模糊控制在异步电机交流调速系统中的应用

针对传统直接转矩控制策略的缺陷,在分析异步电机直接转矩工作原理上提出了一种新的控制方案:引入模糊控制器代替传统的磁链、转矩控制器,采用模糊规则表取代原有开关矢量表。仿真实验和结果表明,该方法与传统直接转矩控制方案相比,减小了转矩脉动和电流畸变,控制性能得到了较好提高。     

基于开关序列的永磁同步电机模型预测磁链控制

为了消除传统的模型预测转矩控制(Model predictive torque control,MPTC)算法中的权重因子,减小计算量并提高稳态控制精度,本文提出了一种基于开关序列的永磁同步电机模型预测磁链控制(Model predictive flux control- switching sequence,MPFC-SS)算法。首先,通过分析电磁转矩和磁链的关系,将对转矩和定子磁链幅值的控制等效转换为对d、q轴磁链的控制,避免了权重因子的设计;其次,采用定子磁链无差拍预测控制计算所需的参考电压矢量,并根据其所在扇区选择对应开关序列;然后,基于磁链无差拍预测控制原则,计算开关序列中基本矢量的最优作用时间,有效减小电流谐波和转矩脉动,实现定子磁链的准确跟踪。最后,对传统MPTC和所提算法进行了实验对比研究,结果表明：所提算法具有计算量小、电磁转矩脉动小、电流谐波含量低等优点。     

永磁同步电机模糊自适应变开关次数权重系数模型预测转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)传统模型预测转矩控制(MPTC)中逆变器开关频率较高的问题,提出将减小开关次数也作为成本函数控制目标之一,构建包括定子磁链控制、转矩控制和开关次数控制在内的多目标成本函数,通过搜索法确定了开关次数权重系数。提出自适应变权重系数控制策略:系统动态下,将开关次数权重系数设置为零,静态下,使用固定的稳态开关次数权重系数,并同时采用搜索法确定稳态开关次数权重系数。进一步提出模糊自适应变权重系数控制策略,可根据电机运行状态,采用模糊控制动态输出更合理的稳态开关次数权重系数。仿真结果表明:考虑开关次数控制的成本函数能有效减小平均开关频率。与固定权重系数的成本函数相比,自适应变权重系数的成本函数可在相同平均开关频率下降低磁链和转矩脉动。模糊自适应变权重系数的成本函数可进一步降低逆变器平均开关频率,有效抑制转矩与磁链脉动。     

基于定子磁链滑模观测器的异步电机空间矢量调制直接转矩控制

针对异步电机直接转矩控制,设计了一种基于滑模控制理论的定子磁链自适应滑模观测器,它以定子电流和磁链为状态变量,利用实际电流与观测电流的误差构成滑模面,并将状态开关信号,输入到电流、磁链状态方程,对电流、磁链观测进行校正,此外通过一个由李亚普洛夫函数附加关系式完成对转子角速度的辨识。为降低系统低速稳态运行时的转矩脉动且保证瞬态运行时转矩的快速响应,在传统直接转矩控制基础上,使用占空比技术,实时计算电压矢量减小转矩误差所需的脉宽,实现对转矩的无差控制,该方法在保证系统响应速度的同时减小了系统平均转矩脉动。实验结果表明,定子磁链滑模观测器观测精度较高,速度辨识过程响应较快、精度较高,新转矩控制方法充分利用了功率器件开关频率,在低速时获得了相对圆形磁链轨迹更小的转矩脉动。     

基于矢量细分的异步电机直接转矩控制研究

传统异步电机直接转矩控制多采用六边形磁链控制或六区间的圆形磁链控制,容易造成转矩和磁链脉动过大,限制了其实用范围。针对此缺陷,本文采用矢量细分的方法,将传统的六电压矢量和六扇区细分为十二电压矢量和十二个扇区,制定了相应的矢量开关表,并通过MATLAB对其进行了仿真实验。仿真结果表明,基于矢量细分的异步电机直接转矩控制能够有效改善磁链轨迹,减小转矩脉动,提高系统控制性能。     

容错型混合励磁磁通切换电机的模型预测控制

为了提高电机驱动系统的带故障运行性能,实现电机的最小铜耗容错运行,提出一种基于模型预测控制算法的容错型混合励磁磁通切换(FTHEFS)电机容错控制方法。以1台6/13极FTHEFS电机为控制对象,针对电机单相绕组断路故障,基于三相四桥臂逆变器拓扑,分别对模型预测转矩控制和无差拍模型预测磁链控制算法下的最小铜耗容错控制方法进行研究分析,并对所提容错控制方法的可行性和有效性进行验证。研究结果表明:两种控制方法均能使故障前后转矩、转速和定子磁链保持不变,同时降低故障后的电机铜耗,保证系统稳定运行。与模型预测转矩控制相比,无差拍模型预测磁链容错控制能够在降低开关频率的同时减小故障前后的磁链脉动。     

