实现感应电机宽范围最大转矩控制的电流优化策略

针对广泛应用于数控机床主轴驱动系统中的交流感应电机,提出了一种新的宽范围运行的电流优化控制策略。根据感应电机在不同速段的转矩特性,充分考虑逆变器的输出电压限制、电机本体的电流约束条件及最大转差频率限制,以输出最大转矩为目标,得出了全速范围内的最优电流控制轨迹和感应电机宽范围转矩输出最大化的电流优化分配指导原则。在此基础上,设计了一种工程实现算法,依据电机实际运行的状态变量实现恒转矩区、恒功率区与恒电压区的快速平滑过渡,完成了对最优电流控制轨迹的逼近。实验结果证明了提出方法的有效性,可以实现感应电机宽范围运行的最大转矩输出,并且使系统具有较快的动态响应性能。     

内置式永磁同步电机弱磁调速控制

在对内置式永磁同步电机数学模型深入研究基础上,提出了一种最优弱磁路径控制策略,该控制策略是基于由直轴电流Id和交轴电流Iq所构成的状态空间,以最大电流曲线、最大磁链曲线和最小磁链转矩比曲线为边界而提出的一种最优弱磁路径。该控制策略以实现在电机任何转速下输出力矩范围最大化和电机电枢电流最小化为目标,指出了电机在各种转速下的力矩控制方法,充分挖掘电机的自身潜能,有效保证高速高精型数控机床的加工运行。仿真和实验研究表明,该控制策略可以大大提高电机的调速范围,同时保证转矩有良好的可控性。     

基于开关角多维优化的SRM转矩脉动控制

提出一种基于不同电流和速度的开关角度多维优化转矩脉动系数的控制策略,实现了开关磁阻电动机最小转矩脉动控制,同时保证系统的最大输出效率和最大输出转矩.建立非线性Simulink驱动模型,分析不同电流和速度下不同开关角对电机转矩特性的影响,进行多维优化最小转矩脉动特性.模拟和实验表明,该多维优化控制策略提高了输出效率,有效地抑制了电机转矩脉动,从而保证了驱动系统良好的动态特性.     

变工况下感应电机全速域效率优化控制研究

为了进一步降低感应电机在变工况运行条件下的电能损耗,提出了一种基于模型法的全速域节能运行控制策略。该策略在考虑漏感影响的损耗模型基础上,建立可控损耗受转速与电流影响的机理关系,并对感应电机在全速域范围运行的转速变化进行区域划分,利用库恩卡克条件确定在不同速度划分区域运行负载波动时的最优节能控制策略;在弱磁区利用电流轨迹图对励磁电流和转矩电流进行合理分配来提高感应电机最大转矩。仿真分析表明,所提出的节能控制策略能够有效提高感应电机的运行效率,并提高弱磁区的最大输出转矩,使系统达到最佳运行状态。     

永磁同步电机宽范围最大转矩控制

提出一种永磁同步电机新的宽范围弱磁控制策略,根据电机在不同转速段运行时的转矩特性,考虑逆变器的输出电压能力及电机的电流约束条件,以输出最大转矩为目标,分析得出全速范围内的电流矢量控制算法。该方法将全速段分为四个运行区间,可实现恒转矩运行与弱磁控制的快速平滑过渡,使系统在额定转速以下具有恒转矩输出,在高速运行时实现恒功率特性。仿真及实验结果表明,提出的方法可有效拓宽电机的转速运行范围,具有较快的动态响应性能。     

永磁同步电机转矩角闭环控制策略研究

车用内嵌式永磁同步电机运行性能受到电机参数及控制器输出能力的限制.为了提高永磁同步电机单位电流输出转矩的能力以及对电机参数的鲁棒性,该文提出了一种转矩角闭环的最大转矩电流比控制策略.该策略通过永磁同步电机的数学模型推导出在同步dq轴系下以定子电压、电流为变量的电磁转矩方程,并以此为依据构建出满足最大转矩电流比的转矩角β的闭环控制系统,摆脱了永磁同步电机最大转矩电流比控制对电机参数的依赖,提高了控制准确性.仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

感应电机宽范围调速时电流分配策略研究

为了实现感应电机的宽范围调速,针对弱磁控制的关键问题,依据电机在3个不同速度区段的电压、电流、转矩特性,通过严格的数学推导,提出了一种新的电流分配方法,该方法同时认定,励磁电流的参考值和转矩电流的限幅值只与恒转矩区的电流分配有关,无需电机参数,具有较高参数鲁棒性。在全数字感应电机交流主轴驱动系统上实现了算法。实验结果表明,该方法有效提高了弱磁区的电流调节性能,能够增大输出转矩,加快速度响应。     

