粘着控制中的交流永磁同步电机调速控制研究

交流永磁同步电机的模型参数辨识精度是影响电机矢量控制方法性能的关键.基于此,在交流永磁同步电机同步旋转坐标系的数学模型下,提出了一种交流永磁同步电机模型参数的辨识方法,采用直轴电流阶跃响应实验同时辨识定子电阻和直轴电感,脉冲电压实验检测交轴电感,速度驱动实验检测转子磁通.在电机模型参数辨识结果的基础上,讨论了基于矢量控制的交流永磁同步电机调速控制系统电流环和速度环的设计方法.在基于TMS320F2812 DSP的电力机车粘着控制实验平台上进行了实验研究.实验结果表明电机模型参数辨识方法的有效性,调速系统具有良好的动态和稳态性能.     

基于模型预测控制的永磁同步电机参数辨识

为了达到永磁同步电机系统的动态响应快、稳态误差小、控制精度高的要求,采用模型预测控制设计转速控制器和电流控制器分别代替传统矢量控制系统的转速PI控制器和电流PI控制器,又因预测控制器较依赖于电机模型参数,易在电机运行过程产生参数失配现象,提出模型参考自适应方法对基于模型预测控制的永磁同步电机进行在线多参数辨识,以保证电机控制系统的性能要求,为了解决多参数辨识存在的欠秩问题,采用模型参考自适应分步辨识策略,以准确辨识电机模型参数,并在MATLAB/Simulink上仿真验证了所描述方法的有效性和可行性。     

不同代价函数下永磁同步电机模型预测控制参数失配可视化分析

针对电机模型参数失配进行分析，该文提出一种可视化分析方法，分别研究了电阻、电感和磁链等参数失配对模型预测控制的影响。首先，结合无差拍控制原理计算得到满足控制要求的参考电压矢量；其次，分析电阻、电感和磁链等参数失配时参考电压矢量空间位置的变化，并利用Matlab算法对参数失配下参考电压矢量相应的最优电压矢量进行可视化表达；最后，通过最优电压矢量区域的不同变化得到不同参数失配对模型预测控制的影响。所提可视化分析方法不仅可以分析多种模型参数失配对控制系统的复杂影响，而且可以得到参数失配对不同代价函数下永磁同步电机模型预测控制最优电压矢量选择的影响和区别，为实现模型预测误差补偿控制提供坚实的理论依据。StarSim硬件在环实验研究验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于单次电流采样的永磁同步电机无模型预测电流控制

传统的模型预测控制根据当前电流采样和电机数学模型来预测下一时刻的定子电流,对两电平逆变器需要进行7次预测才能得到使定子电流误差最小的电压矢量。其主要不足是对系统模型和电机参数的依赖性较强而且计算量大。本文在分析永磁同步电机电流预测模型的基础上,得到一种只需一次预测和比较即可选出最佳矢量的快速预测电流控制。进一步对其进行简化得到了一种不依赖于电机模型和参数的无模型预测电流控制。该方法在一个控制周期内仅需对定子电流进行单次采样,具有计算量小、鲁棒性好等优点并且动静态性能良好。本文从参数敏感性、稳态和动态性能等方面对快速预测电流控制和无模型预测电流控制进行了对比,仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和正确性。     

基于Adaline神经网络参数辨识的PMSM鲁棒电流预测控制

针对复杂工况下永磁同步电机存在模型参数失配导致控制系统性能下降的问题，提出一种基于参数在线辨识的鲁棒电流预测控制方法。首先，建立永磁同步电机预测控制模型，详细分析电磁参数失配对电机响应电流及输出转矩和转速的影响。然后，设计了基于Adaline神经网络的参数在线辨识器，并在传统的权值调整算法上，提出一种应用于电机参数辨识系统的新型动态混合最小均方算法。最后，利用在线辨识的参数来实时更新电流预测控制器中的参数，以避免参数失配对控制系统性能的影响。通过仿真和实验验证了所提方法和新型算法的可行性和有效性，其结果表明了该方法不仅能够实现精准在线跟踪电机参数的变化，而且有效抑制了参数失配导致的响应电流偏差。     