模糊占空比调制永磁同步电机模型预测转矩控制

传统模型预测转矩控制(MPTC)电压矢量作用于整个采样周期,会造成较大的磁链和转矩脉动。因此,提出模糊占空比调制永磁同步电机MPTC,采用MPTC选择施加的电压矢量,采用模糊控制确定电压矢量占空比。仿真表明模糊占空比调制MPTC系统运行良好。与传统MPTC、磁链和转矩无差拍模型预测控制以及磁链和转矩无差拍控制占空比调制相比,模糊占空比调制MPTC可减小稳态转矩脉动均方根误差（RMSE）、磁链脉动RMSE均值及定子电流总谐波失真（THD）。由于降低了磁链和转矩脉动,MPTC更多地选择零电压矢量,因此虽然采用占空比调制,平均开关频率反而有所减小。     

传统异步电机直接转矩控制改进及仿真

为了克服传统电压-电流型磁链观测方法所存在的积分初始值与直流误差问题和减小传统直接转矩控制磁链脉动,启动过程电流过大,采用了双低通滤波器定子磁链观测器法代替传统磁链观测器,将6扇区变为12扇区,并将定子电流和磁链幅值进行限制,采用Matlab进行了仿真。仿真结果表明,磁链轨迹、转速及转矩脉动明显变小,异步电机三相定子电流波形更加圆滑,更加接近于正弦波形。结论是转矩、转速响应速度较快而且平稳,采用双低通滤波器法外加扇区细分和磁链、电流幅值控制确实可改善控制系统动静态性能。     

异步电机模型预测直接转矩控制方法

针对传统直接转矩控制存在转矩和定子磁链脉动大的问题,给出一种新颖的模型预测直接转矩控制方法。在逆变器驱动异步电机模型基础上建立了离散时间内部预测模型,以转矩和磁链偏差平方和作为价值函数,并根据该价值函数对每个开关矢量作用时的偏差平方和进行在线评估,选择使价值函数最小的电压矢量,也就是最优电压矢量作用于逆变器。仿真结果表明,本文所给出的模型预测直接转矩控制方法相比于传统的直接转矩控制,能够有效降低转矩和磁链脉动,减小电流谐波畸变,同时继承了传统直接转矩的快速响应特性。     

无刷直流电机直接转矩控制系统的研究

直接转矩控制是一种高性能的电机控制方法,它能实现转矩的快速响应,并且能有效的减小转矩脉动,目前已经成熟的应用在三相异步电机和永磁同步电机上。文章利用在两相静止坐标系中转子磁链分量对转子位置角的变化率与定子电流分量的乘积来计算无刷直流电机的电磁转矩;对开关管采用120°导通时的空间电压矢量进行了定义,并根据此定义制定开关表。仿真和试验证明,将直接转矩控制应用于无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)上,同样能够实现转矩响应快,转矩脉动小的控制性能。     

永磁同步电机模糊代价函数预测转矩控制

针对永磁同步电机有限集直接转矩模型预测代价函数中权重系数不易设计的问题,提出了模糊控制调节权重系数的新方法.传统代价函数中权重系数为固定数值时,根据电机的磁链、转矩和d-q轴电流的特点,得到电机磁链与id、转矩与iq变化的相关性.结合模糊控制理论,给出了转矩预测中转矩和磁链作为控制目标时,权重系数的设计规则.通过定子的...     

基于定子磁链规划的异步电机最优效率控制

针对异步电机效率优化问题,提出了在直接转矩控制下采用定子磁链规划的最优效率控制方法。基于电机的损耗模型,通过效率优化算法在线检测计算各个定子磁链值对应的功率损耗并进行在线搜索,寻求消耗功率最小的定子磁链值。仿真结果表明该方法能够减小异步电机轻负载时的输入功率,明显提高电机在轻负载情况下的稳态运行效率,同时保持较好的转矩动态性能,并且收敛速度较快。     

感应电机磁链与转矩无差拍控制

为了降低感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统的转矩脉动、进一步减小磁链脉动,提出一种磁链和转矩无差拍控制策略。仿真结果表明：磁链和转矩无差拍控制下,感应电机系统运行良好。与MPTC相比,所提策略的转矩脉动均方根差（RMSE）降低87.84%,磁链脉动RMSE降低97.83%,电流总谐波失真（THD）降低94.21%。与转矩无差拍模型预测控制相比,所提策略的转矩脉动略有增大,但磁链脉动RMSE降低96.77%,电流THD降低90.03%。实时性试验结果表明：磁链和转矩无差拍控制计算简单,实时性好,计算耗时为MPTC的4.79%、转矩无差拍模型预测控制的5.29%。     

