考虑铁损的DTC系统低速性能分析及补偿

分析了铁磁损耗对直接转矩控制系统控制性能的影响,并从理论上建立了铁磁损耗的具体补偿方法。基于考虑和不考虑铁磁损耗两种情况进行对比验证。实验结果表明,控制系统在低速时的动态响应速度变快,从而验证该控制方法的有效性和正确性。     

异步电动机铁耗对直接转矩控制性能的影响及补偿方法

传统直接转矩控制器没有考虑异步电动机铁耗,造成转矩控制性能下降.在两相静止αβ坐标系下建立了考虑铁耗的异步电动机动态等效数学模型.基于不考虑与考虑铁耗的电机模型,对传统DTC控制器控制性能进行了对比分析,结果表明铁耗导致传统转矩估算结果与输出转矩存在偏差,造成输出转矩无法达到参考给定转矩.本文基于考虑铁耗的异步电动机动态等效数学模型,提出一种铁耗补偿器,以校正传统转矩估算结果,使估算转矩更接近于实际输出转矩,提高了转矩控制性能.实验结果验证了改进后的DTC控制器的有效性,可提高造纸业卷绕传动等的张力转矩控制性能,进而提高产品质量.     

基于二阶滑模算法的永磁电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制(DTC)方法低速控制精度差、转矩脉动大、开关频率不稳定等问题,提出了一种基于二阶滑模控制的永磁电机DTC方法。该控制方法基于二阶滑模控制原理,将传统磁链控制器与转矩控制器以滑模控制器替代,对空间电压进行矢量调制,提高了开关频率的稳定性,获得了良好的动态稳定性,改善了电机输出性能。仿真与试验结果表明,该控制方法能够有效减小电流脉动与转矩脉动,同时提高了控制系统的抗干扰能力,实现了电机的快速动态响应,具有较强的鲁棒性能。     

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。     

带齿槽转矩补偿的横向磁通永磁电机DTC技术研究

横向磁通永磁电机（TFPMM）因结构特殊,存在功率因数低、转矩脉动大等问题,需要改进控制算法来降低电机的转矩脉动,改善控制系统性能。在传统的直接转矩控制(DTC)基础上提出空间矢量调制(SVM)的DTC策略,以改善传统控制策略中电流、磁链控制不精确,转矩脉动大的问题。针对TFPMM齿槽转矩比较大的问题,将电机齿槽转矩拟合成电角度的表达式,补偿到转矩观测器输出端,使转矩观测器能观测齿槽转矩分量,起到抑制齿槽转矩脉动的作用。仿真结果验证SVM-DTC比传统DTC的电流波形更平滑,磁链控制更精确。采用齿槽转矩补偿的方法后电机转矩脉动显著减小,验证了补偿控制算法的有效性。改进的控制算法提高了电机控制系统整体性能。     

基于暂态磁链修正的直接转矩控制系统最大转矩输出方法

为了实现高速感应电机直接转矩控制(DTC)系统的动态转矩最大输出,提出一种基于暂态磁链修正的DTC系统最大转矩输出方法。首先,建立高速感应电机DTC系统数学模型,并分析逆变器最大输出电压与电机磁链之间的矢量关系;在此基础上,对感应电机转矩变化率进行详细推导,得出动态转矩最大输出点为逆变器的有效矢量之一的关键结论;最终,打破传统DTC方法中圆形磁链的约束,引入暂态磁链修正在动态过程中将定子磁链由圆形变化为六边形。最后,双25 k W感应电机对拖样机试验表明,暂态磁链修正机制引入后对于提升感应电机DTC系统转矩响应的可行性和有效性。     

基于占空比控制的异步电机直接转矩控制

针对异步电机传统直接转矩控制(DTC)在电机低速运行时存在的转矩脉动大、开关频率不固定等问题,在详细分析影响磁链和转矩脉动大小因素的基础上,提出一种准确确定占空比大小的异步电机新型DTC方法,该方法基于精确的数学模型,利用转矩误差计算出当前所选基本电压矢量的作用时间在整个采样周期中的占空比。仿真和实验结果表明,新占空比控制方法在保持传统DTC优点的基础上,能有效减小转矩脉动,改善了传统DTC的性能。     

