基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制研究综述

滑模控制技术,作为一种特殊的非线性控制策略,具有响应速度快、对参数变化及扰动灵敏和实现简单等优点,已逐步应用于电机与电力系统控制和航空航天等领域。随着永磁同步电机的广泛应用和变频调速技术的迅猛发展,基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制技术已取得了一些有价值的研究成果。但滑模变结构控制技术不可避免会带来系统抖振问题,而传统永磁同步电机直接转矩控制系统又存在控制系统转矩脉动大、低速性能较差等问题,如何同时解决这些问题,提高系统的综合控制性能已成为研究热点。从滑模变结构控制理论研究方向出发,结合永磁同步电机直接转矩控制系统结构来分析滑模控制技术在此控制系统中的研究进展,并进行总结与展望,对工程实际应用具有重要的指导意义。     

PMSM直接转矩控制调速系统的研究现状与发展前景

异步电机直接转矩控制 (DTC)技术是继矢量变换控制之后在交流调速领域里出现的一种新型变频调速技术 ,近年来人们开始逐渐尝试将其应用于同步电机中。本文详细介绍了直接转矩控制技术在永磁同步电机 (PMSM)调速系统中的应用现状 ,讨论了该技术中的几个关键性问题 ,并分析了其今后的发展方向     

扇区细分和占空比控制相结合的永磁同步电机直接转矩控制

传统永磁同步电机直接转矩控制系统存在磁链控制不对称、转矩脉动大等问题,该文在分析传统直接转矩控制中磁链和转矩运行轨迹及脉动的基础上,提出了一种把扇区细分和占空比控制相结合的新型永磁同步电机直接转矩控制方法。该方法将传统的6个扇区细分成18个扇区,并根据转矩误差计算出所选择电压矢量在整个采样周期中的占空比,实时调整有效电压矢量的作用时间。实验结果证明该结合扇区细分和占空比控制技术的新型永磁同步电机直接转矩控制方法与传统直接转矩控制相比,能够有效改善磁链轨迹,减小转矩脉动,改善传统直接转矩控制系统性能。     

基于自抗扰控制技术的PMSM-DTC控制

针对传统的永磁同步电机直接转矩控制(DTC)系统抗干扰性差、开关频率不稳定以及磁链脉动大的问题,在基于开关表的直接转矩控制方法上进行改进,引进空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)和自抗扰控制技术(ADRC)。仿真结果显示:加入了自抗扰控制器以及空间电压矢量脉宽调制技术的永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动明显减小,系统抗干扰性增强,开关频率更加稳定。     

新型面装式永磁同步电机高性能控制技术

通过对面装式永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制技术基本原理的对比分析,提出一种二者相结合的新型高性能控制技术。类似于矢量控制,其基本思想是对定子电流矢量进行解耦控制;类似于直接转矩控制,采用Bang-Bang控制器,通过选取合适的空间电压矢量来对定子电流励磁分量和转矩分量进行滞环调节,进而获得优异的转矩动态响应。该技术继承了矢量控制和直接转矩控制的优点并摒弃了各自的某些缺点,通过对三种控制技术仿真对比,表明基于该新型控制技术的面装式永磁同步电机控制系统静、动态性能优异,结构简单,计算量小,鲁棒性强。     

永磁同步电机控制策略研究

永磁同步电机与其他类型的电机相比,具有内部结构简单、功率密度较高、散热性能好和运行效率高等优点,并且随着稀土材料、控制技术、制造工艺水平的发展,永磁同步电机引起全世界范围的关注热潮,介绍了永磁同步电机发展背景、国内外现状、基本结构和分类,重点对永磁同步电机控制策略进行分析,包括矢量控制、直接转矩控制和控制算法融合技术,并对永磁同步电机控制策略的发展趋进行了展望。     

永磁同步电机直接转矩控制理论基础与仿真研究

在永磁同步电机直接转矩控制原理的基础上，分析了在永磁同步电机与异步电机中实施直接转矩控制的异同，并针对永磁同步电机进行了仿真研究，结果表明该方法是永磁同步电机的一种高性能控制方式。     

永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。     

永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动较大的问题,提出磁链和转矩无差拍控制。建立了基于定子磁链坐标系的永磁同步电机磁链与转矩变化量简化计算模型,验证了简化模型的可行性,给出了基于简化模型的磁链和转矩无差拍控制计算过程,并采用空间矢量调制技术(DB-SVM)与模型预测控制技术(DB-MPC)实现无差拍控制。为了降低开关频率,提出一种将空间矢量调制与模型预测控制相结合来实现无差拍控制的方法。仿真结果表明:该方法可在保证系统良好运行同时,有效降低开关损耗与转矩脉动。     

永磁同步电机直接转矩控制的磁链观测研究

对永磁同步电机直接转矩控制中磁链观测这一关键技术进行了研究,设计了一种新型磁链观测器——非线性正交反馈补偿磁链观测器,分析了其在永磁同步电机直接转矩控制中的优势,建立了基于Simulink（Matlab）软件的永磁同步电机直接转矩控制仿真模型,对所提出的磁链观测方案进行了仿真分析,仿真结果验证了该方案的可行性。     

空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制

提出一种基于空间电压矢量调制的表贴式永磁同步电机直接转矩控制方法.基于表贴式永磁同步电机的数学模型,通过计算在一个控制周期内能同时精确补偿转矩误差和磁链误差的空间电压矢量,得出基于磁链与转矩的无差拍控制方法.相对于传统的永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法能够明显减小磁链与转矩脉动,并且保持了传统直接转矩控制中转矩动态响应快的优点.不同于传统的永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法由于使用了空间电压矢量调制,系统在不同工况下具有恒定的开关频率.仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性和可行性.     