电动汽车电驱动系统高速区快响应控制策略

电动汽车电驱动系统要求宽调速范围内转矩响应迅速,同时要有较高的效率.本文首先结合汽车典型循环工况,分析了电动汽车行驶过程中电动机的工作特点,给出了一种基于损耗模型的感应电机效率优化方法,并探讨了其在基频以上的最优磁通选择限制;然后在分析优化运行对感应电机动态响应速度影响的基础上,提出一种适用于基频以上的快速转矩响应控制策略,根据动态过程中电压限制的偏移调整分配电机的励磁和转矩电流给定,突破了基于稳态分析的最大转矩控制策略在分析和解决动态过程转矩输出能力问题时的局限性;并以TMS320LF2407A DSP为控制核心组建了实验系统.仿真和实验结果表明,提出的控制策略可在动态中提供较大的转矩输出,减小了采用效率优化控制对电动汽车高速运行时动态响应速度的影响.     

基于矢量控制的感应电机弱磁控制算法研究

变频调速控制系统要求电机具有宽范围的恒功率弱磁调速能力,并能输出较大的转矩。提出一种感应电动机弱磁状态下励磁电流和转矩电流轨迹控制的新方法。在满足电机和驱动器最大电压和电流约束条件的前提下,对电机励磁电流轨迹和转矩电流轨迹分别独立控制,实现全速度范围内的最大转矩输出。设计了该弱磁控制算法的实现策略,并在7.5 kW感应电机上进行实验研究,与传统弱磁控制方法相比,提出的弱磁控制方法可以输出更大的转矩,电流波动小,系统更稳定。     

内置式永磁同步电机MTPA和弱磁控制

永磁同步电机(PMSM)的矢量控制恒转矩控制常用两种控制方式:弱磁控制和最大转矩电流比(MTPA)控制。内嵌式永磁同步电机(IPMSM)输出的转矩包含部分磁阻转矩,在相同转矩输出情况下,MTPA控制所需定子电流小于弱磁控制的定子电流,这样就实现了最小铜损。当车速达到额定转速后,电机受到电池电压的限制,恒转矩控制策略无法实现电机转速的继续上升,此时电机进入恒功率运行区,通过弱磁控制策略实现在电压受限条件下的电机转速上升。提出了在低转速和无需足够大扭矩时使用MTPA控制;在转矩输出要求很大时,使用最大电流输出控制;超出额定转速后,使用最大功率输出控制,即最大电压转矩比(MTPV)控制。     

基于电流迭代优化的SRM总转矩TSF闭环控制

开关磁阻电机(SRM)存在低速转矩脉动大的问题,这制约了它在电动汽车领域的推广和应用。以减小转矩脉动为目的,在传统转矩分配控制基础上引入总转矩负反馈,采用迭代学习控制(ILC)算法优化各相参考电流曲线,提出了基于电流迭代优化的SRM转矩分配控制策略;其中优化后的参考电流采用分区细化的滞环控制器跟踪控制。仿真研究结果验证了提出的控制策略可以有效减小电机的转矩脉动。     

基于转矩分配函数的开关磁阻电机预测转矩控制

开关磁阻电机独特的双凸极结构导致电机在运行过程中产生较大的转矩脉动,限制了开关磁阻电机的应用范围.为抑制转矩脉动,本文将转矩分配函数和模型预测控制相结合,提出一种基于转矩分配函数的预测转矩控制策略.首先,由转矩分配函数将参考转矩离线分配至各相;其次,利用开关磁阻电机离散模型预测下一周期转矩大小;最后,通过代价函数选取最优控制量跟踪参考转矩.相较于传统的基于转矩分配函数的电流斩波控制方式,新控制策略取消了电流滞环,提高了控制精度.仿真和实验结果表明,相较于传统电流斩波控制,本文提出的基于转矩分配函数的预测转矩控制具有更好的转矩脉动抑制效果.     

连续极永磁电机弱磁控制研究

连续极永磁(consequent-pole permanent magnet , CPPM)电机是一种特殊结构的混合励磁同步电机。该文根据电压、电流约束条件,推导了全速度范围内的 CPPM 电机理论最大转矩输出的必要条件。在此基础上,考虑 CPPM电机的结构特点和电机参数变化特性,研究了一种实现CPPM 电机宽速度范围最大转矩输出的弱磁控制方法。CPPM样机的实验结果表明,所提出的弱磁控制算法具有较强的参数鲁棒性,可以实现电机宽速度范围高响应控制性能。     

基于瞬时无功理论的交流电机弱磁控制

提出了一种适合车用的永磁无刷电机(PMBM)的瞬时无功理论弱磁控制。该控制能在不明显改变电机相电流波形的前提下,解决车用PMBM高速弱磁控制问题。该方法在低速工况下采用最大转矩/电流比控制方式,以充分利用永磁磁阻转矩来提高转矩输出能力;在高速工况下采用恒功率弱磁控制,以拓展电机速度范围。样机系统的试验结果表明,采用瞬时无功理论实现的电机控制,在全速度范围内具有很好的可靠性和安全性。     

