基于自适应模糊PI的PMSM定子电流最优控制

根据永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)的数学模型和转子磁场定向控制策略,建立了采用定子电流最优控制的PMSM驱动系统。利用模糊控制构建自适应模糊PI控制器,实现转速和电流双闭环控制,提高了系统的动态和稳态性能。为使电动机在整个运行速度范围内能输出最大功率,采用交轴电流参考由模糊PI环节给出,直轴电流参考分段,即恒转矩、弱磁扩速及恒功率段,计算给出定子电流最优算法。实验结果表明,基于模糊PI控制的系统模型具有动态响应快、稳态精度高及抗干扰能力强等优点。     

高速永磁同步电动机无速度传感器矢量控制

研究了一种以定子电流为状态变量的高速永磁同步电动机无速度传感器模型.该速度传感器将参考模型q轴电流与可调模型q轴电流之差作为误差信号送入PI调节器调节后得到估计转速.为了确保特殊结构的高速永磁同步电机参数计算的准确性,建立了其场路耦合模型,并利用该模型计算了电机的交、直轴电感、转子磁链等参数.在此基础上进行了无速度传感器矢量控制仿真,仿真结果结果表明所提出的控制方案能准确检测高速永磁同步电动机的转子位置和转子速度,电机高速运行时具有良好的动态和稳态运行性能.     

基于SDRE的PMSM调速系统非线性控制

在永磁同步电动机的控制中,传统PI调节器存在动态性能和鲁棒性较差的问题。针对永磁同步电动机控制的电流环和转速环,设计了状态相关黎卡提方程(SDRE)控制方法,并应用泰勒级数法进行了解算。该方案不仅可以减少速度控制稳态误差,还能提高系统的响应速度。利用Matlab分别对PI控制和SDRE控制进行了仿真分析。仿真结果表明,永磁同步电动机的SDRE控制方法具有良好的动态性能和抗干扰能力。     

永磁同步牵引电机高速运行时再生制动研究

列车为防止在中性区趴窝,一般以较高速度驶入中性区。为确保辅助系统在中性区不断电,牵引电机需在高速区快速由牵引工况转换为再生制动工况。这里分析了永磁同步牵引电机高速区弱磁控制原理,给出了基于负直轴电流补偿弱磁控制框图,研究了列车进出中性区时永磁同步牵引电机交直轴电流工作区域。基于负直轴电流补偿弱磁控制策略研究了同步旋转d,q坐标系前馈/反馈解耦比例积分(PI)电流调节器和d,q坐标系复矢量电流调节器的控制器在高速弱磁区的再生制动性能。理论分析和仿真结果验证了d,q坐标系复矢量电流调节器在高速弱磁区具有更优异的控制性能。     

一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法

针对永磁同步电动机的宽调速范围应用和弱磁难问题,提出了一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法,该方法基于矢量控制原理,基速以下采用id=0控制,基速以上采用弱磁控制,利用电压外环调节器产生直轴电流参考值id*,不依赖于电机参数,易于数字化实现。提出电流反馈解耦控制方法,实现了d、q轴电流的完全解耦,提高了永磁同步电动机的控制性能。在5.5kW的内置式永磁同步电动机上进行了仿真,扩速倍数可达3倍,转速、转矩控制性能良好,验证了控制方法的有效性,对永磁同步电动机的宽调速范围应用具有实际意义。     

永磁同步电动机最大转矩电流比控制方法

对永磁同步电动机的最大转矩电流比控制方法进行了研究。根据永磁同步电动机在d-q坐标下的基本方程,用极值原理建立了d,q轴电流与转矩的多阶方程,推导出d,q轴电流与转矩的表达式;实现了最大转矩电流比控制方法。并与I_d=0控制方法进行了比较分析,得出最大转矩电流比控制方法可以提高电机的效率、降低损耗、获得更好的动态性能。     

考虑电压饱和的永磁同步电动机动态解耦控制

针对永磁同步电动机矢量控制中不能对定子电流d轴分量和q轴分量进行动态解耦的特点,采用双PI动态解耦的方法,避免了反馈解耦、对角矩阵解耦等方法中电机参数变化对解耦效果影响较大的问题,以及逆系统方法、基于微分几何原理解耦方法的复杂性.由于逆变器的饱和电压输出会导致电流的超调和振荡,在动态解耦的基础上提出了一种电压抗饱和的设计方法,并且通过进行补偿将双PI动态解耦控制和电压抗饱和设计有效地结合起来.仿真验证了这种动态解耦控制方法的有效性.     

