基于预期电压空间矢量调制技术的PMSM DTC系统

为了解决传统直接转矩控制中采用转矩和磁链滞环比较器给系统带来的转矩和磁链脉动大问题,本文提出一种基于预期电压空间矢量调制技术的PMSM DTC系统,并在MATALB/Simulink下进行了仿真研究.结果表明,此方法通过电压矢量调制产生定子的预期电压,并采用PI控制器,与传统直接转矩控制相比,该系统下的定子磁链和电磁转矩脉动减小比较明显,转速变化不大,具有良好的静动态响应性能.     

空间电压矢量对感应电机软起动控制策略

以晶闸管软起动器-感应电动机系统为研究对象,根据空间电压矢量原理及其控制思想,提出一种提高感应电动机起动转矩的控制策略。对三相定子电压在晶闸管控制下的空间电压矢量变换,形成对转子磁链和电磁转矩的有效控制。该策略保持传统软起动器的主电路结构不变,通过建立基于αβ0坐标系降阶空间电压矢量导通瞬态数学模型,求解矢量电压作用下定子电流的拉氏变换解析并仿真分析,从而简易快速确定初始触发角。控制晶闸管的触发角,实现对空间矢量电压和零电压矢量的控制,以达到感应电机平稳加速起动的目的。该控制策略能有效提高感应电机起动转矩和降低起动电流,并通过系统仿真和试验给予验证。     

横向磁通永磁电机直接转矩控制系统研究

横向磁通永磁电机具有高转矩密度等优点,但其转矩脉动严重地影响了输出特性。提出一种改进的空间矢量直接转矩控制方法,并增加电压矢量数量及磁链区域的进一步细分,改变定子磁链和转矩的估测模型及磁链角的获取,使开关频率增加,转矩脉动减小,以削弱电流谐波,可有效地减小转矩脉动和磁链,电机得到平稳运行。将传统直接转矩与改进的空间矢量直接转矩控制进行对比研究,研究表明,改进的直接转矩控制减小了转矩脉动,增加了负载转矩,使横向磁通永磁电机工作性能得到提升。     

永磁同步电机控制系统的电流滞环与电压空间矢量控制的仿真

通过对永磁同步电机（PMSM）数学模型的分析,在其以定子磁链为状态变量的状态空间表达式的基础上,验证了永磁同步电机定子磁链可观测．在Matlab／Simulink仿真环境下,分别搭建了电流滞环跟踪控制与电压空间矢量控制的仿真模型．通过分析仿真结果得到结论：电压空间矢量控制的磁链优于电流滞环跟踪控制,控制性能更好．     

改善IPMSM动静态性能的定子磁链矢量控制方案

为了避免解耦,建立两相静止坐标系下以定子磁链为状态变量的IPMSM状态空间模型,构建无差拍全阶状态观测器,提高定子磁链的观测精度,改善系统的稳态性能.将驱动系统中速度控制环的输出作为转矩角的给定值,移除转矩控制环,通过定子磁链控制环来调节IPMSM的转矩输出.根据定子磁链控制环的极点位置来调节系统的前向增益矩阵,计算参考电压矢量.与传统方案的实验结果相比,所提出的控制方案具有较低的转矩脉动输出和较高的转矩响应速度.     

车用永磁同步电机MT坐标系下DTC控制

针对直接转矩驱动技术在电动汽车动力系统应用中存在的低速转矩脉动和该动力系统对恒功率调速范围要求较高的问题,提出了一种新型永磁同步电机MT坐标系下直接转矩控制系统.该系统工作在与定子磁链同步旋转的参考坐标系中,采用改进式MTPA控制实现参考磁链的计算,利用定子磁链控制器所产生的磁链误差积分实现磁链估算.采用不同的电压矢量对逆变器的电压饱和所产生的磁链估算误差进行补偿,从而提高磁链估算精度.仿真结果表明,该系统有效减小了低速转矩脉动,拓宽了调速范围.     

