永磁伺服系统电流环带宽扩展研究

分析了数字控制系统中延迟的产生原因和影响因素。基于永磁同步电机数学模型,建立了加入数字控制系统延迟的永磁伺服系统电流环数学模型。分析了电流环带宽与电流采样和PWM更新时序之间的关系。针对改进即时更新方式在开关器件的开关频率变高的情况下采样延迟比增加、带宽提升效果下降的问题,提出了一种基于开关状态的电流延迟补偿分段式PWM更新方式。该方法相比于传统电流更新方式对处理器性能要求更低,对使用了宽禁带开关器件的伺服系统同样适用。实验验证了该方法的可行性,相比于传统采样更新方式该方法可以将电流环带宽提高10倍。     

基于简化控制集的双三相永磁同步电机模型预测磁链控制

针对双三相永磁同步电机传统模型预测转矩控制计算量较大和权重系数整定过程繁琐的问题，提出一种基于简化电压矢量控制集的模型预测磁链控制算法。首先，将对电磁转矩和定子磁链幅值的控制转化为对定子磁链矢量的控制，消除代价函数中定子磁链幅值误差项的权重系数；然后，采用虚拟电压矢量作为控制集，抑制谐波电流，消除代价函数中的谐波磁链误差项；最后，通过判断定子磁链矢量误差的位置简化电压矢量控制集，将每个控制周期待评估的有效电压矢量由12个减少到5个，降低整个算法的计算量。实验结果表明，所提算法能够减小电磁转矩脉动，抑制谐波电流，而且在保持良好的控制性能的同时，可以显著地减少计算时间，具有更好的工程实用价值。     

永磁同步电机无参数超局部模型预测控制

为了解决永磁同步电机在参数失配时模型预测控制效果不佳的问题,建立了永磁同步电机d-q轴电流的超局部模型,提出了一种的无参数模型预测控制方法.通过对每个控制周期内定子d-q轴电流变化量进行分解,得到受电机运行状态的影响较大的电流的自然响应分量,以及主要与电压矢量相关的强迫响应分量.利用临近控制周期中的电压矢量与电流变化量,单独解耦出电流自然响应分量进行实时计算,以达到快速跟踪的效果.使用递推最小二乘法估算电压矢量对电流的作用参数,从而计算电流的受迫响应分量.以较小的计算量实现了永磁同步电机的无模型预测控制.仿真和实验结果显示,无需预知电机参数即可获得优良的静态和动态性能,整体性能优于存在参数失配的传统模型预测控制,具有广泛的适用范围.     

PWM_ON_PWM调制方式的无刷直流电机转子位置检测方法

针对无刷直流电机(BLDCM)转子位置检测问题,提出一种基于PWM_ON_PWM调制方式的无位置传感器控制方法。该方法直接从三相端电压经过运放电路处理的合成电压中提取反电动势(BEMF)信号,避免了传统方法低通滤波电路带来的相移问题。结合已有的从线电压差值中提取反电动势信号检测转子位置方法的特点,通过不同转速区间两种方法的切换,实现了从低速区到中高速区宽转速范围的电机转子位置稳定检测,同时避免了线电压差值检测法在高速区因检测信号幅值过大带来的问题。仿真和实验结果验证了该方法可以在较宽速度范围实现位置检测,没有传统低通滤波电路带来的相移问题,而且具备了PWM_ON_PWM调制方式消除非导通相续流、开关损耗小等优点。     

永磁同步发电机直接转矩控制中定子电阻预测算法研究

在永磁同步电动机直接转矩控制中，定子电阻是一个需要精确给定的参数。但由于绕组温升等因素影响，定子电阻在运行过程中是一个变量。文中提出一种用于面贴式永磁同步电动机直接转矩控制的定子电阻检测新方法。该方法通过观测到的电磁转矩和实测电流来实时调整磁链计算所用的电阻值。理论分析证明稳态时，电磁转矩和电流的比值波动方向与定子电阻变化方向相反，由此可以采用PI调节器来进行电阻预测。仿真和实验结果表明，该算法可以在线实时估计电阻变化，并加以补偿。     

电动自行车用永磁无刷直流电机电磁转矩控制

分析比较了三相六状态无刷直流电机各种PWM调制方式的优缺点．并利用无刷直流电机的数学模型．分析了不同调制方式下相电流和电磁转矩的计算公式。仿真结果表明．相同占空比下．采用单斩PWM调制方式对产生电磁转矩有利。     

半导体换流低速磁阻电动机的速度控制

介绍了半导体换流低速磁阻电动机的结构及换流原理,提出了该种电机的开环调速控制方法,并给出了样机实验结果及结论。     

三相双余度永磁电机设计及故障运行分析

提出一种定子双套绕组机械180°圆周连续分布的三相双余度永磁电机拓扑结构,共用同一个转子,构成两个互为热备份的子电机,并可对子电机进行单独控制。建立基于Ansoft/Maxwell的有限元仿真模型,将该电机与常用的双绕组机械360°隔齿分布结构进行对比分析,比较研究了两种结构下的空载反电势、电感参数及稳态负载运行性能;此外搭建基于Simplorer-Maxwel的双余度控制系统的场路耦合仿真模型,分析该电机在3种故障模式下的转矩补偿性能。分析结果表明,双绕组机械180°圆周连续分布的三相双余度永磁电机具有更高的功率密度和良好的容错性能。     

基于FPGA的异步电动机变频调速系统

针对传统的单片机(MCU)或数字信号处理器(DSP)以软件方式实现的控制系统普遍存在速度慢、稳定性差等问题,以实现全数字电机控制器的集成化为背景,提出了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)硬件设计方案,并结合EDA模块化的设计方法和Verilog HDL硬件描述语言,在一片FPGA芯片中得到了验证和实现;采用"top-down"设计思想,对系统按功能划分模块进行了设计;首先对各功能模块进行了设计、仿真、验证,然后将整个系统组合起来进行了仿真、验证,最后利用FPGA进行了硬件验证;在此基础上,完成了异步电机SVPWM调制方式的V/F开环变频调速系统的实验。研究结果表明,该系统稳定性高、占用资源少、复用性高,在实时性、灵活性等方面有着MCU、DSP无法比拟的优越性,为设计高性能的电机控制专用芯片奠定了基础。     

基于dSPACE的无刷直流电机控制系统

永磁无刷直流电机的控制算法一般采用软件编程的方法实现,其开发过程复杂,代码编写工作繁重,开发周期长。而基于Matlab/Simulink开发的dSPACE实物仿真软硬件实验平台系统,无需代码编写,开发周期短,实时性好,可靠性高。该文开发了一套以dSPACE为核心的无刷直流电机实验平台,在Matlab/Simulink中采用S-函数对三相绕组反电势进行了建模,进行了无刷直流电机闭环控制的仿真研究,然后在该平台上搭建了实际系统,并利用ControlDesk进行了在线参数调试。实验结果验证了无刷直流电机的优越性能和该实验平台的可靠性,并为研究更加复杂的控制算法提供了基础。