基于扰动观测的永磁同步电机单环预测控制

针对模型预测控制算法应用于永磁同步电机的控制过程中,存在电磁、机械参数变化导致电机模型设定值可能与实际值不匹配或负载扰动等所引起的非线性扰动现象,造成算法存在预测误差进而影响控制系统动态稳定性的问题。提出了一种基于同步旋转坐标系下具有扰动观测器的转速-电流单环模型预测控制方法。首先,根据永磁同步电机的数学模型,设计单环模型预测控制器,进而降低控制器参数整定难度。其次,设计基于卡尔曼滤波算法与无偏模型预测控制方法相结合的扰动观测器,用于反馈补偿控制,通过估计预测量和输出量中的扰动项和状态量,来消除模型不匹配和负载扰动等影响。最后,仿真结果和实验验证均表明,所提出的具有扰动观测的单环模型预测控制方法,改善了电机参数的不确定性和外部扰动所带来的鲁棒性问题。     

双三相永磁同步电机模型预测电流控制研究

六相逆变器为双三相永磁同步电机提供了丰富的电压矢量资源,能够使预测电流控制变得更加精准,但更多的电压矢量会带来算法计算量过大的问题,同时双三相电机的谐波电流会使电机的损耗增加,需要对其进行抑制。提出了一种改进的模型预测电流控制方法。利用最外围大矢量与次外围中矢量在z1z2子平面方向相反的特性,在一个控制周期内将两个矢量按照相应比例结合并作用于电机,可实现抑制谐波电流的目的。根据定子磁链所在扇区的位置确定出更小范围内的8个预测电压矢量,从而减少了系统运算量。同时以d,q轴电流误差项作为价值函数,消除z1z2子平面的电流误差项,如此可避免权重系数的整定。通过实验对所研究方法进行了验证,结果表明所提MPCC方法可以有效地降低谐波电流,并且具有良好的控制性能。     

基于长短期记忆网络的永磁同步风机变换器开路故障诊断研究

永磁同步风机通过全功率背靠背变换器与电网连接,实现风能与电能的转换。风机的运行环境恶劣,变换器的电力电子开关器件容易发生开路故障,影响风力发电系统的正常运行。针对永磁同步风机网侧变换器和机侧变换器常见的开关管开路故障,提出一种基于长短期记忆网络的故障诊断算法。分析变换器开关管故障下的永磁同步风机输出变化,基于风机变换器开路故障样本数据,构造具有多隐藏层的网络结构挖掘信号中的隐藏信息,充分利用长短期记忆网络优异的模式识别能力,深度提取不同工作条件和故障状态下的网侧电流和发电机电流的信号特征,提高故障诊断性能。仿真结果表明,提出的故障诊断方法能够快速、准确地识别出永磁同步风机的变换器开路故障。     

磁钢用量对车用多层钕铁硼同步磁阻电机电磁性能影响

针对一种车用多层U形钕铁硼同步磁阻电机,基于有限元,研究了磁钢用量对其电磁性能的影响。结合遗传算法,确定了使各层磁钢分布相对较优的目标函数,以此目标函数,得到了不同磁钢总用量下的各磁钢布置结构。分析了磁钢用量对电机空载气隙磁密,短时运行工况下的峰值转矩、最大功率输出能力,长时运行工况下的功率因数、效率、磁阻转矩占比的影响。结果表明,车用多层U形钕铁硼同步磁阻电机在短时工况和长时工况的最佳电磁性能对磁钢用量的需求存在一定的矛盾,同时磁钢用量过多会加剧电机饱和,恶化空载气隙磁密波形,降低高速区的功率因数、效率和最大功率输出能力,为同类型电机快速设计时磁钢用量的选择提供了一定的参考依据。     

冰箱压缩机用永磁同步电机全速范围无传感器控制研究

针对冰箱压缩机用永磁同步电机由于其固有的恶劣工况环境而无法安装机械类传感器问题,采用基于滑模观测器方案与基于高频信号注入法相结合的复合控制方案对其进行全速范围无传感器控制。在中高速区,采用基于滑模观测器的方案对冰箱压缩机用永磁同步电机进行无传感器控制,利用自适应法对传统滑模观测器进行改进提高了系统性能。在零低速区,采用基于高频信号注入方案对冰箱压缩机用永磁同步电机进行无传感器控制。在无传感器控制算法过渡过程,采用加权算法实现了算法平稳且可靠的过渡。通过仿真实验验证了方案可行性及有效性。     

