永磁同步电机模型预测转矩控制简化控制策略

传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)遍历逆变器生成的全部7个电压矢量, 计算负担较大.当转矩误差较小时, 零电压矢量利用率较高, 则可当转矩误差位于阈值范围, 电机系统直接输出零电压矢量, 否则,依然遍历7个电压矢量, 并给出阈值确定方法. 基于上述策略, 本文增加了6个定子磁链扇区位置约束, 将转矩误差大于阈值时的备选电压矢量降至4个, 并增加磁链扇区数目至12个和磁链误差约束, 进一步减小备选电压矢量. 仿真结果表明, 提出的3种简化策略控制下, 永磁同步电机系统运行正常, 控制性能与传统模型预测转矩控制基本相当,平均开关频率分别降低至77.48%, 77.09%和76.12%, 平均遍历电压矢量个数分别降低至58.29%, 32.86%和29.14%.实时性实验结果表明运行时间分别减小至57.70%, 32.96%和29.48%.     

基于滑模模型参考自适应观测器的无速度传感器三相永磁同步电机模型预测转矩控制

针对三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,基于滑模变结构模型参考自适应(MRAS)技术,提出了一种新颖的无速度传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略.采用滑模变结构模型参考自适应方法构造电机转速观测器,以改善速度估计精度并提高系统鲁棒性;利用模型预测转矩控制策略,以达到减小转矩和磁链纹波并提高系统控制性能的目的.仿真结果表明:就滑模MRAS观测器与MRAS观测器比较而言,基于前者的PMSM无速度传感器MPTC系统比基于后者的PMSM无速度传感器MPTC系统具有较强的鲁棒性和更好的动态性能;就MPTC与直接转矩控制(DTC)和磁场定向控制(FOC)比较而言,采用前者策略的无速度传感器电机驱动系统能够降低逆变器开关频率、减少相电流总谐波失真(THD),从而提高系统可靠性.     

基于扩张状态观测器的无速度传感器容错逆变器驱动永磁同步电机系统自抗扰模型预测转矩控制

针对三相四开关逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,基于扩张状态观测器(ESO)技术,提出了无速度传感器的自抗扰模型预测转矩控制(ADRMPTC)策略.建立了三相四开关逆变器驱动PMSM系统的数学模型;采用ESO技术构造了PMSM系统转速观测器,以实现对转速快速准确地实时估计;用自抗扰控制器(ADRC)作为系统的转速调节器,以提高系统的鲁棒性;利用模型预测转矩控制(MPTC)方法,以达到减小转矩和磁链脉动的目的.所设计基于ESO的无速度传感器ADRMPTC策略能够使三相四开关逆变器驱动的PMSM系统可靠稳定运行,达到满意的转矩和转速控制效果.与基于PI的MPTC策略相比,本文控制策略使PMSM系统不仅具有良好的动态性能,而且具有较强的抗负载干扰能力.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

永磁同步电机模型预测转矩控制模糊排序法研究

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)中成本函数权重系数难以设计和调节的问题, 以降低逆变器开关频率的多目标控制问题为例, 本文研究了基于排序法的模型预测转矩控制策略. 本文通过优先级的设计解决了排序过程中最优电压矢量解不唯一的问题. 考虑到控制目标重要性并不完全等同, 提出了一种带有缩放因子的排序优化方法, 利用缩放因子来调节控制目标的重要程度. 不同于连续变化的权重系数, 缩放因子的作用效果具有离散分段特性, 因此其调整过程可得到有效简化. 本文进一步提出了基于模糊排序法的模型预测转矩控制策略, 实现了缩放因子的动态优化, 从而更好地适应电机不断变化的运行状态. 仿真结果表明, 与固定权重系数的传统模型预测转矩控制相比, 本文所提控制策略可降低系统的平均开关频率、转矩与磁链脉动, 并可有效抑制动态条件下的转矩和磁链脉动. 实时性实验结果表明, 排序法不会严重降低模型预测转矩控制的实时性.     

一种改进的异步电动机直接转矩控制方法

针对传统异步电动机直接转矩控制方法转矩及磁链脉动大、开关频率不固定的缺点,提出了一种改进的异步电动机空间矢量调制直接转矩控制方法。该方法通过转矩角闭环控制实现定子磁链幅值和相角的解耦,从而获得参考电压空间矢量,实现对磁链误差和转矩误差的控制。仿真结果表明,该方法有效地克服了传统直接转矩控制方法的缺陷,获得了良好的动态响应性能。     

基于双模糊空间矢量调制的直接转矩控制

为了改善基于空间矢量调制的直接转矩系统的动态性能及低速性,分析了传统SVM-DTC中采用两个PI控制器来产生参考电压矢量,存在PI控制器参数难以确定的问题,提出了一种基于双模糊空间矢量调制(SVM)的异步电机直接转矩控制(DTC)策略.阐述了产生磁链和转矩参考电压矢量的模糊控制器的具体的设计过程,即模糊控制器的输入变量分别为磁链、转矩误差和磁链、转矩误差的变化率,输出为参考电压矢量的磁链、转矩分量.对该控制方法在基于Simulink的仿真软件和基于DSP2812的控制芯片的实验装置分别进行了仿真与实验,并与传统的SVM-DTC进行了比较.仿真和实验结果表明,双模糊SVM-DTC控制系统动态性能好,有效提高了系统的低速性能.     