控制策略对机载雷达永磁电机峰值转矩影响分析

针对机载雷达用永磁电机对功率密度的苛刻要求与短时高过载和长时低负载转矩的工况特点,在分析表贴式永磁电机和内嵌式一字形、V字形永磁电机的气隙磁密特点基础上,对比研究了直轴电流为零控制策略和最大转矩电流比控制策略对电机输出峰值转矩的影响。研究结果表明,采用直轴电流为零控制策略,表贴式永磁电机具有更大的峰值转矩;采用最大转矩电流比控制策略,内嵌式V字形永磁电机具有更大的峰值转矩;三种类型电机,相同机载雷达应用工况下,内嵌式V字形永磁电机温升最低。     

面装式永磁同步电机增磁增矩负载角恒定控制

针对面装式永磁同步电机(SPMSM)常规控制技术下存在的最大输出转矩限制问题,提出一种适于弹翼负载模拟系统特殊运行条件的增磁增矩负载角恒定的新型直接转矩控制策略,在保证系统一定稳定裕量和较优转矩/电流比的前提下增加电机转矩输出能力.分别从空间矢量图和转矩--负载角特性角度对其进行了理论分析,给出了在电压极限圆和电流极限圆限制条件下的电流矢量轨迹及该控制策略的具体实现方式.仿真结果表明:该控制技术动态性能优异,在保证系统一定稳定裕量的前提下,可稳定输出10倍额定转矩,使得弹翼负载模拟系统可以选用容量小和惯量小的电机,从而削弱惯性力矩的负面影响.     

六相永磁容错磁通切换电机及其单相故障的容错控制

为了提高永磁电机的可靠性和容错性,研究了一种六相永磁容错磁通切换电机(FaultTolerant Flux Switching Permanent Magnet Motor,FTFSPM)。该电机继承了永磁磁通切换电机的结构特点和功率密度优势,同时具备故障隔离和抑制短路电流的能力。通过有限元仿真研究了该电机电感特性和转矩特性,分析了电机的电磁性能和容错能力。为使该电机在单相故障时仍能提供平滑转矩,提出了容错电流优化控制策略。开路故障时,利用扩展坐标变换,通过控制转子同步旋转坐标系下的交轴电流、零序电流,实现转矩脉动的补偿,同时优化转矩铜耗比。针对短路故障,提出一种故障分解补偿法,对短路电流及绕组正常电流缺失引起的转矩脉动或转矩缺失分别进行补偿,进而矢量合成,实现容错控制的同时,避免了复杂的在线计算。在原理样机上进行了带载实验及容错实验,证明了所研究的永磁容错磁通切换电机的转矩输出能力和容错性能,同时验证了所提容错控制策略的有效性。     

内置式永磁同步电机牵引系统宽调速非线性控制器

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)牵引系统机械参数时变、恒转矩区需高转矩输出、恒功率区需宽调速问题,运用非线性自适应控制理论,设计了一种电流滞环控制非线性自适应反步控制器。该非线性控制器在恒转矩区采用最大转矩比电流控制,提高转矩输出能力;在恒功率区采用弱磁控制策略,扩大调速范围;同时对电机参数摄动有较强的抑制能力,表现出较好的鲁棒性。仿真结果证明了IPMSM牵引系统非线性控制器的正确性和有效性。     

电流非线性补偿的开关磁阻电动机转矩分配函数控制

针对开关磁阻电动机转矩分配函数控制因采用线性电感模型得到的电流值无法满足转矩-电流非线性关系而造成转矩脉动较大的问题,提出电流非线性补偿的控制策略,在转矩分配函数控制基础上引入瞬时转矩反馈,采用泰勒多项式将转矩偏差经非线性计算环节折算成电流偏差,并将电流偏差叠加到主通路电流上以补偿电流非线性部分,间接补偿转矩非线性特性,实现电机恒转矩控制。仿真结果表明,在补偿优化后的电流控制下,输出转矩快速收敛至给定转矩,转矩脉动明显减小。     

基于参数辨识的PMASynRM控制策略

针对永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)参数变化大,依据固定参数进行控制容易导致控制精度差的问题,考虑电机磁饱和对参数的影响,基于电感参数（Ld、Lq）离线辨识技术,采用一种自适应的最大转矩电流比(MTPA)控制策略,实时动态地分配最佳的d、q轴电流,以实现对永磁辅助同步磁阻电机宽速度范围、高转矩精度、高效率的控制。通过仿真和实验,验证了所采用控制方法对永磁辅助同步磁阻电机高转矩精度控制的有效性。