内置式永磁同步电动机弱磁调速优化控制

从永磁同步电机(PMSM)的矢量控制出发,提出了一种PMSM弱磁优化控制方法。内置式永磁同步电机(IPMSM)相对表贴式永磁同步电机弱磁能力强,调速范围宽,以IPMSM为对象,对弱磁调速进行了仿真与优化。PMSM在基速以下采用最大转矩电流比的恒转矩控制,减小了电机损耗,提高了逆变器的效率,在基速以上采用恒功率调速。直轴电流去磁调速结合交轴电流去磁调速的弱磁控制方式,提高了PMSM的功率因数,扩展了调速范围。针对弱磁环节转速的波动问题,在传统PI控制上做出改进,提出了模糊自整定PI的控制方式,提高了PMSM弱磁调速的性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了该控制方法的可行性。     

混合励磁同步电机铜耗最小化弱磁调速控制研究

混合励磁同步电机(hybrid excitation synchronous motor,HESM)具有调磁方便、调速范围宽等优势,在工业、军事领域应用前景广阔。该文在矢量控制和速度分区控制的基础上,针对HESM提出了一种铜耗最小化弱磁调速控制方法。该方法以电机铜耗最小化为目标,自适应地调节弱磁基速系数,在满足电枢端电压限制的条件下,对q轴电流、d轴电流与励磁电流进行最优配置。在深入分析弱磁基速系数对电机运行性能的影响的基础上,应用自适应控制方法对其进行调节以提高电机的调速范围、效率及动态特性等综合性能。最后,通过仿真和电机驱动实验验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。结果表明,所提出的HESM弱磁控制方法,可实现电机综合性能的最优化控制。     

一种新的内置式永磁同步电机弱磁控制方法

为使基速下采用最大转矩电流比控制方式的内置式永磁同步电机(IPMSM)平稳而快速地切换到基速以上的弱磁控制方式,设计了一种以电流超前角为控制对象弱磁控制策略.根据相电压参考值与实际值的差,运用抗饱和积分器快速调制得到一个比例系数并将其作用到定子电流矢量的超前角上,使定子电流矢量向d轴方向偏转达到弱磁效果.实验结果验证了...     

增程式电动车用永磁同步电机弱磁控制仿真研究

考虑到增程式电动车(EREV)电驱动系统的特点和特殊要求,在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了永磁同步电机的弱磁控制原理及其控制策略。在基速以下,采用最大转矩/电流控制(MTPA),使电机运行于恒转矩区,以获得最大电磁转矩;当转速增至基速后,则采用弱磁控制策略,以拓宽电机的调速范围,实现高速恒功率运行。在Matlab/Simulink中,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术对永磁同步电机弱磁控制系统进行了建模仿真,验证了该弱磁控制算法正确性。     

基于SVPWM过调制的超前角弱磁控制永磁同步电机的策略研究

研究了电动车用内置式永磁同步电机的控制策略,提出了超前角弱磁控制与空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制结合的控制系统。超前角弱磁控制使用转速、电流和电压的3个闭环控制,电机端电压与直流侧电压组成电压控制环,产生电机弱磁的电流超前角直接给定交直轴电流。SVPWM过调制算法可以有效提高逆变器输出电压基波幅值,电机使用弱磁控制方式达到最大转速后使逆变器进入过调制状态,最大限度扩大转速范围。对该控制系统进行了仿真研究,仿真结果证明了理论分析的正确性和可行性。     

一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法

针对永磁同步电动机的宽调速范围应用和弱磁难问题,提出了一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法,该方法基于矢量控制原理,基速以下采用id=0控制,基速以上采用弱磁控制,利用电压外环调节器产生直轴电流参考值id*,不依赖于电机参数,易于数字化实现。提出电流反馈解耦控制方法,实现了d、q轴电流的完全解耦,提高了永磁同步电动机的控制性能。在5.5kW的内置式永磁同步电动机上进行了仿真,扩速倍数可达3倍,转速、转矩控制性能良好,验证了控制方法的有效性,对永磁同步电动机的宽调速范围应用具有实际意义。     

增大飞轮电池储能的控制方法研究

飞轮电池充电时,常采用id=0的矢量控制策略对它的永磁同步电机进行控制.受逆变器最大输出电压和电机最大电流条件的约束,飞轮电池永磁同步电机的最高转速很快受到限制,这影响了飞轮电池的最大存储能量.针对这一问题,对永磁同步电机在基速以上进行弱磁控制,使电机的定子电流沿着电压极限圆与电流极限圆的交点轨迹运行,在弱磁的同时保证电机有较大的输出转矩.通过仿真对比表明,加入弱磁控制能够有效提高永磁同步电机的最高转速,拓宽飞轮的转速范围,增大飞轮电池充电时的存储能量.     

