控制系统运行良好,可以实现永磁同步电机驱动系统的四象限运行。与直接转矩控制和传统模糊直接转矩控制相比,模糊控制调节电压矢量占空比的直接转矩控制策略可有效减小磁链和转矩脉动,降低电流谐波含量,但增大了平均开关频率。     

罩极式电动机转矩波动分析与抑制方法研究

采用双旋转磁场理论对罩极式电动机定子产生的磁动势进行分析,得到了罩极式电动机的等效电路;推导了气隙旋转磁场和转子电流的数学表达式,进而得到了电动机电磁转矩的数学表达式,结果表明电磁转矩中包含二倍频振动转矩分量。对罩极式电动机的实际转矩波动进行了检测,验证了上述理论的正确性。根据罩极式电动机转矩波动的产生机理和变化规律,提出了一种基于峰谷互补原理的转矩波动抑制方法,研制出了低转矩波动罩极式电动机样机。最后搭建实验平台对电动机样机的转矩波动进行了测试,结果表明其二倍频振动转矩分量能够得到有效消减,验证了所提出的抑制方法的科学性。