低转矩磁链脉动型电励磁同步电机直接转矩驱动系统的研究

电励磁同步电动机定子电感通常较小,转子阻尼绕组的存在使得电机暂态电感更小。若采用转矩及磁链滞环型直接转矩控制(基本DTC)策略电机电磁转矩及定子磁链脉动较大。针对电励磁同步电动机引入一种空间矢量调制型直接转矩控制(SVM-DTC)策略。它基于电励磁同步电动机中转矩角控制电磁转矩原理,利用空间电压矢量合成出最佳电压矢量实时补偿定子磁链矢量误差,以达到减小电动机在运行中电磁转矩及定子磁链脉动量之目的,同时又能基本维持开关频率恒定。仿真和实验结果证明,与基本DTC相比较,SVM-DTC电磁转矩和定子磁链脉动大幅度降低;电机起动电流峰值大大减小,稳态电流畸变较小;同时系统能够平稳地由恒转矩区过渡到弱磁区运行。     

并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统功率角线性控制策略

研究并实现了并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统。所提并列式混合励磁磁通切换电机拓扑在实现优良的磁场调节能力和故障灭磁能力的同时,避免了永磁体的短路和退磁。针对传统"调磁调压"控制策略动态能力差、电流谐波大以及直接转矩控制静态性能一般的不足,提出了功率角线性控制算法。该算法通过建立转矩与功率角的直接线性关系,在无电枢电流闭环环节的条件下,实现对功率角的直接线性调节,同时研究了能提高恒功率区域转矩输出能力的励磁电流调节方法。搭建了并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统实验平台,进行对比实验。实验结果表明,与直接转矩控制算法相比,采用功率角线性控制算法后电机转矩脉动、磁链纹波以及电流谐波含量均减小了,且采用该控制方法后,电机的动态性能良好。     

一种中高速区转矩优化的异步电机直接转矩控制算法EI北大核心CSCD

提出一种在异步电机基速内转矩性能优化的直接转矩控制(direct torque control,DTC)算法。该算法在中高速段采用连续定子磁链轨迹切换技术实现了各段定子磁链轨迹平滑切换。随着电机转子速度的升高,定子磁链轨迹依次从圆形、多边形及六边形连续与平滑地切换,算法具有电机转矩脉动小,电机转矩平稳等特点;在高速区段,给出一种非零电压矢量提前注入的控制方案,实现了减小转矩向下脉动,因此有效提高了转矩平均值与转矩平稳性。该DTC算法仅需在传统DTC结构中增加调节定子磁链和调节电压矢量作用时刻算法,既保留了传统DTC算法快速动态响应,以及对电机转子参数不敏感等特征,又确保控制系统较低的计算量要求。理论分析和实验结果都证明了该DTC算法的有效性和可行性。     

一种中高速区转矩优化的异步电机直接转矩控制算法

提出一种在异步电机基速内转矩性能优化的直接转矩控制(direct torque control,DTC)算法。该算法在中高速段采用连续定子磁链轨迹切换技术实现了各段定子磁链轨迹平滑切换。随着电机转子速度的升高,定子磁链轨迹依次从圆形、多边形及六边形连续与平滑地切换,算法具有电机转矩脉动小,电机转矩平稳等特点;在高速区段,给出一种非零电压矢量提前注入的控制方案,实现了减小转矩向下脉动,因此有效提高了转矩平均值与转矩平稳性。该DTC算法仅需在传统DTC结构中增加调节定子磁链和调节电压矢量作用时刻算法,既保留了传统DTC算法快速动态响应,以及对电机转子参数不敏感等特征,又确保控制系统较低的计算量要求。理论分析和实验结果都证明了该DTC算法的有效性和可行性。     

基于SVPWM的永磁同步电动机直接转矩控制

针对永磁同步电动机（PMSM）传统直接转矩控制（DTC）系统中磁链和转矩脉动大的问题,研究基于电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略的PMSM DTC.给出PMSM在αβ坐标系下的数学模型,然后结合SVPWM原理,在定子磁链Ψs幅值保持恒定的情况下,通过控制转子磁链Ψs和定子磁链Ψs间负载角δsm的增量△δsm来控制电磁转矩Te的增量△Te,从而达到控制电动机转速的目的.在Matlab/Simulink仿真环境下,对该控制系统进行了建模和仿真,与传统DTC系统比较,该方法具有更好的动、静态性能,定子两相电流的正弦度更好,磁链和转矩脉动明显减小.     

