基于电压调制的永磁容错电机转矩控制系统仿真

介绍了永磁容错电机的工作原理和数学模型,给出了基于电压调制的转矩控制系统的算法和理论分析,包括了转矩控制算法和电压调制算法。建立了系统仿真模型,包括电机模型、故障诊断、转矩控制算法、电压调制算法和转速PI调节器五部分。仿真结果表明,基于电压调制的转矩控制系统能够实现故障前后转矩、转速性能基本不变。     

PWM交流调速的一种优化脉宽调制方法

PWM交流调速的脉宽调制有各种不同的方法。我们研究了一种以转速波动指标最小为原则的调制方法。首先,经过电机的矩阵分析及谐波电流、谐波转矩分析,导出谐波转矩△T的表达式及转速波动指标FMT与PWM电压波形中开关点的关系:     

一种新型弧形磁场调制永磁电机的设计与分析

弧形永磁电机广泛应用于特种制造、机械臂、雷达系统、天文望远镜等需要在特定角位移内往复运行的高精度场合,弧形永磁电机的转矩波动与转矩密度往往决定着整个系统的成败。为了在不牺牲转矩密度的同时降低转矩波动,提出一种新型弧形磁场调制永磁电机拓扑结构。针对这种新型结构,首先介绍了其运行原理及优化设计方法,并与传统的弧形永磁电机进行了性能对比。结果表明,文中提出的新型弧形磁场调制电机转矩密度更高、转矩波动更小,同时结构复杂度基本不增加,因此在下一代高精度运行场合中应用前景良好。     

永磁同步电机SVM-DTC系统的多滑模变结构控制

直接转矩控制(DTC)是一种高性能的控制方法,通过两个滞环控制器实现对转矩和磁链的控制,响应速度快,鲁棒性强,但导致了电流和转矩的波动。通过空间电压矢量合成任意空间电压矢量,形成基于空间电压矢量调制的直接转矩控制系统(SVM-DTC系统),能进一步减少电流和转矩的波动。本文运用滑模变结构控制理论,在SVM-DTC系统基础上,构建基于转速、磁链、转矩三滑模变结构控制器的永磁同步电机SVM-DTC系统,在保留SVM-DTC动态性能的情况下,提高了电机的低速性能,减小了转矩脉动和电磁噪声,仿真和实验结果验证了该方法的可行性。     

一种改进的永磁同步电机直接转矩控制方法

提出了一种改进的基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制(DTC)方法。分析了在不同电压矢量作用下传统DTC的转矩波动和磁链波动的规律。为减小转矩波动和磁链波动,提出一种改进的占空比调制方法。该方法可使每个控制周期初始的转矩误差和磁链误差同时参与占空比计算,既减小了转矩波动也抑制了磁链波动,同时还充分利用了零电压矢量使转矩减小的特性。推导了占空比的计算公式,经过Simulink仿真和基于d SPACE平台的试验,证明了该方法能有效减小转矩波动和磁链波动。     

电机转矩波动对断路器运动速度影响的研究

为了减小驱动电机换相转矩波动对真空断路器动触头运动速度的影响,提出一种换相期间PWM调制电机驱动回路开关管的方法。根据电机操动机构的工作原理,计算得到断路器动触头运动速度与电机输出转矩之间的数学关系,同步调节换相过程中各开关管触发信号PWM的占空比,减小输出转矩下降幅度,提高动触头运动速度。真空断路器电机操动机构联机实验结果表明,换相期间采用PWM调制的动触头运动速度整体得到提升,断路器平均合闸速度提高了0.21 m/s。     

一种应用于双三相PMSM的新型SVM-DTC

此处提出一种能够同时控制多相电机多个自由度、准确合成期望电压矢量的新型多相空间电压矢量脉宽调制(SVPWM),为验证多相SVPWM的有效性,在中性点连接的凸极式双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)上进行验证。新型多相SVPWM与DTP-PMSM控制目标结合形成一种定子谐波电流抑制、基波电磁转矩和磁链精确控制的新型空间矢量调制型直接转矩控制(SVM-DTC)策略。通过变比例转矩控制器得到定子磁链角度误差,结合定子电压关系推导出基波平面的期望电压矢量;谐波平面注入可消除对应定子谐波电流的期望电压矢量;新型SVM-DTC策略结合扇区划分的方式,选取多个空间电压矢量精确合成期望电压矢量。实验结果表明,新型SVM-DTC策略能够精确合成期望电压矢量,降低电磁转矩脉动,抑制谐波电流,节约控制器存储空间。     

