一种改进的无刷直流电机直接转矩控制策略

通过分析换相和非换相时间段内电机被施加不同零矢量时电磁转矩的变化速率发现:若电机在换相时和换相前被施加的零矢量不同,则电机在换相时间段内被施加零矢量时电磁转矩会迅速减小,在控制周期一定的情况下,电磁转矩减小过快会引起明显的转矩脉动。为此,提出一种在每个扇区使用2个零矢量的方案,使得电机每次换相时和换相前被施加的零矢量相同,从而抑制由于零矢量引起的电磁转矩周期性脉动。仿真结果和实验结果证实了所提出方法的有效性。     

感应电机直接转矩控制系统的转矩脉动极小化方法

针对感应电机直接转矩控制系统在稳态运行时转矩脉动大的问题,提出了一种转矩脉动抑制方法。基于离散化的感应电机模型,分析了直接转矩控制系统的转矩脉动机理。以转矩误差均方根极小为目标,将采样周期分为非零电压矢量作用时间段和零电压矢量作用时间段,推导了最优电压矢量切换时间的计算公式。仿真和实验结果表明所提方法可有效减小直接转矩控制系统的转矩脉动。     

双凸极永磁电动机磁阻转矩和转矩脉动的关系研究

目前针对双凸极永磁电机的转矩脉动,研究工作主要集中在对换相引起的转矩脉动进行消除和抑制。考虑到双凸极永磁电机一个显著特点是电磁转矩为磁阻转矩和永磁转矩的耦合,所以从磁阻转矩的角度来分析双凸极永磁电机的转矩脉动。建立一台12/8极双凸极永磁电动机的数学模型,并通过有限元计算得出其静态参数。在此基础上通过不同电流、不同转速下多种仿真结果得出磁阻转矩对电机电磁转矩的脉动影响随着电机负载的增加成正比增加,并提出通过合理选择定转子极弧长度及磁钢参数来减小磁阻转矩、增加永磁转矩,最终减小磁阻转矩对电机转矩脉动的影响。仿真结果验证了所提出的方法。     

无刷直流电机换相转矩脉动抑制新策略

无刷直流电机(BLDCM)应用范围广,易于控制,但缺点是转矩脉动较大.通过分析HPWM-LON调制方法对无刷直流电机换相期间电磁转矩的影响,提出一种改进的HON-LON和HPWM-LON相结合的脉宽调制方法.首先,根据三相电流方程得出换相时的电机电磁转矩;其次,比较换相时电磁转矩和稳态时电机电磁转矩的差别,得到换相电磁转矩脉动;最终,通过控制换相时导通相全通的时间,使电机电磁转矩脉动最小.实验证明,提出的改进脉宽调制方法能有效地抑制转矩脉动,提高系统性能.     

无刷直流电机在脉宽调制下的转矩脉动抑制

分析无刷直流电机(BLDCM)稳态换相转矩脉动与转速的关系,确定换相时间与电枢电流及反电势之间的关系.分析脉宽调制(PWM)方式对三相六状态二二导通BLDCM控制系统的影响,提出了在PWM-ON-PWM(前30°和后30°进行PWM控制,中间60°保持恒通)方式下的转矩脉动补偿控制.该控制不但能够完全消除非换相期间由于关断相出现电流而引起的电磁转矩脉动,还能够完全补偿由于换相而引起的转矩脉动,实现电机在低速和高速时的无转矩脉动控制.     

直接转矩控制系统中减小转矩脉动方案的比较

采用离散空间矢量调制(DSVM)和转矩预测技术减小感应电机直接转矩控制系统(DTC)低速时的转矩脉动,为了系统实现时编程简单,对DSVM的开关表进行了优化,将每个采样周期分为3个相等的时间段,每个时间段中作用一个电压矢量,采用单一非零电压矢量与零电压矢量的组合来代替非零电压矢量与非零电压矢量的组合,简化了开关表,降低了开关频率,保证了低速时的带载能力.在此基础上将DSVM与转矩预测进行了实验对比.实验结果表明:与转矩预测相比,开关表优化后的DSVM在减小低速时的转矩脉动,改善电流和磁链波形方面取得了更好的控制效果,且保持了转矩动态响应快的优点.     

