永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动的产生及其抑制方法综述

针对永磁同步电机直接转矩控制中存在转矩脉动大、逆变器开关不恒定的问题,国内外学者已经做出了相当大的贡献,提出了很多优化或改进措施。文章综述了近几年来国内外在这方面的研究成果,分析了采用直接转矩控制产生转矩脉动的原因以及抑制脉动转矩方法的优缺点。     

基于卷积神经网络和直接转矩控制的永磁同步电机模型预测转矩控制策略

模型预测转矩控制(MPTC)需要遍历所有备选电压矢量进行预测计算,从中选择最优电压矢量,控制性能良好,但算法计算量大和实时性差。采集MPTC的运行数据离线训练卷积神经网络(CNN),将训练好的CNN代替MPTC进行电压矢量选择。为了解决CNN失控问题,提出了基于CNN控制和直接转矩控制(DTC)的MPTC策略。仿真结果表明,该控制策略可有效解决CNN控制的失控问题,控制效果与MPTC基本相当,转矩和磁链脉动明显低于DTC。     

基于TLESO/HLESO/RLESO的PMSM调速系统研究

为了提高永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）调速系统的抗扰动和噪声抑制能力,针对PMSM转速环设计了3种线性自抗扰控制器（linear active disturbance rejection control,LADRC）,即传统线性自抗扰控制器（traditional LADRC,TLADRC）、高阶线性自抗扰控制器（high-order LADRC,HLADRC）和降维线性自抗扰控制器（reduced-order LADRC,RLADRC）。各LADRC的区别在于线性扩张状态观测器（linear extended state observer,LESO）的不同,即传统线性扩张状态观测器（traditional LESO,TLESO）、高阶线性扩张状态观测器（high-order LESO,HLESO）和降维线性扩张状态观测器（reduced-order LESO,RLESO）。采用叠加原理对各LADRC控制转速环的稳定性进行了证明,同时对各LESO的收敛条件进行了分析。通过对各LESO的频域分析可得出：TLESO的相位滞后最大,其扰动估计能力最弱;HLESO在中高频段的幅值增益最大,其鲁棒性最差;RLESO相位滞后最小,扰动估计能力最强。最后,在MATLAB/Simulink环境下,对各LADRC控制的转速环进行仿真,仿真结果验证了频域分析的结论,即TLADRC在抗扰动时转速曲线有最大的转速降,HLADRC在抗扰动时转速曲线有振荡,而RLADRC同时具有优良的抗扰能力和抑制噪声能力。所得出的结论可为LADRC应用中LESO的选取提供有力的支持,为PMSM调速系统的优化设计提供理论依据。     

基于自抗扰速度调节器的矩阵变换器驱动 永磁同步电机直接转矩控制

针对永磁同步电机（permanent magnet synchronous motor,PMSM）系统,采用矩阵变换器（matrix converter,MC）驱动方式,提出了基于自抗扰技术（active disturbance rejection control,ADRC）的直接转矩控制（direct torque control,DTC）策略．用MC替换常规交—直—交变换器,以提高系统输入侧功率因数（power factor,PF）;用ADRC替换常规电机调速系统中的PI速度调节器,以提高系统的鲁棒性．首先,建立MC驱动PMSM系统的数学模型,并给出ADRC速度调节器和MC驱动PMSM的DTC设计思路和方法．基于ADRC的DTC策略能够使MC驱动的PMSM系统稳定运行,具有较好的转速和转矩控制效果,且输入侧PF能够达到1．然后,将其与基于PI的DTC策略相比较,该策略具有更强的抗负载干扰能力和跟踪给定转速变化的能力．最后,通过仿真实验验证该方法的正确性和有效性.     

车用永磁同步电机三维温度场分析

为了研究车用永磁同步电机的温度场,以一台额定功率为25kW的车用永磁同步电机为研究对象,基于传热学基本理论,建立其三维求解域模型,通过仿真分析,得出了电机额定工况下的温度场及温升变化,并对连续变功率工况下的电机内关键部分的温升进行仿真分析,以研究车辆实际行驶时电机温度场的变化情况。通过搭建的实验平台,对电机工作在额定工况和连续变工况条件下的温升进行了测试。经对比分析,实验数据与仿真数据误差较小,验证了仿真的正确性。     

Design and performance analysis of an iterative flux sliding-mode observer for the sensorless control of PMSM drives

To improve the performance of permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives, a sensorless control scheme based on a novel iterative flux sliding-mode observer (IFSMO) is proposed in this paper. Two major drawbacks of the conventional sliding-mode observer (SMO), namely, chattering phenomena and high-order harmonics, are discussed. These drawbacks affect the estimation accuracy of the SMO and reduce the control reliability of the system. To eliminate high-order harmonics, a flux SMO is designed by expanding the PMSM state equations with the PM flux. The flux SMO estimates the rotor speed and position using the flux linkage instead of back-EMF information. Moreover, to reduce the chattering in the estimation results, the proposed flux SMO is iteratively used in one current sampling period to adaptively adjust the observer gain. An overall PMSM sensorless control system based on the proposed IFSMO is designed, and an experimental platform using the TMS320F28335 digital signal processor (DSP) controller is built. The superior chattering reduction and harmonic suppression characteristics of the proposed IFSMO are experimentally validated, and the experimental results verify the feasibility of using the proposed IFSMO-based PMSM sensorless scheme in practical applications.     

具有变磁阻励磁回路的永磁同步电动机电感参数

为解决永磁同步电动机弱磁问题,提出了一种能够跟随转速自动调节励磁磁阻的新型永磁同步电动机.在介绍电机基本结构和原理的基础上,通过不同励磁下电机磁力线分布,指出了影响交直轴电感主要有永磁体、隔磁磁桥和交直轴电流.并分别就永磁体厚度、隔磁桥尺寸、电流饱和、非导磁体的引入和永磁体的运动,运用有限元数值法计算了交直轴电感.计算结果与电感分析结果和测试结果相吻合.     

一种永磁同步电动机参数的自适应经线辨识方法

为了实现永磁同步电动机参数的在线实时估算,提出了玫种在同一种模型中对电阻、电感和永磁磁链进行辨识的自适应辨识方法.该方法在同步旋转的d-p坐标系下,利用d轴和q轴的电压、电流及其偏差,借助Popov超稳定理论建立参数的收敛性.仿真和实验结果证明了该方法的有效性.     

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.     

工业缝纫机交流伺服控制系统的分析与仿真

在介绍逆变器-工业缝纫机伺服系统的组成结构和功能工艺的基础上,分析了永磁同步电机(PMSM)矢量控制的调速原理,新型共模电压最小的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)算法,以及电流、转速和位置三闭环控制系统的设计。并将上述三个部分应用在整个新型工业缝纫机交流伺服系统中,利用MATLAB/Simulink软件对该系统进行了全面的仿真分析。所得的仿真结果与理论分析结果一致,验证了该设计方案的有效性。