基于矢量线性组合的直接转矩控制系统仿真

针对传统直接转矩控制存在转矩脉动大和开关频率不固定的缺点,该文提出了一种采用矢量线性组合和SVPWM调制的新型直接转矩控制方法,即由空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术产生六个基本的和六个线性组合的定子电压空间矢量,根据转矩偏差和磁链偏差优化选择定子电压空间矢量,实现对电机转矩的控制.将该控制方法应用到异步电动机调速系统,通过系统仿真实验验证,该控制方法的输出转矩脉动小、电流谐波低、开关频率固定,调速系统有着良好的动态性能和调速精度.     

基于滑模与自适应观测器的感应电机非线性控制新策略

提出一种结合滑模变结构和自适应观测技术的感应电机非线性控制新方法. 以定子电流与定子磁链为状态变量建立感应电机模型, 采用非线性分析方法建立转矩与磁链误差方程, 使用自适应滑模技术设计转矩与磁链控制器, 推导出定子电压控制量. 基于模型参考技术设计自适应观测器, 向控制器提供准确的转速辨识与磁链观测值,并给出了控制系统的稳定性证明. 该方法具有转矩脉动小、定子磁链畸变不明显的优点, 低速时也具有良好的控制性能, 且对参数与负载变化有较强的鲁棒性. 仿真与实验结果证明了该控制策略的正确性与有效性.     

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题,提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明,该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗,提高电动机的运行效率。     

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题,提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明,该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗,提高电动机的运行效率。     

一种新的异步电机直接转矩控制算法研究

给出一种新的异步电动机直接转矩控制算法．该算法通过计算定子磁链矢量增量，使得给定转矩与实际转矩的差值以及给定磁链与实际磁链的差值趋向于零．算法的实现运用了线性化的方法，在一个极小的采样周期内，计算出转矩增量和磁通增量，以此推导出所需的定子磁链增量角与转矩增量及磁通增量两者之间的线性方程，进一步导出所需的定子电压矢量，并确定新的定子磁链位置．该算法不需要进行三角函数和坐标变换计算，易于实现．最后通过Matlab／Simulink仿真验证了该算法的有效性．     

基于EKF永磁同步电机无传感直接转矩控制研究

为了解决传统永磁同步电机直接转矩控制中磁链估算需要知道转子初始位置、纯积分导致的直流偏置以及机械传感器的引入导致系统鲁棒性降低等问题.这里提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器的PMSM无传感控制方法.选择易检测的定子电压电流为输入输出变量,以d-q坐标系下定子磁链、转子转速和位置为状态变量,应用EKF(Extended Kalman Filter,EKF)算法来实现状态的准确估算.仿真表明,该方法克服了DTC定子磁链计算过程中的直流偏置和严格初值要求等问题;避免了直接以电机定子磁链为状态变量带来的磁链相位移动的问题和以定子电流为状态变量引起的多解问题;能对状态变量进行准确的估计,提高了PMSM-DTC系统性能,实现了一种高性能PMSM无传感控制.     

基于改进型积分器的直接转矩控制的仿真研究

目前,在直接转矩控制中大多采用电压模型来估算定子磁链.然而由于纯积分环节存在直流偏移和初始值误差,会使得估算的定子磁链不准确,特别在低速时会使整个系统性能下降.采用了一种改进的积分器来消除纯积分环节产生的直流偏移和初始值误差对电压模型定子磁链观测器的影响.该积分器采用自适应控制自动调整磁链补偿量到最优值,并且通过坐标变换将幅值和相位分离,在调整幅值的同时,保持磁链的相位不发生变化,从而从本质上消除了纯积分直流偏移和初始值问题,同时还能保证定子磁链辨识无稳态误差,适合于直接转矩控制系统低速情况下使用.仿真结果验证了这种方法的有效性.     

