基于BP网络的电动汽车用无刷直流电机转矩角控制技术研究

无刷直流电机低速下存在电枢反应,影响电机出力,并造成转矩脉动;而高速下又需要弱磁控制,以拓展恒功率范围.因此,转矩角控制是至关重要的因素.转矩角控制的目的是寻找最佳电流超前相角,由于电流超前相角与转速、转矩的非线性问题,传统的确定该角度的方法都是基于某种假设,因此与实际运行情况存在相当的差异,难以应用于工程实践当中.BP神经网络具有强大的非线性映射能力,可以解决转矩角控制中的非线性问题.针对全转速范围,提出了基于BP网络的无刷直流电机转矩角控制技术,将实验数据作为训练样本利用动态全参数自适应学习算法进行离线训练,网络收敛后用作在线控制.实验结果表明,该方法可以使无刷直流电机及控制系统在全转速范围内运行于高效区,满足电动汽车对驱动系统的要求.     

新型轴向磁通SRM转矩脉动抑制的研究

针对传统永磁电机高温下易发生不可逆退磁、磁通无法调节等固有缺陷，设计出一种带有中央绕组辅助励磁的新型轴向磁通开关磁阻电机。基于该电机电感、转矩特性曲线引入一种简单的导通角控制算法，并且结合该电机本身特有中央绕组结构，提出一种动态导通角联合中央绕组的控制策略，电机低速运行时电枢电流能够准确跟踪期望转矩的同时，避免峰值过大；较高速运行时迅速退磁，避免较大的电枢电流进入负转矩区域，实现电机转矩输出特性更为平稳。仿真与实验结果表明，该控制策略能够使电机在宽转速范围内转矩脉动得到有效抑制。     

开关磁阻电动机开关角的在线最优控制

针对传统的开关磁阻电动机角度位置控制只是离线计算合适的开通关断角,或随着负载、转速的变化线性地改变开通关断角,提出了在稳态时使驱动系统的性能指标转矩／安培最优的开通关断角在线控制方案,详细了一种利用ＥＰＲＯＭ实现开关角控制的方法,给出了一些实验结果,证实了该在线调整方法的必要性和有效性。     

对转永磁同步电机直接转矩控制

针对对转永磁同步电机在双边转子负载不平衡情况下运行时易出现双转子失步的问题,本文在分析对转永磁同步电机数学模型和空间磁链矢量关系的基础上,提出一种基于转矩角的双转子直接转矩控制策略。所述方法以转矩角控制为出发点,在双边转子负载不平衡时,通过观测双边转子转矩角并加以限制,实时调节定子磁链位置,控制转矩角在限定范围内,实现对双边转子转矩的分时调控。仿真与实验结果表明,本文提出的控制策略能保持双边转子转速同步跟踪给定转速,有效防止系统受到不平衡负载扰动时出现双边转子失步的现象。     

无刷直流电机自适应模糊直接转矩控制研究

针对无刷直流电机（BLDCM）转矩脉动较大和传统PI速度环调节能力差的问题,提出了自适应模糊直接转矩控制的策略.集成了转矩直接控制和模糊控制自适应强的优点,可以有效抑制转矩脉动和加快转矩响应速度.同时将传统的PI速度调节器替换成模糊PID调节器,速度环根据转速偏差和转速偏差的变化率,模糊在线调节PID参数,使系统较好地实现速度参考自适应调节,由此获得更精确的转矩给定,提高系统抗负载扰动能力.通过进行MATLAB仿真实验,验证控制策略具有转矩脉动抑制作用,同时又提高了系统静动态性能,增强了系统鲁棒性.     

开关磁阻发电机效率最优的激励参数控制策略

提出了一种针对开关磁阻发电机的新控制策略。SRG控制目标是用效率最优的激励来获得所需输出功率。开通角和导通角成为优化能量转换过程的关键控制参数。在SRG所有转速范围内,通过仿真能够计算出获得所需输出功率的所有可能的开通角和导通角组合,并且从中挑选出效率最高的激励参数。最后通过试验验证其有效性。     