零矢量在永磁同步电机直接转矩控制中的作用及其仿真研究

在以往的永磁同步电机直接转矩控制研究中,将零电压矢量引入到转矩调节器中,认为其起到保持当前转矩的作用。该文对永磁同步电机中零电压矢量对转矩脉动和磁链脉动的影响进行了详细的理论分析,指出在电机高速运行的情况下,零矢量实际是起到减小转矩的作用。转速越高,零矢量减小转矩的效果越明显。仿真结果证明了理论分析的正确性,这为正确理解零矢量在永磁同步电机直接转矩控制的作用以及今后对零矢量作用的范围进行优化设计具有指导意义。     

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型补偿策略

提出了保持非换向相绕组换相前后施加电压不变的方法,抑制无刷直流电机换相转矩脉动。为减小换相前非导通相续流引起的电压补偿量计算误差,将该方法与PWM_ON_PWM调制方式相结合,进一步改善了转矩脉动抑制效果,同时也抑制了正常导通期间转矩脉动。在此基础上推导出适合宽转速范围抑制换相转矩脉动的电压补偿方法。仿真和实验验证了所述方法的正确性。     

基于双向Buck-Boost的无刷直流电动机转矩脉动抑制

为提高无刷直流电动机的控制性能,减小电机换相区间转矩脉动,提出基于双向Buck-Boost供电的无刷直流电动机换相转矩脉动的抑制方法。分析了双向Buck-Boost控制模式和该电路的输出电压控制算法,仿真结果验证了电压控制算法及抑制电磁转矩脉冲的有效性。     

无刷直流电机换向转矩脉动分析与抑制

针对无刷直流电机的单斩PWM的4种调制方式，建立了换向过程中电机相电流及电磁转矩的数学模型，研究了换向转矩脉动与PWM调制方式的关系。基于Matlab的仿真模型，分析并比较各种调制方式对换向转矩脉动的不同影响，提出了在换相时加补偿电流可有效抑制换向转矩脉动的实现方法，指出pwm_on单斩调制方式下电机具有较小的换向转矩脉动，电流补偿可使转矩脉动的幅值减小57．1％。     

新型横向磁通永磁电机有位置传感器直接转矩控制

新型横向磁通永磁电机在无刷直流驱动模式下运行时,不可避免存在转矩脉动,但可以通过直接转矩控制加以改善。为规避传统直接转矩控制中的定子磁链给定难和电机起动难问题,提出有位置传感器直接转矩控制新方案,根据转子位置和转矩滞环比较器选择电压矢量,并配合适当提前换相以兼顾高转矩电流比和低转矩脉动。仿真结果证实该方案的可行性和有效性。     

基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

一种新型无刷直流电机换相控制方法的研究

由于无刷直流电机存在转矩脉动,从而会导致电机运行的不稳定.首先分析了无刷直流电机的换相转矩脉动产生原理,然后对电机的停机过程进行了分析,提出当停机过程中存在换相时,由于转矩脉动的产生会对电机的停机精度产生影响.针对这个问题,分别采用传统的重叠换相和提出的动态换相技术进行研究.通过详细的理论分析和实验结果验证,发现当在停机过程中采用动态换相技术时,即使发生换相过程也能保持直流母线电流的平滑性,达到抑制转矩脉动,保证停机精度的效果.     

基于换相重叠角实时变化的SRM转矩脉动抑制控制策略

开关磁阻电机因其特殊的双凸极结构及严重的非线性问题，会导致有很大的转矩脉动存在，严重限制了其应用范围。传统的转矩分配函数受转矩特性和电压限制等影响，在换相期间仍然存在较大的转矩脉动，并且在不同的速度段，受电流变化率及换相周期的影响，在换相重叠角固定时，其转矩脉动现象会更加明显。本文提出一种换相重叠角随转速实时变化的控制策略，通过检测电机运行过程中实际转矩过零点所对应的角度，计算出相对应的换相重叠角，并建立转矩负载-电机转速-换相重叠角之间的查值表，据此可以在不同负载下随着电机转速变化查询最合适的换相重叠角，使开关磁阻电机的转矩脉动最小。最后为了验证该策略的有效性与可行性，以一台3 kW、3相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真与实验验证，证明所提方法能够在较宽的速度范围内有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动。     