混合励磁同步电机驱动系统弱磁控制

针对混合励磁同步电机低速大转矩及宽调速的特点,提出一种基于空间电压矢量算法的弱磁调速控制方法.该控制方法在速度分区控制的基础上,在高速区,采用保持q轴反电势不变的铜耗最小控制策略,对电枢电流与励磁电流进行优化配置.搭建该电机驱动系统的仿真模型,对无电流弱磁、励磁电流弱磁、d轴电流与励磁电流共同弱磁3种不同电流控制模式下的调速效果进行分析;构建该电机驱动控制系统的实验平台,通过实验得到该电机的启动电流波形与稳态电流波形,对所提出的算法进行验证.仿真和实验结果表明,在铜耗最小控制条件下,采用d轴电流与励磁电流共同弱磁的混合励磁同步电机驱动系统比单纯采用励磁电流弱磁或无电流弱磁的驱动系统具有更宽的调速范围.     

针对直流母线电压跌落的永磁同步电机弱磁控制策略

针对车用永磁同步电机(PMSM)运行过程中直流母线电压跌落造成电机基速发生变化的问题,提出了一种根据直流母线电压实时调整PMSM直轴电流的弱磁控制方法。当电机母线电压低于给定转速所需要的母线电压,且电压极限椭圆与电流极限圆有交点时,通过判断电流调节器输出的电压综合矢量与实时直流母线电压,来调整电机直轴电流,从而维持恒定转速。根据所提控制方法搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型,仿真结果验证了所提控制方法能够解决直流母线电压跌落带来的转速突变的问题。最后,在仿真的基础上搭建了试验平台,通过试验验证了该弱磁控制算法的有效性。     

永磁同步电机无权值全速域模型预测磁链控制

为消除永磁同步电机模型预测转矩控制价值函数中的权值系数,本文提出了一种全速域永磁同步电机模型预测磁链控制方法。首先,建立了定子磁链与电磁转矩数学模型,将对磁链和转矩的同时控制转化为对定子磁链矢量的控制,从而消除了权重系数。在此基础上,通过q轴磁链无差拍计算占空比,完成双矢量模型预测磁链控制。进一步地,从最大转矩电流比控制以及弱磁控制的基本理论出发,设计了全速域价值函数,实现了内埋式PMSM的全速域控制。最后,仿真和实验结果证明了所提方案在基速以下时转矩脉动较小,并且电机全速域运行时具有较高的动态响应性能。     

电传动装甲车辆用永磁同步电动机的弱磁控制算法

在详细阐述永磁同步电动机的电流矢量控制策略的基础上,从最大电机输出能力角度讨论了最佳电流矢量运行轨迹,提出了一种适用于车辆全范围调速的弱磁扩速综合控制算法。在此基础上考虑电机电枢反应引起的id、iq轴电感参数的变化,分析其对电机弱磁性能和车辆加速性能的影响。通过MATALB/Simulink仿真,比较了不考虑电枢反应和考虑电枢反应时永磁同步电动机电机输出能力的变化,仿真分析了该算法下的电机弱磁扩速性能,仿真结果验证了弱磁算法和理论分析的正确性。     

混合励磁同步电机新型矢量控制算法研究

在速度分区控制的基础上提出一种混合励磁电机矢量控制算法,该方法综合考虑了负载转矩、励磁电流及母线电压对弱磁基速的影响,在线动态计算弱磁基速。在弱磁区,保持气隙合成反电势恒定,利用励磁电流和d轴电流共同弱磁升速。采用Matlab/Simulink仿真软件建立混合励磁同步电机控制系统,对所提算法进行验证。仿真结果表明该算法可实现混合励磁电机低速大转矩和高速宽调速范围运行。     

矿山机车无速度传感器矢量控制系统

针对矿山机车的工作特点,设计了相应的矿山机车矢量控制系统,并对系统中的基于模型参考自适应(MRAS)方法的转速估算环节和弱磁环节进行了分析研究,比较分析了传统恒功率弱磁控制策略和考虑电机电压电流约束的优化弱磁控制策略.设计并制作了一套基于TMS320F2812控制器的电机控制系统,在此系统上对基于MRAS方法的转速估算环节和弱磁环节进行了实验验证.     