基于PR控制器的直接转矩控制策略研究

针对传统直接转矩控制中采用开关表控制造成转矩和电流脉动,以及传统调节器不能实现对交流输入信号的无静差控制等问题,基于电机空间电压矢量的转矩和磁链2个分量解耦的控制方式和PR控制器能够在静止坐标系下实现对交流输入信号的无静差控制,将PR控制器用于永磁同步电机的直接转矩控制中,并由此设计出磁链和转矩的双PR控制器。同时,在定子磁链的观测中,采用基于转子位置和定子电流的新型定子磁链估计方法。试验结果证明,将PR控制器对交流输入信号的无静差跟踪特性应用于基于空间电压矢量调制的直接转矩控制中,系统能获得优良的动态和静态响应,取得了显著的应用成效,由此验证了所提方法的正确性和可行性。     

牵引电机无速度传感器的间接转矩控制的应用

分析了基于静止坐标系的间接转矩控制原理．在定子坐标系内分别对定子磁链与电机转矩进行计算并得到定子磁链增量值,包括定子磁链的幅值增量和相位增量,由定子磁链增量计算出异步电机定子的空间电压矢量．通过选择适当的定子磁链、转子磁链状态变量,构建一个感应电机的全阶闭环磁链观测器,实现转子转速的自适应辨识．实验结果表明,定子电流为正弦波且谐波小,电磁转矩的稳动态性能好,电机的辨识速度能够快速而准确地收敛到真实转速．     

基于GFTSM的永磁同步电机驱动系统单相电流传感器模型预测转矩控制

针对仅有单相电流传感器的永磁同步电机（PMSM）驱动系统,提出了基于全局快速终端滑模（GFTSM）的模型预测转矩控制（MPTC）策略.通常情况下MPTC系统必需两个相电流传感器,考虑PMSM系统仅有一相电流传感器以及定子电阻变化情况,本文设计了一种既能观测剩余两相定子电流又能观测定子电阻变化的新型自适应观测器.此外,考虑系统参数变化及外部扰动,设计了一种新型的基于GFTSM的转速调节器以此来增强系统鲁棒性.本文基于滑模控制理论的GFTSM,在到达阶段和滑动模态阶段同时采用了快速终端滑模.所设计的基于GFTSM的PMSM单相电流传感器MPTC系统具有同基于GFTSM的PMSM两相电流传感器MPTC系统几乎一致的优良动态性能.此外,同基于PI和基于SM转速调节器的PMSM MPTC系统相比,当出现负载变化时,本文所设计的系统具有更好的动态响应、更强的鲁棒性以及更小的三相定子电流THD值.仿真结果验证了所设计系统的正确性和有效性.     

基于U—N模型的三电平异步电机直接转矩控制的仿真研究

构建了基于二极管钳位式三电平逆变器的直接转矩控制仿真系统。针对直接转矩控制系统存在的转矩脉动、中点电位平衡控制和电压跳变等问题,提出优化的三电平矢量选择方法。为了解决U—I和I-N磁链观测模型易受定转子参数和转子角速度精确度的影响,该系统采用了全速度范围的U—N模型,提高了定子磁链观测的精确度。最后通过Simulink仿真验证了该模型的正确性和该算法的可行性。     

无刷双馈电机滑模变结构直接转矩控制

针对无刷双馈电机直接转矩控制系统磁链和转矩脉动大的问题,引入滑模变结构控制策略.以转矩和磁链两个滑模控制器来代替传统直接转矩控制中的两个滞环控制器,电压矢量开关的输出采用空间电压矢量PWM调制的方法,保证了逆变器开关频率恒定,应用指数趋近率方法设计滑模控制器,由Lyapunov方法求得相应的滑模变结构控制律,建立了MATLAB/Simulink环境下直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果表明,新型控制方案能有效减小转矩脉动,改善定子磁链和电流波形,同时仍可保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的优点,提高系统的稳定性和鲁棒性.     

矩阵变换器驱动异步电机的直接转矩控制

通过对异步电机转矩角动态控制过程的分析,预测出下一控制周期电机定子磁链的期望电压矢量,以此作为矩阵变换器的输出参考电压欠量,实现了采用矩阵变换器供电的异步电机直接转距控制.利用Matlab/Simulink构建了系统模型,给出了仿真结果.结果表明,该系统不仅具有矩阵变换器的理想输入输出特性,而且具有直接转矩控制优良的动静态性能.     

定子电流串联模型无速度传感器异步电机控制

针对基于传统电压电流模型并联结构模型参考自适应的无速度传感器异步电机矢量控制系统中,电压模型因存在纯积分环节而带来的积分初始误差和直流偏移问题,提出一种基于定子电流的串联模型无速度传感器矢量控制方案.方案对传统电压模型和电流模型进行改造,消除了纯积分环节及其带来的不利影响.同时对该串联模型的结构进行了说明,并详细推导了其自适应律.采用全阶磁链观测器估计定子磁链并用于定子磁链定向下的矢量控制,全阶磁链观测器由于含有反馈矩阵鲁棒性和灵活性更强.最后,基于MATLAB搭建了完整的系统仿真模型.仿真结果表明,所提出的控制方案在全速范围内均有良好的动、静态性能.