永磁同步电机低脉动直接转矩控制建模与仿真

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中转矩脉动过大的问题,基于电机的电磁转矩和转矩角之间的函数关系,建立了一种新的永磁同步电动机直接转矩控制数学模型.该模型通过控制转矩角实现正圆形定子磁链矢量轨迹,有效地减小转矩脉动;通过将转矩角增量直接映射为三相逆变器电子开关的导通时间,避免了磁链工作扇区判别以及电压空间矢量调制(SVM)技术中复杂的数学和逻辑计算.采用Matlab进行软件仿真表明,上述算法可以实现圆形定子磁链矢量轨迹,1N·m输出转矩时的转矩脉动不超过0.5%,在抑制转矩脉动、改善电机转子的动态性能方面具有良好的效果.     

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。     

永磁磁通切换电机转矩冲量平衡控制 优化切换控制策略

永磁磁通切换(FSPM)电机的转矩冲量平衡控制具有不受PI参数影响,能使电机达到最优动态性能的优点,适合应用在电机负载突变的动态调节过程中。然而,转矩冲量平衡控制与直接转矩控制(DTC)之间的常规切换模式导致电机的转速和转矩仍然需要DTC的重新调节才能收敛。该文提出两种优化切换控制策略,能够实现控制算法切换瞬间DTC中转速调节器或电压空间矢量选择表的输入修正,从而实现控制系统的快速收敛,减小二次调节时间。仿真结果和实验波形均验证了两种切换控制策略对转矩冲量平衡控制动态性能优化的正确性和有效性。     

不同极槽数配合的分立定子混合励磁磁通切换电机研究（英文）

混合励磁电机使用永磁体和励磁线圈共同作为励磁源,可以集成永磁电机高效率、高功率密度以及电励磁电机灵活调磁的优点。该文将研究一种分立定子混合励磁磁通切换电机,该电机的永磁体和励磁线圈均置于定子以省略电刷滑环,同时采用双定子结构以解决传统定子混合励磁电机的定子空间拥挤问题。该电机遵循磁通切换原理,静止励磁源产生的磁通被凸极转子调制,进而在电枢绕组上产生双极性交变磁链。该文将介绍该电机运行原理,并重点研究不同定转子极槽数配合的电机电磁性能,以说明该类型电机兼具高转矩密度和强调磁能力。此外,分析关键设计参数对电机转矩密度和调磁能力的影响,为电机设计提供指导。最后,制作并测试2台样机以完成实验研究。     

基于转矩角简化的异步电动机SVM-DTC研究

为了减小基本直接转矩控制(DTC)的磁链和转矩脉动,采用空间矢量调制(SVM)与直接转矩控制相结合(SVM-DTC)的方法。从直接转矩控制的基本原理出发,分析了SVM-DTC中目标电压矢量求取的关键点,提出了基于转矩角简化的目标电压矢量的求取方法,分析了SVM-DTC实现要解决的关键问题并给出了解决方法。仿真与实验结果表明,与基本DTC相比,采用基于转矩角简化的SVM-DTC可以大大减小电机磁链和转矩脉动,有效提高异步电动机系统的动、静态性能。     

永磁同步电动机直接转矩控制方法的比较研究

提出一种用于永磁同步电动机的基于磁链误差矢量补偿的直接转矩控制（EFVC—DTC）策略，给出了磁链误差矢量的估计算法，并将该控制策略下的稳态和动态运行性能与常规DTC进行比较。仿真及实验结果表明EFVC—DTC可以使电力开关器件工作在基本固定的频率上，磁链和转矩脉动显著减小，比常规DTC具有更优越的稳态性能，而动态转矩响应几乎与常规DTC相同。     

凸极式永磁无刷直流电机直接转矩控制研究

提出并分析研究了一种凸极式永磁无刷直流电机定子磁链幅值不控型直接转矩控制策略。结合凸极式永磁无刷直流电机及其两相导通工作特点,全面建立起两相导通时电压矢量对电磁转矩控制理论。采用转矩单环控制,根据转矩滞环比较输出和定子磁链位置给出所施加的电压矢量,实现转矩的快速控制。推导出两相静止坐标系下电磁转矩计算模型,并针对实际无刷电机转子反电势既非理想梯形波,又非正弦波的情况,提出采用查表方式获得转矩观测所必需的转子反电势和转子磁链方法。实验结果表明,所提控制方案具有快速的动态响应和良好的稳态性能。     