面装式永磁同步电机电流矢量直接控制技术

对电机有效控制的关键是对电磁转矩的有效控制.通过对永磁同步电机传统矢量控制和直接转矩控制基本原理的对比分析,提出一种面装式永磁同步电机(surfacemounted permanent magnet synchronous motor,SPMSM)电流矢量直接控制技术.类似于传统矢量控制,其基本思想是对定子电流矢量幅值和相位的控制;类似于直接转矩控制,该技术无需通过旋转坐标变换对定子电流进行解耦,在两相静止坐标系下进行参数计算,采用Bang-Bang控制器,通过选取合适的空间电压矢量来对定子电流矢量幅值和相位进行滞环调节,进而获得优异的转矩动态响应.仿真结果表明,基于该控制技术的面装式永磁同步电机控制系统静、动态性能优异,计算量小,对电机参数不敏感,鲁棒性强.     

基于模糊控制调节电压矢量作用时间策略的永磁同步电机直接转矩控制仿真研究

讨论了永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动问题，针对永磁同步电机直接转矩控制存在较大脉动转矩的缺点，提出了一种模糊调节电压矢量作用时间的永磁同步电机直接转矩控制策略。即在常规永磁同步电机直接转矩控制系统的基础上，根据转矩偏差和转矩偏差的变化率，模糊调节电压矢量作用时间，以减小转矩脉动。仿真结果表明基于模糊调节电压矢量作用时间策略的永磁同步电机直接转矩控制的脉动转矩大大地减小。     

基于模糊零矢量永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中的转矩脉动问题,对传统直接转矩控制中产生转矩脉动的机理、零矢量在永磁同步电机直接转矩控制中的作用进行了详细分析.通过采用带零矢量的模糊控制器代替传统的滞环比较器,构建了一种基于模糊零矢量的永磁电机直接转矩控制方法,实现了永磁同步电机磁链和转矩的协同控制,将磁链偏差和转矩偏差进行合理的模糊分级,有效地抑制了转矩脉动,同时保持了直接转矩控制的响应速度快和鲁棒性强的优点.仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性.     

基于自抗扰技术的永磁同步电机直接转矩控制

永磁同步电机是一个强耦合的非线性系统.研究了永磁同步电机的调速控制问题.针对永磁同步电机特点,结合自抗扰技术与直接转矩控制方案,设计了基于自抗扰技术的永磁同步电机直接转矩控制系统.仿真结果表明,该控制系统具有比PI控制方案更优的动态性能,并且在不同参考转速给定下系统具有更好的适应性.     

永磁同步电动机一种新型直接转矩控制技术

针对永磁同步电动机传动系统的直接转矩控制技术进行研究,提出一种新型控制方案。该控制方案采用砰砰滞环调节器与电压矢量查询表的方式直接对永磁同步电动机定子电流的激磁电流分量和转矩电流分量进行闭环控制,电流控制更为直接,并且可以容易实现永磁同步电动机的最大转矩电流比控制。文章采用MATLAB仿真软件对该控制技术进行仿真,仿真结果表明了该控制方法对定子电流控制的有效性,也表明系统具有良好的动态性能。最后构建了以数字信号处理器TMS320LF2407为核心的永磁同步电机调速试验系统,验证了该方法的有效性。     

永磁同步电动机定子磁链扇区细分控制分析

直接转矩控制具有控制结构简单、鲁棒性强优点,广泛应用于各领域的永磁同步电机控制中,但直接转矩控制中两电压矢量快速切换导致定子磁链波动较大,严重影响了电机输出转矩性能。基于定子磁链细分思想,提出十八扇区细分的三相永磁同步电机空间矢量直接转矩控制方案。研究表明,改进的SVM-DTC控制方法可以有效抑制转矩脉动、稳定转速和转矩,提升了永磁同步电机的转速性能。     

基于定子磁链降阶状态观测的永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定的缺点。文中提出了一种无差拍的永磁同步电机直接转矩控制方案。在一个控制周期内同时精确补偿了给定磁链幅值与实际磁链幅值、给定转矩幅值与实际转矩幅值的误差,实现了磁链与转矩的无差拍控制。为解决永磁同步电机直接转矩控制系统需要转子的初始位置信息以确定定子磁链的初始值这一问题,本文通过构造定子磁链降阶观测器的方法消除初始磁链误差,使永磁同步电机直接转矩控制系统的运行不依赖转子初始位置信息。最后提出了一种适宜于无差拍直接转矩控制算法和定子磁链降阶观测器的基于转子磁链的转速辨识方法。使整个系统实现无速度传感器运行。     

一种用于电动汽车的永磁同步电机直接转矩控制的简化方法

针对电动汽车的永磁同步电机直接转矩控制问题,研究了相关的电机运行过程.由于传统同步电机发电制动的过程具有减小转矩的特点,这是直接转矩控制的一个重要部分,因此,在分析一般直接转矩控制原理基础上,提出了一种适用于电动汽车的将直接转矩控制与传统发电制动相结合的方法,从而简化了永磁电机直接转矩控制过程,数学分析和仿真的结果说明该方法是有效的.     

一种新颖的永磁同步电动机直接转矩控制策略

分析了永磁同步电动机直接转矩控制理论及零电压矢量对永磁同步电机的作用,给出了当永磁同步电动机直接转矩控制系统采用两点式滞环比较器控制转矩时,不能应用零电压矢量的根本原因,并且在此基础上得出了可以应用零电压矢量的永磁同步电机直接转矩控制系统开关表.理论分析和仿真结果表明,这种控制策略有效利用了零电压矢量,减小了开关动作次数以及开关频率,具有迅速的转矩响应.