坦克炮控系统直传式驱动及其死区补偿控制

针对一种基于座圈电机的直传式炮控系统中SVPWM调制死区导致逆变器输出电压发生畸变,从而引起电流和转矩波动,影响系统低速平稳性的问题,首先分析了座圈电机的设计与控制模型;然后从分析逆变器单相桥臂死区原理入手,讨论了电压矢量空间中驱动死区效应及其与三相电流方向的关系,并据此建立了死区效应的等效电压扰动形式;在此基础上提出了基于自抗扰技术的死区补偿控制策略。仿真与试验表明,该方法能够很好的抑制死区影响,有效减小电流和转矩波动,同时其算法简洁,易于工程实现。     

直驱型多相永磁同步电机转矩脉动及损耗特性

与普通三相电机相比,直驱型多相永磁同步电机具有相数多、极槽匹配与绕组排布多样、中性点连接与PWM控制方式多样等特点,这使得电机绕组电流与磁场谐波含量极为复杂,电机性能也具有一定的特殊性。因此,有必要对其主要性能进行细致的研究:本文分析了电机转矩脉动及损耗与谐波磁场的关系;采用有限元软件Ansoft对目标电机进行建模,研究了直驱型多相永磁同步电机特有因素(相数与供电方式、中性点接法、极槽匹配与绕组排布)对电机转矩脉动及损耗的影响。研究结果表明,增加电机的相数和极槽数、合理的选择中性点连接方式,可以有效地减少电机磁场谐波含量,降低电机的转矩脉动及损耗。     

基于磁链误差改进算法的PMSM直接转矩控制

针对永磁同步电动机DTC系统转矩脉动较大的问题,采用电压空间矢量调制技术,设计了一种基于磁链误差改进算法的直接转矩控制系统(改进型SVM-DTC系统),该方法由磁链误差计算单元计算定子磁链参考值与观测值之间的误差,通过空间电压矢量调制得到有效参考电压,从而输出逆变器控制信号。这样在一个开关周期内选择最合理的空间电压矢量来完全补偿电机转矩和定子磁链的观测值与参考值之间的误差,减小电磁转矩脉动。仿真结果表明,该方案既有效减小了电机转矩脉动,又保持了直接转矩控制快速动态响应的特性。     

一种消除无刷直流电动机换相转矩脉动的PWM调制策略

无刷直流电动机由于本体设计和特有的控制策略存在较严重的转矩脉动问题。为了解决这一问题,提出一种简单的消除换相转矩脉动的换相区PWM调制策略。在换相时,通过三相配合调制,将换相过程中的每个PWM周期分成包含5个中心对称区间的3个功能区。通过计算给三相中的每一相分配不同的调制占空比,使关断相电流的下降速度和导通相电流的上升速度在每个PWM周期内保持相等。所提方法不仅可以消除转矩脉动,还可以通过不同的功能区比例组合来调节换相持续时间。给出所提方法的推导过程,并通过实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

双凸极永磁电机中五种PWM控制方式下的电流拖尾现象

基于12/8极转子斜槽式双凸极永磁电机,简要介绍了其基本工作原理,然后分别在五种基本的PWM控制方式下,对一周期每工作区间内关断相绕组的工作情况进行了研究.研究表明,除PWM双斩控制方式外,其余四种PWM单斩控制方式下,均会在关断相绕组中出现一类特殊的电流拖尾现象.本文对电流拖尾产生机理进行了详细推导和阐述,给出了不同PWM控制方式下绕组电流的典型波形及分析,探讨了电流拖尾对电机运行的影响.基于四种PWM单斩方式下电流拖尾产生机理的相似性,文末以单斩桥臂上管的H_pwm-L_on型控制方式为例,给出相关实验结果,验证了理论分析及结论的正确性.     

优化磁链轨迹的高频劈零矢量PWM法及其在数字式变频器中的应用

本文着重分析了优化磁链轨迹的高频劈零矢量ＰＷＭ方法的理论依据，基于此方法提出了一种十分便于全数字控制的实用劈零矢量ＰＷＭ方法。最后在一个３ｋＷ电机上的实验结果表明，该实用方法有效地改善了电机电流波形，减小了其谐波分量，消除了频率噪声，同时很好地抑制住了转矩脉动，获得了较为平滑、宽广的速度控制特性。     