基于反推算法的六相感应电机SVM-DTC控制方法

针对传统直接转矩控制运行时存在逆变器开关频率不恒定、转矩脉动大的问题,从六相电机空间矢量解耦特点入手,提出了一种转子磁链闭环的六相感应电机反推式空间矢量调制与直接转矩控制(space vector modulation and direct torque control,SVM-DTC)方法.首先,分析和建立了六相电机数学模型,并运用新虚拟电压平衡矢量来确定空间电压矢量脉宽调制(space voltage vector pulse width modulation,SVPWM)方案以便减小电机定子谐波电流;其次,应用反推算法设计转速反推控制器替代传统直接转矩控制中的转速PI控制器,应用转矩反推控制器与磁链反推控制器得到静止坐标系下的定子电压实际分量;最后,在Matlab/Simulink中进行系统的仿真验证.通过仿真与PI控制的改进DTC方法相对比可知,该控制方案下电机具有响应速度快、转矩脉动小、可调参数少和可改善定子电流波形等优点,并使逆变器工作在恒定开关频率下.     

异步电动机直接转矩控制仿真研究

根据直接转矩控制原理,在异步电动机数学模型的基础之上,利用MATLAB 6.1软件构造了一个异步电动机调速系统。较为详细地对仿真模型中的定子磁链观测器模块以及开关状态控制模块进行了描述,并简要说明了空间电压矢量作用于磁链,使得磁链矢量产生运动的原理。针对转矩脉动问题进行了深入分析,结合目前较为先进的有效电压矢量作用时间算法,给出了具体可行的解决方案。通过对某一具体参数的异步电动机进行仿真实验,得到电压、电流、转速、转矩以及磁链的仿真波形,同时给出了不同转矩脉动减小方案下的转矩波形对比,从而证明了所提出的方案在实现转矩脉动的减小方面的效果。     

电机控制中混合空间矢量脉冲宽度调制的分析与仿真

直接转矩控制利用选择电压矢量达到磁链和转矩的控制,而参考矢量的变化导致各个矢量的等效作用时间发生变化.传统的直接转矩控制在电机磁链脉动和电流脉动方面存在一定的缺陷.SVPWM电压型逆变器换向序列与定子磁链脉动有一定关系,本研究在混合空间矢量脉宽调制方法的基础上研究了不同换向序列的定子磁链均方根脉动大小,并根据脉动量最小的原则将每个磁链扇区分成5个不同的区域,每个不同区域通过采用不同的换向序列,从而极大的减少了磁链的脉动.通过逆变器仿真和快速傅立叶变换分析了交流电机在改进混合SVPWM下的电流仿真结果,并与常规方法进行比较,验证了上述方法的有效性,为进一步研究直接转矩的性能改善奠定了基础.     

基于DSP的PMSM系统的预测控制研究

研究了一种基于TMS320LF2407A为控制芯片的永磁同步电机(PMSM)调速系统,分析了其控制策略.将预测控制方法应用于PMSM的闭环控制,以固定频率采样定子电流,按电机模型计算出下一采样时刻逆变器的最优控制电压矢量,从而通过预测下一时刻实际定子电流去追踪下一时刻参考电流.与现有预测控制方法相比,该方法具有对PMSM模型的精度要求低、系统算法简单和鲁棒性强的特点.     

IPMSM定子电流最优控制策略仿真研究

针对内埋式永磁同步电动机(IPMSM)给出了d-q轴数学模型,分析了基于空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)的IPMSM定子电流最优控制策略.采用最大转矩/电流比(MTPA)和Open-loop Flux-weakening控制算法,给出其参考电流调节器、电流解耦控制器等模块的实现方法,并在Matlab/Simulink环境下构建了基于该控制策略IPMSM调速系统的仿真模型,并在此基础上进行了大量仿真研究.仿真结果表明,电流矢量的波形变化轨迹满足最优定子电流矢量轨迹的变化趋势,系统能够平稳运行,并具有较好的动、静态特性.     

基于SVPWM的永磁同步电机直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩、控制系统转矩和定子磁链的脉动问题，设计了基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略的永磁同步电机直接转矩控制.在每个控制周期内，计算出参考磁链和所估计磁链的偏差，选择相邻非零矢量和零矢量，并精确地计算出各自作用时间，然后利用线性组合法将其合成为新的电压矢量.在MATLAB/SIMULINK仿真环境下，对该控制系统进行了建模与仿真.仿真结果表明，该方法可以明显减小转矩和磁链脉动，具有更好的动、静态性能，而且响应速度快，运行平稳.     