一种永磁辅助开关磁阻电机的四区间DITC方法

与传统开关磁阻电机相比，永磁辅助开关磁阻电机有更高的功率密度和效率、更大的转矩安培比，但存在较大的转矩脉动，限制了工程应用范围。该文首先解释传统直接瞬时转矩控制策略，针对传统直接瞬时转矩控制策略转矩脉动的原因，提出一种将两相交换区细分为交换Ⅰ区、交换Ⅱ区和交换Ⅲ区，与单相导通区构成一个电周期的四区间，分别给出与区间电感特性相适应的滞环控制；然后提出不同转速下的导通角算法，建立自适应导通角的四区间转矩脉动抑制方法。最后以一台三相6/20的永磁辅助开关磁阻电机为例，进行仿真分析和样机实验。结果表明，该方法能在宽转速范围上有效降低永磁辅助开关磁阻电机的转矩脉动。     

大转动惯量风电机组变桨控制技术研究

大型风电机组通常具有较大的转动惯量,风速变化时机组转速变化较为滞后,使得以转速反馈的变桨控制不够及时,导致高风速段的功率输出波动较大。为了减小风电机组在高风速下输出功率波动,快速稳定转速,在对桨距角变化下的转速特性与气动转矩特性建模和研究的基础上,提出了基于转矩反馈的自抗扰变桨控制策略。设计了线性自抗扰变桨控制器,实时估算机组的气动转矩,利用基于转矩反馈的扩张状态观测器对系统的内外扰动进行观测,并对扰动进行补偿。对基于转矩反馈的线性自抗扰变桨控制进行仿真,结果表明,与基于转速反馈的自抗扰变桨控制相比,基于转矩反馈的自抗扰变桨控制在风速变化时的功率与发电机转速波动更小,调节时间更短,采用线性自抗扰控制器对风力发电机参数依赖较小,在保证控制效果的同时降低了参数整定的难度,有较高的工程实用价值。     

开关磁阻电机启动转矩控制策略研究

针对开关磁阻电动机启动过程容易产生制动转矩使转速下降的问题,介绍了开关磁阻电机启动过程工作原理,分析了开通角和关断角对启动转矩的影响,提出了一种电流双闭环的启动转矩控制策略,建立了基于Matlab/Simulink的开关磁阻电动机启动系统仿真模型,与传统的电流单闭环控制策略相比,该方法能有效减小启动过程的制动转矩,使转速平稳上升。     

一种表贴式永磁同步电机转矩角闭环启动方法

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)在使用I/F启动控制策略启动时转速波动大、电流不可控的问题,提出一种转矩角闭环启动方法。通过瞬时功率估算出的转矩角,构建转矩角闭环调节系统,利用转矩角误差调节器调节电流矢量幅值,使系统始终工作在类似于最大转矩电流比特性状态。采用该方法可提高电机的抗负载扰动性能,减小电机在启动过程中的转速波动,同时能够提高电流的利用率,降低能量损耗。最后,通过实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

电动汽车用轮式永磁电机驱动系统的研究

本文介绍一种用于电动汽车的轮式永磁无刷直流电机驱动系统,讨论了以高力能指标、高效率和良好控制特性为目的,所采用的电机电势、电流加谐波技术和超前角控制策略     

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的电流比研究

在永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略的基础上,对换相期间的电流控制模式进行研究,结合理论推导,得出换向相的最优电流比。根据有限元分析的电感和磁链数据,构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型,对不同电流比在不同负载情况下进行大量仿真研究,给出不同负载下电流比与转矩脉动率的变化曲线。通过仿真和实验验证了理论推导的正确性。与电流比较小时相比,最优电流比下新型开通关断角控制在低速时出力大,转矩脉动较小,转速比较平稳。     

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.     

基于电磁转矩的永磁同步电机新型变结构PI控制方法

针对永磁同步电机(PMSM),在传统PI控制时易出现转速超调、冲击电流大、转速环抗负载扰动能力差等现象,通过对PMSM数学模型的推导分析以及基于PI控制理论,提出了一种基于电磁转矩的新型变结构PI(VSPI)控制方法。该方法是在传统PI控制VSPI的基础上,通过融合微分前馈控制以及引入转矩反馈量等闭环控制策略,较好地解决了转速超调以及系统的抗干扰性等问题,并给出了电磁转矩的电压电流混合观测模型结构以及计算方法,同时分析了开环增益变化给予系统稳定性的影响情况,最后通过仿真试验验证了该新型方法的可行性和有效性。     

一种无差拍直接转矩控制方法

针对现有的感应电动机无差拍直接转矩控制方法计算比较复杂,且计算得到的两个控制电压与控制对象磁链和转矩不是一一对应的问题,提出了一种在定子磁场定向的同步旋转坐标系下进行无差拍直接转矩控制计算方法.由d轴磁链方程推导出磁链无差拍控制电压的计算式;利用和定子磁链相垂直的q轴电流方程,推导出转矩控制电压计算式.计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现.这种方法计算简单,不需要解二次方程,分离的磁链和转矩控制计算有利于控制安排.对采用这种方法的直接转矩控制系统进行仿真表明,系统转矩控制和磁链控制响应快,对参数的变化不敏感.     