利用定子磁链检测器的异步电机直接转矩控制系统调速方案

直接转矩控制广泛应用于异步电机调速系统中,但其磁链模型中积分环节迟滞偏移较大,以致转矩和定子电流都含有很强的脉动分量。提出了三电平供电定子磁链全速检测的异步电机直接转矩控制系统调速方案,通过在定子磁链观测模型中加装高通滤波器和低通滤波器,实现对定子磁链和转矩的全速跟踪,有效地改善了异步电机直接转矩控制系统的低速运行状况,并通过仿真验证了方案的可行性和有效性。     

基于模糊控制的动态权重系数表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制系统

传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)未考虑减小开关次数,造成平均开关频率较高。通过将减小开关次数作为表贴式永磁同步电机(SPMSM)MPTC的控制目标之一,设计了开关次数权重系数,提出了一种基于模糊控制的动态权重系数MPTC方法。分析了电机转矩的不同对成本函数开关次数权重系数作用效果的影响,引入模糊控制,根据系统状态信息实时调节成本函数开关次数的权重系数。仿真结果表明,与开关次数权重系数固定的成本函数相比,所提方法进一步降低了平均开关频率,同时抑制了系统转矩脉动与磁链脉动。     

无刷双馈电机模糊直接转矩控制系统的研究

将模糊控制引入到无刷双馈电机（BDFM）的直接转矩控制（DTC）系统中,利用Matlab/simulink建立了仿真模型,同时对无刷双馈电机的模糊控制策略与传统的直接转矩控制策略进行了比较,在很大程度上减少了转矩和磁链的脉动,提高了电机运行控制的准确性。     

采用定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统

为解决异步电动机直接转矩控制(direct torque control,DTC)中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统。其中定子电阻采用模糊神经网络进行辨识;电机转速采用基于转子磁链的模型参考自适应系统(model reference adaptive sys-tem,MRAS)法进行估计;同时采用三输入单输出的模糊控制器调节脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号占空比的异步电动机直接转矩控制的策略,三输入变量为转矩误差、磁链幅值误差和磁通角。此策略即在传统异步电动机直接转矩控制的基础上,用模糊控制器代替传统DTC中的滞环比较器和空间电压矢量状态选择器来细分控制规则,最后控制逆变器的开关,以减小低速时转矩和磁链脉动,提高系统转矩响应速度。仿真结果表明该系统可减小转矩和磁链脉动,提高系统的鲁棒性和自适应性,改善系统的动、静态品质。     

异步电机矢量控制系统的设计与实现

以矢量控制思想为基础,以异步电机磁通和转矩独立控制为目标,以DSP为控制核心,在磁链开环作用下,建立转矩电流、励磁电流分量为控制内环,以转速为控制外环的双闭环异步电机矢量控制系统,实现异步电机无级调速。经实验证明,该系统跟随性、动态性及调速性有较大提高。     

基于优化PWM的定子磁链轨迹跟踪控制研究

在异步电机的高性能控制方案中,为了降低开关损耗,采用优化脉宽调制(PWM)实现低开关频率下较小的电流谐波畸变。但在调制模式频繁切换时,优化PWM会产生电流和转矩冲击。因此,研究了将优化脉冲在线移位的闭环定子磁链轨迹跟踪控制方法,提出了由基于自控电机的降阶观测器与电机电流模型观测器组成的双观测器模型,实现了基波分量观测。结合电流谐波最小脉宽调制（CHMPWM）开关角,利用其重构参考磁链与实际磁链的差值,实现定子磁链轨迹跟踪。提出了无差拍下修正开关角小于2时的脉冲模式调整方案,消除了系统的动态调制误差,实现了低开关频率下异步电机的高性能控制。在开关频率为300 Hz以下的NPC型三电平逆变器上的仿真和试验证明了定子磁链轨迹跟踪控制策略的有效性。     

一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法

针对异步电动机直接转矩控制系统低速时转矩脉动大,定子磁链内陷和电流畸变等问题,提出了一些改进措施.针对U-I模型计算磁链时直流分量造成积分漂移问题,采用具有幅值补偿环节的改进积分器算法取代纯积分环节克服积分漂移;针对传统的6区段电压矢量选择表中当定子磁链处于区段分界线附近控制性能差和未能充分利用电压矢量等缺点,采用细分优化的12区段选择电压矢量开关表来代替传统6区段电压矢量表,构成一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法.仿真结果表明该方法可以明显改善磁链轨迹和转矩脉动,提高了控制系统的性能.