同步电机基于最优时间理论的高性能电流控制

传统的同步电机矢量控制系统中,电流环采用PI调节器,由于PI调节器是对d,q轴分别控制,没有综合考虑d,q轴的情况,无法将控制电压合理地分配到d,q轴,因此传统的PI控制不能满足对电机动态响应要求比较高的场合。基于控制理论中的最优时间控制,结合同步电机的电流方程设计出一种新的电流控制方法,这种控制方法通过合理分配d,q轴控制电压使d,q轴电流在最短的时间内达到给定值,从而实现电机的高速动态响应。通过仿真,证明了这种控制方法比PI控制的优越性。     

基于PMSM模型解耦的电流控制器设计与性能研究

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象,即使在同步坐标系下对电机的磁场电流和转矩电流进行解耦,也无法实现d轴、q轴电压直接控制d轴、q轴电流.提出了电机本体解耦方案,即通过在电机中添加控制模块,把速度电压和互感项去掉,将交、直轴分量的控制转化成两个独立通道的控制系统;其次,设计了一种电流控制器,并将其应用于PMSM的电流控制中.仿真结果表明,该电流控制器具有较好的鲁棒性和动态响应性能.     

永磁同步电动机的直接滑模电流控制研究

本文以永磁同步电动机为基础,研究了直接滑模电流控制策略,该策略对参数变化以及外界干扰的鲁棒性较强,从而广泛应用于电气传动控制领域.设计了新颖的直接滑模电流控制器代替传统的PI电流控制器,并且采用了开关表查询方式加快了动态响应速度.最后基于TMS320DSP28335控制器对永磁同步电动机直接滑模电流控制控制系统进行实验验证,结果表明所设计的控制器动态响应较快,抗干扰能力较强.     

一种新型表贴式PMSM参数在线辨识方法研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制,在分析参数变化带来的影响与电流环PI调节器之间关系的基础上,提出一种在线辨识PMSM电感和永磁体磁链的方法。该方法在同步旋转d,q坐标系下,利用d,q轴电流环PI调节器的输出对所辨识参数进行估算,并建立了基于参数辨识的表贴式PMSM的矢量控制系统,利用所建立的仿真和实验系统进行了仿真和实验研究。结果表明,所辨识参数能够快速准确地收敛到真实值,系统稳定后,电流环PI调节器输出为零,提高了系统的动态性能。     

永磁同步电动机的自抗扰控制研究

为了解决永磁同步电动机(PMSM)低速时控制性能差的问题,提出了用自抗扰控制器代替永磁同步电动机控制系统速度控制环中的PI控制器。根据永磁同步电动机的强耦合性、非线性的特点,研究了直接转矩控制技术(DTC)和自抗扰控制(ADRC)技术,设计了基于ADRC-DTC的永磁同步电动机的控制系统,并构建了其仿真模型。仿真结果表明:在低速时,基于ADRC-DTC的永磁同步电动机的控制系统比基于PI-DTC的控制系统转速响应快且超调量小,转矩脉动小,电流畸变小,有较好的鲁棒性。     

基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提出一种基于内模的滑模电流解耦控制策略。该策略使用内模控制策略控制理想电机解耦模型,保证系统动态响应速度;使用积分滑模控制实现dq轴电流解耦,同时提高系统在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。仿真和实验结果表明该策略能有效实现dq轴电流解耦,提高系统动态性能,并且具有优良的鲁棒性。     

永磁同步电机的模型预测控制研究

模型预测具有动态响应快速和电流跟踪精确等优点,广泛应用于功率变流器领域。采用模型预测电流控制策略,主要研究永磁同步电机的控制,解决传统PI控制器动态响应慢、有超调等问题。整个实验平台以TMS320F28335为控制器,设计了永磁同步电机控制实验,分析了电动机电流环的稳态和动态响应以及转速的动态跟踪性能。实验验证了模型预测在永磁同步电机控制中的优越性能。     