基于DSP的永磁无刷直流电机弱磁控制系统

为实现永磁无刷直流电机(Permanent MagnetBrush lessDCMotor,简称PMBLDCM)的弱磁控制,在复合式转子结构电机本体基础上,提出了一种二模控制的有效策略,即基速下通过PWM控制实现调压调速的恒转矩运行;基速上通过控制电流超前反电势相位来控制电枢反应等效去磁,实现恒功率弱磁运行。采用DSP IPM硬件结构的控制系统成功地实现了这种控制策略,并获得接近3倍的恒功率弱磁运行范围。     

永磁交流伺服电动机弱磁控制性能分析(上)

本文从弱磁控制的基本特性出发,指出永磁交流伺服电机弱磁控制能改善电机及驱动系统的性能;根据弱磁控制的基本原理,针对凸极率不同的永磁转子结构,对永磁交流伺服电机电压极限曲线中心在电流极限圆外、圆上和圆内3种情况,全面深入分析了该类电机的弱磁控制特性;推导出了从零转速经弱磁基速至弱磁最高转速的全范围机械与功率的变化规律,绘制了特性曲线,得到了最大功率和最大转矩点以及最大可能的弱磁范围。根据分析结果,分别讨论电机的凸极率,最大电流与励磁电流之比,电机导磁磁路与电机结构,以及直轴电感等各因素对电机弱磁性能的影响,并简要分析弱磁时电机损耗的特征。     

电动汽车宽速域优化算法及弱磁控制策略研究

为了扩展电动汽车稳定运行区域,提出了一种综合式的SVPWM调制算法,并在此基础上实现了一种优化的永磁同步电机弱磁控制策略。优化后的弱磁控制策略不需要准确知道电机参数等变量,且算法简单易于实现。试验结果表明,该弱磁策略控制下的电机运行稳定,不仅提高了逆变器直流侧母线电压的利用率,而且增大了电机弱磁基速转折点,扩展了电机转速稳态运行区域。     

永磁交流伺服电动机弱磁控制性能分析(下)

本文从弱磁控制的基本特性出发,指出永磁交流伺服电机弱磁控制能改善电机及驱动系统的性能;根据弱磁控制的基本原理,针对凸极率不同的永磁转子结构,对永磁交流伺服电机电压极限曲线中心在电流极限圆外、圆上和圆内3种情况,全面深入分析了该类电机的弱磁控制特性;推导出了从零转速经弱磁基速至弱磁最高转速的全范围机械与功率的变化规律,绘制了特性曲线,得到了最大功率和最大转矩点以及最大可能的弱磁范围。根据分析结果,分别讨论电机的凸极率,最大电流与励磁电流之比,电机导磁磁路与电机结构,以及直轴电感等各因素对电机弱磁性能的影响,并简要分析弱磁时电机损耗的特征。     

感应电机弱磁区转矩输出与电流动态性同步提升控制策略EI北大核心CSCD

弱磁控制技术是感应电机高速驱动的核心技术之一,传统弱磁方案存在直流母线电压利用率低与电压饱和问题,造成弱磁区感应电机输出转矩不足与电流动态性变差的问题。为提升弱磁区电压利用率并抑制电压饱和,同步提升弱磁区输出转矩与电流动态性,文中提出优化的六边形电压拓展策略。首先,设计随电压矢量旋转实时更新的六边形电压给定以实现六边形电压拓展,并定量分析六边形拓展电压下的最大转矩提升;进一步分析六边形电压运行情况下,零电压裕量状态造成的电流动态性问题,提出励磁电流优先控制的优化方案。最后,通过对比实验验证所提出方法的有效性。     

基于三电平优化矢量的异步电机模型预测直接转矩控制

针对模型预测三电平直接转矩控制需对27个电压矢量进行价值函数优化评估,使得计算量过大而不利于实际应用的问题,提出一种基于三电平优化矢量选择器的异步电机模型预测控制方案,根据转矩和定子磁链的给定值得到期望的优化电压矢量,只需对优化电压矢量所在扇区的有限的4个矢量进行优化评估,有效降低了求解计算量。进一步地,为降低开关频率,在价值函数上加入对IGBT开关切换次数的约束,形成具有开关频率限制的模型预测控制策略,在兼顾转矩和磁链偏差的同时降低逆变器开关频率。针对三电平预测控制中的中点电压平衡问题,根据中点电压大小和电机电流方向,实现了中点电压平衡控制。仿真和实验结果验证了所提出控制方案的正确性和可行性。     

基于自适应观测器的感应电机无速度传感器矢量控制

交流电机无速度传感器矢量控制既保持了矢量控制的优良特性,又克服了速度传感器带来的不利影响,是实现低成本、高可靠性和高性能交流调速系统的有效途径.对以自适应观测器为基础的感应电机无速度传感器矢量控制系统进行研究,建立了感应电机转速自适应全阶磁链观测器模型,设计出以估算转速实现闭环控制的无速度传感器矢量控制系统,以TMS320F2810 DSP为控制核心进行了物理实验,并与基于电压电流混合模型的无速度矢量控制方案进行了比较,实验结果表明该控制系统性能良好,具有更高的稳速精度.