Soft starting of large induction motors at constant current withminimized starting torque pulsations

The performance of a voltage-controlled large induction motor soft starter has been improved, resulting in nearly perfect current and torque profiles. The performance analysis of the soft-starter motor-load combination has been carried out in the dynamic state using a hybrid induction machine model which takes account of disconnected two-phase and three-phase operational modes of the machine. Some simple control strategies have been proposed to keep the current constant at any preset value during starting, and to eliminate supply-frequency starting torque pulsations. These are shown to be very effective in the elimination of reclosing transient torque and current components at any speed at the reconnection instant to the supply after an interruption, or at the instant of bus transfer. The proposed strategies have been verified experimentally on a laboratory machine using a special torque measurement system in the dynamic state     

A novel dynamic overmodulation strategy for fast torque control of high-saliency-ratio AC motor

This paper describes the dynamic overmodulation strategies for fast torque control of the high-saliency-ratio ac motor. For the high-saliency-ratio ac motor, the dynamic control of both d- and q-axes currents is required for fast torque control with optimal efficiency. However, in transient operation, the d- and q-axes current regulators are easily saturated even at low speed because the stator inductance is designed large enough to generate the desired reluctance torque. With the conventional overmodulation strategies, the current regulation performance degrades severely compared to a nonsalient motor. In this paper, the drawbacks of the conventional overmodulation strategies are investigated and a dynamic overmodulation strategy is proposed to improve the current response to fast transients. For the effective implementation of the strategy, a practical algorithm is also presented. The performance of the proposed strategy is confirmed by computer simulation and experiment with a 3.75-kW axially laminated synchronous reluctance motor and an interior permanent-magnet synchronous motor for 42-V integrated starter-generator applications.     

永磁同步风力发电机电流控制策略比较

永磁同步风力发电机的功率因数、铜耗、端电压比在不同电流控制策略下会有所不同.为深入研究永磁同步风力发电机在不同电流控制策略下的工作特性,在介绍ind =0、最大转矩电流比、单位功率因数和恒磁链四种电流控制策略的基础上,分别计算了这四种电流控制策略下样机的功率因数等工作特性,计算结果表明最大转矩电流比控制时电机铜耗最低,...     

开关磁阻发电机控制参数多目标优化研究

为改善开关磁阻发电机在中低速段的运行性能,提出了一种离线开关磁阻发电机控制参数优化方法。针对运行环境需求,将开关磁阻发电机的最大输出功率、系统效率和转矩平滑系数作为优化目标,分析了开通角、关断角、参考电流对各优化目标的影响,得出各单一目标优化下最优控制参数组合。然后构建了多目标优化目标函数,给出了各优化目标权重系数,得到了多目标优化下最优控制参数组合。最后样机实验表明,该文提出的多目标优化方法得出的控制参数组合能够有效改善开关磁阻发电机在中低速段的运行性能。     

A simple method for detecting torque of an induction motor with a synchronous rectifier circuit

There are many torque measuring methods for an induction motor. Some applications require a simple and easy method to detect torque change rather than a precise method to measure the torque of the motor. The torque of an induction motor is roughly estimated by the input current. This is the simplest method of measuring torque. The input current of the induction motor is the sum of the torque current and the exciting current. The torque current is proportional to the synchronous wattage and the motor torque. The exciting current has a phase lag of almost 90° behind the torque current, is variable with the input voltage, and is larger than the torque current, especially at a light load. Therefore, it is difficult to find the motor torque from the input current of the motor at a light load. In this paper, we propose a simple and easy torque measuring method with a synchronous rectifier circuit. The synchronous rectifier circuit can find the vector component at the detection angle from the input current of the induction motor and can detect the torque current in the input current of the motor. By adjusting the detecting angle of the synchronous rectifier, the rectified signal is mixed with the torque current and the exciting current in proper proportions and compensated for the fluctuation of the input voltage. This serves as a simple and easy torque measuring method suitable for trouble detection at loads such as in life testing. © 1999 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(3): 83–90, 1999