考虑电压饱和的内置式永磁同步电机弱磁控制研究

电流控制器是内置式永磁同步电机驱动控制系统的核心部件,弱磁控制是保证永磁同步电机高速运行的重要手段,二者对提高系统性能起着关键性作用。将内置式永磁同步电机的弱磁控制算法与电流控制器的电压饱和现象进行综合考虑,设计了一种基于SVPWM的抗电压饱和的弱磁控制算法。该算法利用逆变器电压空间矢量控制的输入与输出的电压差对控制系统中的d轴电流进行调节,在实现弱磁控制的同时,有效抑制了电流控制器的电压饱和,提高了其动态响应能力。与常规弱磁算法的对比研究还表明,由于该算法扩大了逆变器直流侧电压的利用率,从而有效提高了恒功率区的转矩输出能力。     

电传动车辆轮毂电机恒转矩弱磁控制策略

为了实现电传动装甲车用轮毂电机的高性能控制,开展先进的矢量控制方案研究. 为了获得良好的转矩、转速动态性能,采用转矩控制模式,设计基于全阶滑模观测器的电磁转矩估计方法. 基速以下,驱动系统采用最大转矩电流比（MTPA）控制策略,当转速大于基速时,结合轮毂电机的控制需求,提出并设计新颖的恒转矩前馈结合电压反馈的电流补偿弱磁控制方案. 基于90 kW内置式永磁同步电机（IPMSM）开展实验研究. 结果表明,所设计的转矩观测器能够保证较高的观测精度,误差基本小于5 N·m;电机转矩的跟随性能较好,动态误差小于5%;电机能够由MTPA运行模式平滑过渡到弱磁模式,严格按照所规划的弱磁路线运行. 在运行过程中,轮毂电机的转矩控制性能良好,转速响应快,能够满足电传动车辆的控制需求.     

基于零矢量插入的矢量细分的PMSM直接转矩控制研究

依据永磁同步电机直接转矩控制理论,采用矢量细分的控制策略和SVPWM调制方法,将原6个电压矢量和6个磁链扇区细分成12个电压矢量和12个磁链扇区,并分析不同电压矢量在每个定子磁链扇区内对转矩的作用,在此基础上,引入零矢量的插入,提出新的电压矢量开关表,利用MATLAB软件进行仿真,理论分析和仿真结果表明这种控制策略可以在很大程度上减小转矩脉动,具有更好的动静态性能.     

永磁同步电机直接转矩控制不合理转矩脉动抑制研究

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统中的不合理转矩脉动现象,分析了电压矢量对电磁转矩的作用,给出了不合理转矩脉动产生的根源,由此提出了一种改进的开关表。这个开关表在一个扇区内可以使用6个有效电压矢量。仿真结果表明:文中提出的控制策略可以在定子磁链圆部分区域内有效减小转矩脉动。这为解决直接转矩控制中的转矩脉动提供了新的思路。     

永磁同步电机矢量控制系统研究

无论电机的转速高低和电机参数的大小，都可以通过计算交叉项得到准确的d、q轴电压给定值，从而准确地控制d、q轴电流,提高d、q轴电压控制精度.为此，根据永磁同步电机转子磁场定向的矢量控制理论，在分析传统控制方法存在问题的基础上，提出了一种在d、q轴电压控制方程式中引入交叉耦合项的改进的矢量控制方法,使控制系统在较宽的速度范围内能满足较高的速度控制精度要求，使永磁同步电机伺服系统可实现准确的位置、速度及转矩控制.利用所提出的控制方法，进行系统仿真研究，表明了所提出的控制策略的有效性.     

基于磁链估计的PMSM无传感器矢量控制

针对永磁同步电机的无传感器矢量控制,利用对磁链的估计,提出了一种转子位置、速度的估计方法.该方法通过测量的相电流和端电压估计电机的定子磁链,再利用定子磁链对估计位置进行校正.针对二阶多项式曲线拟合位置估计方法所存在的问题,又提出了引入锁相环结构来减小稳态估计误差.理论分析和仿真结果表明,所提出的永磁同步电机无速度传感器控制方法在低速和高速时都能精确辨识出转子的位置和速度,系统具有较好的鲁棒性和良好的动静态运行性能.