田口法在永磁同步电机多目标优化设计的应用

针对某电动物流车用永磁同步电机的齿槽转矩和转矩脉动较大,以及电机效率与转矩密度较低这一问题,提出一种基于田口法的某物流车用永磁同步电机多目标优化设计方法。通过选取气隙长度δ、永磁体厚度hm、定子铁心内径Di1、定子齿宽bt2和槽口宽b02等5个参数作为优化因子,以电机最高效率、最小齿槽转矩、最大转矩密度三个参数为优化目标,采用田口法建立正交实验表进行性能指标优化,以得到最佳结构参数组合。正交实验与仿真结果表明,优化后的齿槽转矩减小70.4%,转矩脉动降低12.4%,电机最高效率及转矩密度分别增加了7.8%和17.5%,体现出所提方法的有效性,并通过试验证明仿真结果的真实性。     

减小转矩波动的内置式永磁同步电机空气隔磁槽优化设计

内置式永磁同步电机转矩波动的存在影响电机系统的控制精度,因此如何减小电机转矩波动一直是研究热点。针对具有隔磁桥结构的内置式永磁同步电机,本文提出了一种减小内置式永磁电机转矩波动的空气隔磁槽优化设计方法,即以降低电机转矩波动为优化目标,以空气隔磁槽结构几何参数为优化变量,基于Taguchi法实现了内置式永磁同步电机低转矩波动设计。在此基础上,对优化前后电机空载和额定负载工况进行了有限元仿真对比分析。结果表明,所提出方法可以在保持额定输出转矩不变的前提下有效降低电机空载齿槽转矩和负载转矩波动,提高电机的性能。     

一种内置V型永磁同步电机齿槽转矩的削弱方法

齿槽转矩会造成振动与噪声、电机控制精度低等问题,故有必要削弱电机的齿槽转矩。通过研究分析内置V型PMSM齿槽转矩的产生机理,分析与齿槽转矩有重要影响的气隙磁密谐波,提出了改变单极V型磁极宽度及V型磁极夹角角度,其它磁极不变以削弱齿槽转矩的方法。研究了不同磁极宽度及不同夹角角度对齿槽转矩的影响,对比分析了改变单极磁极与磁极未变化时对齿槽转矩、气隙磁密、平均转矩以及转矩波动的影响。     

基于遗传算法与模糊PID复合控制的电机调速研究

为了加强永磁同步电机调速系统的智能控制,提出了一种基于遗传算法与模糊PID智能控制的永磁同步电机调速控制策略。首先建立永磁同步电机的基本模型,利用遗传算法对模糊PID控制器进行改进,优化其参数选择和提高控制效率,并搭建Simulink仿真模型和实验验证模型。其结果得到:利用遗传算法能够迅速得到模糊PID控制器的最佳匹配初始参数,且在电机启动阶段和突加干扰阶段,遗传改进模糊PID控制系统相比于传统的PID控制系统其转速、转矩以及三相电流输出均表现出更加稳定以及波动更小。系统出现干扰后,在该组合智能控制作用下系统在极短时间内恢复稳定,其动态响应速度显著快于传统PID控制方法。结果表明该基于遗传算法与模糊PID控制系统能够对永磁同步调速系统进行有效控制,进而使系统具有较优异的启动特性和动态稳定。     

复合变指数趋近律的永磁同步电机控制

针对变指数趋近律应用在永磁同步电机矢量控制中出现的抖振以及趋近滑模面较慢的问题,提出一种复合变指数趋近律的控制方法。该方法引入变指数并与加权积分复合,变指数趋近律可使其快速趋近滑模面,加快系统的反应速度;再与加权积分增益结合,能消除滑动阶段抖动切换增益严重的问题。依据所提出的方法,设计了速度控制器,并与变指数趋近律进行仿真比较。仿真结果表明:稳态时,系统转速波动小,静态误差低;负载转矩突变时,系统反应迅速,响应时间短,提升了快速响应能力。