改进型滞环控制器感应电动机直接转矩控制研究

针对传统直接转矩控制(DTC)存在的低速转矩波动大的情况,该文通过分析转矩变化规律,研究不同电压矢量对转矩变化所产生的影响,提出了一种新型磁链和转矩的双层滞环方案。该方案简单,易于实现。仿真结果表明,采用该方案能在不降低系统动态性能的情况下,拓展系统的低速运行范围,降低了转矩波动,同时提高了电机的低速转矩。     

基于新型ADRC控制器和MC变换器的电机DTC控制系统研究

针对传统PID控制器参数鲁棒性和抗干扰性均较差的问题,提出了一种基于简化参数的自抗扰控制器(ADRC)的感应电机(IM)直接转矩控制(DTC)方法,它以给定转速和实际转速作为输入信号,并以给定电磁转矩作为输出信号,从而设计了基于简化参数的ADRC速度控制器。另外,由于传统DTC系统中采用常规的矩阵变换器(MC),其电压传输比较低,难以满足电机对电压的要求,直接影响了电机的输出特性,依据三相boost斩波器和MC的优势,提出一种新型MC直接转矩控制(DTC)方法,并对其进行建模分析,从理论上证明了该拓扑结构的合理性。仿真结果表明了提出的电机DTC控制系统的转速和转矩响应快速,转矩脉动大大减小,系统具有良好的动、静态性能。     

一种新颖定子电阻补偿器的设计

定子电阻是永磁同步电机直接转矩控制(简称DTC)模型估算中用到的唯一参数.传统DTC系统估算模型中,定子电阻的取值往往是固定不变的.而电机在实际的运行中,定子电阻是随温度及周围环境的变化而,变化,这样就导致了电机低速性能差的缺陷.本文提出了一种基于PI控制器的定子电阻补偿器,将磁链误差和转矩误差分别通过两个PI控制器,...     

异步电动机间接转矩控制系统的效率优化设计

针对异步电动机间接转矩控制系统,提出了一种效率优化方法.首先,在计及铁损的情况下推导了异步电动机的损失模型;然后,在旋转坐标系下,计算出最优的转差率,根据转差率与转子磁链及电磁转矩的函数关系,推导出最优的转子磁链,根据定子磁链与转子磁链、电磁转矩之间的函数关系,得到定子磁链的最优给定值;最后,将所得到的最优定子磁链给定量用于异步电动机间接转矩控制系统中.实验验证了方法的有效性.     

考虑铁损时异步电动机的最佳效率控制

考虑铁损对于提高异步电动机磁场定向控制下的转矩性能具有重要的作用。文中建立了考虑铁损时异步电动机的动态学模型，推导了在同步旋转坐标系下变速、变转矩时使电机功率损耗最小的方法，并给出了仿真结果。     

基于精确建模下的永磁同步电动机(PMSM)最佳效率控制研究

精确的PMSM数学模型对精确的力矩控制和(或)高效率的传动控制都是不可缺少的.本文提出了一种精确的PMSM模型,把电机的铜损耗、铁损耗、机械损耗和杂散损耗都考虑在内.在精确建模的基础上,提出了该模型下的最佳效率控制,并推导出最佳效率控制的控制公式.实验证明,该模型和最佳效率控制是有效的.     