基于自抗扰控制的永磁同步电动机滑模控制调速系统

为提高永磁同步电动机调速系统的鲁棒性,采用自抗扰控制和滑模变结构控制策略,提出了一种新颖的永磁同步电动机双闭环调速系统.外环速度调节由带扩张状态观测器(ES0)的滑模控制器生成期望的q轴电流,内环电流调节由自抗扰控制器生成d-q旋转坐标系下的两个电压分量ud和uq,削弱了抖动现象,增强了抗扰能力.仿真试验结果表明,系统的速度响应较快,稳态误差小,无超调,能有效地抑制参数变化和负载扰动带来的影响,提高了控制系统动态性能和鲁棒性.     

基于智能PI的永磁同步电动机近似最大转矩电流比控制

在永磁同步电动机数学模型和最大转矩电流比(MTPA)控制理论基础上,通过优化算法研究了一种近似最大转矩电流比控制,对转矩电流关系进行线性化,便于工程应用。为了改善传统PI调节系统的动态性能,采用一种智能PI调节器作为系统的转速外环控制器。仿真结果表明:近似最大转矩电流比控制性能接近最大转矩电流比控制,相同的负载扰动下智能PI控制系统的动态速降和恢复时间均小于传统PI控制系统。     

PMSM调速系统中最大转矩电流比控制方法的研究

针对一类永磁同步电动机（PMsM）d、q轴电感不相等的特性,根据PMsM在d-q坐标系下的基本方程,用极值原理建立了d、q轴电流与转矩的非线性方程组,推导出d、q轴电流与转矩的迭代表达式,实现了最大转矩电流比的控制方法,可显著地提高系统的动态性能.为便于工程应用,在最大转矩电流比控制的基础上,将转矩与d、q轴电流表达式线性化,采用优化方法,给出了最大转矩电流比控制的工程近似算法,非常接近最大转矩电流比控制的性能.仿真和实验结果表明了该方法的有效性和工程实用性.     

内模控制在电流调节器中的应用

在永磁同步电机(PMSM)的矢量控制中,电机的调速范围很宽时,电阻、电抗等参数对d、q轴电流的控制产生较大的误差,从而影响控制精度和动态响应速度。基于磁场定向的控制原理,提出了永磁同步电机电流调节器的内模控制(IMC)设计。用矩阵奇异值分析了IMC电流调节器的鲁棒性,并将其应用于永磁同步电机转子磁场定向的矢量控制中。对电流调节器的传递函数进行了仿真并用数字信号处理器(DSP)实现电机矢量控制的运行实验,实验表明,用IMC电流调节器实现的电机调速,能够获得良好的跟踪性能和较高的稳态精度。     

基于矢量作用时间的永磁同步电机预测电流控制

针对以电压源逆变器(VSI)馈电的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出一种基于矢量作用时间的预测电流控制策略。从拓展有限控制集和改变最优电压矢量选择方式的角度出发来改善系统的稳态性能。首先通过加入虚拟电压矢量的方式拓展有限控制集,并依据在每个扇区内各矢量对d轴电流增、减作用的不同来优化有限控制集。其次令下一时刻的预测电流值等于其期望值,从而可获得每个矢量作用时到达d、q轴电流期望值的矢量作用时间。利用各矢量的作用时间来衡量其对d、q轴电流的作用效果,以此代替传统预测电流控制中的电流预测环节。并依靠矢量作用时间来选择最优电压矢量,这样可以有效解决占空比调制环节难以有效发挥作用的问题。最后通过实验对所提算法的可行性与有效性进行了验证。     

基于参数辨识的PMASynRM控制策略

针对永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)参数变化大,依据固定参数进行控制容易导致控制精度差的问题,考虑电机磁饱和对参数的影响,基于电感参数（Ld、Lq）离线辨识技术,采用一种自适应的最大转矩电流比(MTPA)控制策略,实时动态地分配最佳的d、q轴电流,以实现对永磁辅助同步磁阻电机宽速度范围、高转矩精度、高效率的控制。通过仿真和实验,验证了所采用控制方法对永磁辅助同步磁阻电机高转矩精度控制的有效性。