永磁同步电机参数误差补偿-三矢量模型预测电流控制

永磁同步电机模型预测电流控制策略的运行性能对电机参数有很强的依赖性。受温升、磁饱和等因素影响,永磁同步电机参数会发生变化。若以失配的电机参数进行预测电流控制,会引起电流预测值失准、最优矢量误判,导致系统控制性能下降的问题。对此,该文对电机参数变化引起控制策略性能下降问题进行研究,分别建立延时补偿、电流预测、矢量作用时间计算环节的误差模型,分析各环节误差的来源,以及各环节误差的传递关系。在此基础上,提出永磁同步电机参数误差补偿-三矢量模型预测电流控制策略。以一台6kW永磁同步电机作为控制对象进行实验研究,所得结果验证了该文所提策略的可行性和有效性。     

断相故障下开绕组永磁同步电机模型预测控制容错控制策略研究

共直流母线型开绕组永磁同步电机系统由于双逆变器供电且存在零序回路,具有一定的容错能力,但控制中需考虑零序电流的影响.然而当永磁同步电机发生单相断相故障后,原电机模型不再适用,若继续沿用断相前控制策略,将导致电机转矩脉动变大、控制性能变差.该文根据开绕组永磁同步电机断相后的系统特性,重新设计坐标变换矩阵,得到新坐标变换下的dq轴电机数学模型.新的转矩方程表达简洁、转矩控制方便,同时新的电压方程也相互解耦,因此电流预测计算量小,且控制更加准确.为提高电流控制性能,断相前后均采用三矢量模型预测控制策略.考虑到断相后的基本电压矢量将发生变化,重新构建了断相系统拓扑下新的电压矢量平面并基于新的基本电压矢量计算电压矢量占空比.实验结果证明了所提方法的有效性和优越性.     

一种永磁同步电机的有限集无模型容错预测控制算法

针对传统有限集模型预测控制在电机发生参数摄动和永磁体失磁故障时模型失配导致系统性能下降的问题,提出一种用于永磁同步电机(PMSM)电流控制的有限集无模型容错预测控制方法.首先,考虑电机参数不确定性,依据永磁同步电机在参数摄动下的dq轴数学模型,建立基于系统输入和输出的永磁同步电机新型超局部模型.其次,基于新型超局部模型设计PMSM电流环的有限集无模型容错预测控制器,利用滑模观测器估计PMSM新型超局部模型中未知部分h.最后,与传统有限集模型预测控制方法进行实验结果对比,证明了所提方法对电机参数摄动和永磁体失磁故障具有容错性和鲁棒性.     

IPMSM鲁棒模型预测电流控制

应用于内置式永磁同步电机（IPMSM）的模型预测电流控制（MPCC）的控制性能依赖于电机数学模型的精确度,为降低该控制方式的参数敏感度,提高电流控制鲁棒性,提出一种基于误差补偿的鲁棒MPCC方法。通过以往时刻已知的电压和电流信息,当前时刻的预测电流和实际电流的误差求得等效参数,再将所得参数用于两步预测过程以补偿参数失配误差,最后通过代价函数选取最优电压矢量。通过实验将所提方法与传统模型MPCC进行了对比,实验结果证明了所提方法的有效性。     

基于模型参考自适应参数辨识的永磁同步电机电流预测控制

在永磁同步电机运行过程中,电机参数时变使得电流预测控制器的模型参数和实际电机参数不匹配,导致其控制性能下降。提出了基于模型参考自适应系统(MRAS)的改进电流预测控制方法,利用旋转坐标系下d、q轴电流方程作为参考模型,基于Popov超稳定理论构建永磁同步电机的电感和磁链在线辨识系统,将得到的辨识参数应用于电流预测控制模型中,实现控制模型参数的在线更新。分析与仿真结果表明该方法能够有效地提升在电机参数变化下的电流预测控制性能。