永磁同步发电系统中转矩和磁链精确线性化解耦控制

为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为状态变量的永磁同步发电机仿射非线性模型。然后以该非线性模型为基础,结合输入输出线性化理论推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为输出变量的定子电压矢量给定数学模型。根据定子磁链幅值平方和电磁转矩跟踪控制要求,设计出线性化后系统输入控制变量形式,并据此进一步计算出定子电压参考矢量。最后利用空间电压矢量调制(space voltage vector modulation,SVVM),实现永磁同步发电机定子磁链幅值和电磁转矩控制的动态解耦。实验结果表明,采用该文提出的新型控制策略发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能,转矩及电流脉动较小,直流输出电压控制迅速而平稳。     

基于模糊逻辑的永磁同步电动机直接转矩控制

对永磁同步电动机直接转矩控制系统特性进行了深入分析 ,对其动、静态特性的改善进行了深入研究。以提高系统响应速度和减小转矩脉动为目标引入了模糊逻辑思想 ,将定子磁链误差、转矩误差和磁链角度进行了合理的模糊分级 ,以利准确选择电压空间矢量 ,改善磁链、转矩的平稳性及快速性。将定子磁链角度进行映射处理 ,以减少模糊控制规则数 ,缩短控制计算时间 ,加快响应速度。仿真结果表明 ,这种根据永磁同步电动机本身特性建立的模糊直接转矩控制策略能获得比常规直接转矩控制更优越的运行性能     

基于空间矢量调制的异步电机直接转差线性控制(英文)

由于直接转矩控制策略对定子磁链和电磁转矩采取非线性滞环控制,电机的电磁转矩、磁链幅值、相电流存在稳态误差。该文提出基于空间矢量调制的异步电机直接转差线性控制策略(direct slip linear control based on space vector modulation,DSLC-SVM)。该策略不含坐标变换,无电流环,只需辨识定子磁链。与传统直接转矩控制策略相比,由于对转差进行直接线性控制,DSLC-SVM策略可以减小转矩和磁链误差,降低相电流的总谐波失真(total harmonic distortion,THD)。比较了2种控制策略改变转差的能力,通过对比实验,验证了该文所提算法的正确性和可行性。     

一种基于空间矢量调制的永磁同步电动机新型直接转矩控制方案

针对永磁同步电动机(PMSM)的传统直接转矩控制(DTC)中存在的磁链转矩脉动大和开关频率不恒定等问题,分析了直接转矩控制中影响磁链和转矩增量大小的因素,在建立定子磁链坐标系下永磁同步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于空间矢量调制(SVM)的新型DTC方法,该方法利用定子电压在定子磁链坐标轴上的分量控制电动机的磁链和转矩,再结合空间矢量调制方法控制逆变器运行。仿真和实验结果证明了这种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法可以有效地减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。     

考虑三次谐波转矩的双五相永磁同步电机串联系统直接转矩控制研究

针对反电动势非正弦的2台五相永磁同步电机串联驱动系统提出一种3次谐波转矩补偿型直接转矩控制策略。首先通过坐标变换建立了考虑3谐波转矩的双五相PMSM串联系统的数学模型,基于电压矢量对转矩的控制关系,分别在2个子空间计算定子磁链增量的期望值;然后根据2台电机定子电压方程,计算出2个平面内电压矢量参考值,并提出一种占空比调制型空间矢量调制算法;最后,通过仿真与实验验证了所提控制算法的可行性。     

永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动和磁链纹波大的问题,提出一种改进的模型预测直接转矩控制方法。在两相静止坐标系下,依据无差拍控制理论计算出使电磁转矩和定子磁链在下一周期达到给定值的期望电压矢量。通过引入虚拟电压矢量将电压矢量空间划分成13个扇区,根据期望电压矢量所在扇区位置选取相应的实际电压矢量,可选取的实际电压矢量由传统的8个电压矢量扩展为14个电压矢量。该方法具有虚拟电压矢量占空比固定、调制简单以及运算次数少的优点。对直接转矩控制、传统的模型预测直接转矩控制以及改进的模型预测直接转矩控制进行仿真对比,结果表明,改进的模型预测控制方法能有效地抑制转矩脉动和磁链纹波,减小定子电流畸变率,提高系统的鲁棒性。