基于Buck变换器的无刷直流电机转矩控制仿真

无刷直流电动机（BLDCM）存在转矩脉动的突出缺点，提出了一种基于直流环节电压控制和模糊PID控制器的新型混合控制策略，以抑制无刷直流电机的转矩脉。电路拓扑包含功率因数校正降压转换器和逆变器。降压转换器通过控制直流电路电压来降低换向转矩脉动，使用模糊PID控制器和脉冲宽度调制（PWM）技术的逆变器在导通区域提供适当的电流。 Buck变换器降低了通过控制直流环节电压换向转矩脉动，逆变器使用模糊PID和PWM技术提供导通区域的电流。该方法能够消除传导区转矩脉动,削弱换相区转矩脉动，仿真结果表明，该策略具有功率因数校正功能，可有效抑制转矩脉动，提升电机运行的鲁棒性。     

直接面向转矩脉动的转矩补偿方法

无刷直流电动机的转矩脉动影响其使用,特别在低速时直接影响系统精度。该文介绍了无刷直流电机控制系统中的5种PWM调制方式,详细分析了HPWM-LON型调制方式对电机换相转矩脉动的影响；提出了一种直接面向转矩脉动的补偿方法,并用PSpice仿真验证了方法的正确性和可行性。研究具有实用价值。     

基于统一式的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制新策略

分析了无刷直流电动机(BLDCM)换相转矩脉动产生的本质,在BLDCM及逆变器数学模型的基础上推导出了不同PWM控制方式的换相转矩脉动统一式.在只有单级逆变器的调速方式下,基于直流母线电流控制,提出了一种全速度范围内抑制电动机换相转矩脉动的PWM控制方法,保证换相期间开通相和关断相电流上升率和下降率相等.该方法算法简单...     

基于高转矩电流比的开关磁阻电机DITC优化控制

针对开关磁阻电机在直接瞬时转矩控制(DITC)中电流上升初期峰峰值过高而导致转矩脉动增大和电机效率减小的问题,提出了一种基于脉宽调制(PWM)的DITC优化策略。该策略在传统DITC的基础上,依据最大转矩电流比(MTPA)的思想,分析得到电感斜率的变化点为转矩电流比最大的点,以此对每相机械角进行扇区划分,在新划分的区间中进行导通规则优化,以此选择相应的电压矢量,并通过分段变占空比调制的方法得到最优的电压矢量,其中占空比-转速-负载函数关系式适用于不同转速、负载条件。将所提算法在一台三相12/8开关磁阻电机上进行了验证,与传统DITC相比,优化后的PWM-DITC不仅减小了转矩脉动,还在相同负载条件下降低了三相定子电流,提高了电机的转矩电流比。     

变频运行感应电动机谐波电流计算与转矩,损耗分析

提出了变频运行感应电机稳态谐波电流、脉动转矩及损耗的计算方法,分析了高次谐波产生的异步附加转矩以及脉动转矩的形成。为了得到具有较小谐波电流、转矩的ＳＰＷＭ生成法,设计了双ＣＰＵ结构的变频器,用它供电被测电机并对电机谐波电流进行测试,测试与计算结果吻合良好。     

一种基于电流反馈的分段式PWM控制无刷直流电机转矩波动抑制方法

无刷直流电机伺服系统具有广泛的应用场合,但转矩波动限制了其在高精度场合的应用。针对非理想反电动势引起的无刷直流电机转矩波动提出了一种基于电流反馈的分段式PWM控制方法。该方法通过线反电动势观测器获得产生目标转矩值的参考电流,以实现对电机转矩的直接控制。同时,针对电机高速与低速运行状态分别采用不同的PWM控制策略来有效消除换相转矩波动,系统具有低转矩波动和高转矩输出的特点。通过在Matlab/Simulink环境下建立系统仿真模型,对该控制方法的转矩直接控制能力进行检验,并对转矩波动进行了对比;搭建实验平台对具有非理想反电动势的无刷直流电机进行了驱动实验。仿真和实验结果表明,该文所提出的控制方法能有效减小转矩波动,提高无刷直流电机伺服系统输出转矩的稳定性和位置控制精确度。     

基于直接电流控制的BLDCM换相转矩脉动抑制

无刷直流电机传统的脉宽调压控制方式存在较大的换相转矩抖动,限制了它在高精度伺服控制系统中的应用。该文详细分析了无刷直流电机非换相电流与输出转矩与之间的关系,并以该电流为控制对象,研究了一种直接电流控制方式,结合两相导通控制模式,实现对电流的直接控制,进而控制转矩抖动。利用MATLAB软件将该控制方法与脉宽调压控制方法作对比仿真分析,仿真及实验结果证明,该控制方法能有效解决相电流及转矩波动较大的问题,并具有更好的负载响应速度和稳态性能。