占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对如何确定占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制的零矢量作用时间问题。根据电压矢量与电流转矩分量关系,分析了在不同转速下零矢量作用时电磁转矩的变化规律,引入占空比调制后低速区转矩脉动要小于中高速区转矩脉动。设计了基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制系统,利用转矩偏差和定子磁链的偏差计算占空比,该方案易于实现,对电机参数误差不敏感。仿真和实验结果表明,该方法结构简单、鲁棒性强,能够明显改善低速性能。     

单斩调制方式对无刷直流电动机换向转矩脉动的影响

针对无刷直流电动机的四种单斩PWM调制方式，建立换向过程中电机相电流及电磁转矩的数学模型，研究换向转矩脉动与PWM调制方式的关系。依据无刷直流电动机换向过程的理论分析结果建立仿真模型，比较四种单斩PWM调制方式对换向转矩脉动的不同影响，提出了在换相时加补偿电流可有效抑制换向转矩脉动的实现方法。仿真结果表明采用pwm_on调制方式同时进行PWM脉宽补偿可显著减小换向转矩脉动。     

基于占空比调节的无刷直流电机直接转矩控制

传统直接转矩控制(DTC)在每一个控制周期对电机施加一个不变的电压矢量,从而导致较大的转矩脉动,而且开关管的开关频率不固定。为减小转矩脉动同时使开关管的开关频率恒定从而提升系统的稳定性,将占空比调制技术引入到无刷直流电机(BLDCM)DTC系统当中,并研究了4种占空比生成方法对转矩脉动的抑制效果。由于引入了占空比调制技术,零电压矢量和非零电压矢量作用的时间随占空比的改变而改变,因此能够对转矩进行更精细的控制从而抑制转矩脉动。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

反作用飞轮电机换相转矩脉动分析

为了提高反作用飞轮制动时的输出力矩精度,针对反作用飞轮电机运行时的拓扑结构,建立了飞轮电机换相时的数学模型,分析了电动运行状态下电流下降相通过开关管并联电容续流的换相过程以及电容值的大小对换相转矩脉动的影响,并首次分析了反作用飞轮电机能耗制动和反接制动时产生换相转矩脉动的物理过程,确定了制动时产生换相转矩脉动的主要影响因素和转矩脉动最小化条件,为研究减小换相转矩脉动的措施和提高反作用飞轮电机控制精度提供了理论依据。     

基于转矩预测的永磁同步电动机模糊直接转矩控制研究

针对IM DTC和PMSM DTC中零电压空间矢量作用效果的不同,提出基于转矩预测的PMSM模糊直接转矩控制方法,模糊控制规则表中使用零电压矢量.根据转矩偏差、定子磁链偏差的符号和大小以及定子磁链所处的扇区经模糊推理得到合适的电压空间矢量,再使用预测控制算法计算该矢量和零电压矢量(如果需要)分别作用的时间,限制电磁转矩在给定环宽范围内.仿真分析表明,零电压矢量的引入和预测控制算法的应用减小了转矩脉动,对传统的永磁同步电动机直接转矩控制系统性能有明显的改善.     

永磁式双凸极电机新型开通关断角控制策略

采用标准角度控制的永磁式双凸极电机，在换相时三相同时导通或关断，产生较大换相转矩脉动。该文通过对电机内部电磁场的有限元计算，分析了转矩脉动形成机理。为减小换相转矩脉动，提出新型开通角和关断角控制策略。该方法通过提前导通功率变换器上管、滞后关断其下管，对一个周期内的导通模式进行细分，通过换相前后，两相和三相导通方式的切换，提高换相时刻输出转矩，减小电机转矩脉动。根据有限元分析的电感和磁链数据，构造永磁式双凸极电机调速系统非线性仿真模型，并将其与标准角度控制方式进行仿真与实验比较，验证了新型控制策略的正确性。