一种内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率优化方法

提出了一种适用于内置式永磁同步电机(IPMSM)直接转矩控制驱动系统的效率优化方法。基于考虑铁心损耗的IPMSM模型,对电机损耗与运行转速、电磁转矩以及定子磁链三者之间的关系进行了研究分析。根据典型的IPMSM直接转矩控制不使用零电压矢量的特点,对电机功率损耗计算式进行了简化,推导得出在一定运行工况条件下IPMSM的效率最优定子磁链幅值。仿真结果验证了该方法不仅可以保持直接转矩控制动态响应的快速性,而且有效地提高了电机在稳态运行时的效率。     

考虑铁耗的永磁同步电动机矢量控制系统的优化

工程中永磁同步电动机矢量控制系统基速以下广泛应用单位电流最大转矩的控制策略,由于忽略了电机的铁耗,控制系统的动态调速性能和效率都有一定程度的下降.本文根据永磁同步电动饥的结构特点建立考虑铁耗的永磁同步电动机的数学模型和等效电路,分析了铁耗产生的机理和特点,使模型和等效电路的铁耗符合电机的实际运行,在此基础上提出基于最小损耗的优化控制策略.仿真结果表明控制系统在动态调速性能和效率两方面比单位电流最大转矩控制策略都有一定程度的提高,具有矢量控制中进行工程推广应用的必要性.     

基于DSP的感应电机无速度传感器矢量控制

讨论了一种感应电机(IM)的新型无速度传感器矢量控制系统,重点阐述了基于PI自适应法的模型参考自适应转子磁通和速度观测器。其中,磁场估算器是一个由电机的开环电流模型和电压模型组成的全阶转子自适应磁场观测器,速度观测器的稳定性由Popov原理提供保证。在实际应用中,构造了一个直接转子磁场定向无速度传感器IM矢量控制系统,给出了基于TMS320F240型DSP芯片实现的数字化系统。实验结果表明,该系统具有良好的转矩转速特性,也验证了所提出的磁场和速度估计算法的正确性。     

永磁感应子式无刷直流电动机的转矩特性研究

针对永磁感应子式无刷直流电动机的定转子齿结构和绕组的排列对转矩特性的影响,从特定电机结构的磁导计算出发,推导出永磁感应子式无刷直流电动机的参数表达式,分析了电机的参数特征对转矩工作特性的影响。实验及分析表明,采用等效磁路和实际测量相结合的方法．可以预测永磁感应子式无刷直流电动机的电磁转矩和齿槽定位力矩特性,为电机的转矩控制提供理论依据。     

低转矩脉动低速大转矩电主轴感应电机的设计与分析

针对低速大转矩电主轴电机转矩脉动偏高的工程实际问题,对电机不同槽配合的性能进行分析综合对比,精确选择出各方面性能较优的电机方案。针对感应电机有限元仿真瞬态场收敛速度慢、在多方案对比时求解周期长的问题,提出时谐场和瞬态场联合仿真的思路,实现电机的快速优化设计。对一台12极7.5 kW的电主轴感应电机在每极每相槽数为3、2.5、2三种不同槽配合的组合下进行二维电磁有限元分析计算,对比其在额定工况下的铁耗、绕组铜耗、转子铝耗、效率、功率因数和转矩脉动等电磁性能。结果表明了转子导条数目的增加,能够使电机电磁性能保持较高水平,特别是能够维持较低的转矩脉动水平。最后对定子槽数90和转子槽数106的槽配合方案进行了样机制作,试验验证了样机的性能,并验证了时谐场和瞬态场联合仿真的准确性。     

开关线性复合式VVVF功率变换器研究

基于开关线性复合(SLH)技术,提出一种新型VVVF功率变换器拓扑结构,目的在于将开关线性复合技术用于异步电动机变频调速领域,从而获得开关线性复合技术固有的优波特性及负载鲁棒性。系统仿真及实验结果表明,该系统在克服电机低速转矩脉动、抗负载扰动特性、抑制PWM高频脉冲对电机的损害方面与传统变频调速系统相比具有明显的优势。     

混合磁路多边耦合电机的基础研究

In PM inductor electric machine, because of the influence of the space between laminations, the air-gap magnetic field produced by the axially magnetized permanent magnet is very uneven along axial direction, which limits the torque per iron core length and volume to performance ratio. The paper puts forward a hybrid-magnetic-circuit multi-couple electric machine that compensates for the uneven air-gap magnetic field of the hybrid stepping motor. Analysis and experiment show that the static torque of hybrid-magnetic-circuit multi-couple electric machine is much higher than that of the hybrid stepping motor of the same volume.