自寻优最大转矩电流比矢量控制连载之四：同步磁阻电机同构电感建模的虚拟信号注入法控制

在虚拟双极性方波信号注入的基础上,提出基于同构电感的参考转矩模型,能够更好模拟实际情况。设计相位摇摆法进行同构电感辨识。考虑到该算法不具备启动机制,配合提出基于均势参数的自启动机制。研究表明,基于同构电感重建的转矩模型因为考虑了参数非线性变化,能实现性能更优的最大转矩电流比(MTPA)控制,并且相位摇摆法与自启动机制的配合改善了系统的动态跟随性能。     

自寻优最大转矩电流比矢量控制连载之三：同步磁阻电机电感扫描的虚拟信号注入法控制

传统虚拟方波信号注入法(VSIM)转矩模型中的电感参数是固定的,与具有参数非线性变化特性的同步磁阻电机模型有较大误差,在同步磁阻电机上,VSIM无法实现精准的最大转矩电流比(MTPA)控制。为解决该问题,提出扫描搜索VSIM转矩模型中的电感参数,间接实现对电流相位角的极值搜索。提出双向增量电感探测机制,能够灵活调整电感值搜索的步长和方向,提高检索效率。该算法结合了搜索法能够考虑参数非线性变化特性和传统VSIM计算简便、响应快速的优点。     

考虑电机参数偏导项的同步磁阻电机虚拟信号注入MTPA控制

同步磁阻电机(synchronous reluctance motors,SynRMs)参数随d轴和q轴电流变化而变化。这导致传统忽略电机参数对电流角偏导项的同步磁阻电机最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制存在很大误差并导致转矩下降。针对这一问题,该文分析导致同步磁阻电机MTPA控制误差的因素,提出适用于同步磁阻电机的电机参数偏导项在线观测方法。利用在线观测的电机参数偏导项结合虚拟信号注入方法实现同步磁阻电机高精度最大转矩电流比控制。实验结果显示,所提出的方法可以实现较为准确的同步磁阻电机在线MTPA控制。     

基于最大转矩电流比的永磁同步电动机矢量控制

在分析永磁同步电动机数学模型基础上,通过极值原理推导出基于最大转矩电流比控制方法下电磁转矩与d、q轴电流之间的关系式,给出了一种关系式的工程近似求解方法,分析了3次拟合多项式与5次拟合多项式下的拟合特点.分析结果表明5次拟合情况下的电机空载运行电流明显小于3次拟合情况下的电机空载运行电流,有利于降低电机空载运行时的损耗.仿真对比了两种拟合多项式控制下的电机运行状态,仿真结果与理论分析相符.     

永磁超环面电机最大转矩电流比矢量控制

为充分利用永磁超环面电机的电磁转矩，研究了超环面电机最大转矩电流比MTPA(maximum torque per ampere)矢量控制系统。首先，分析了超环面电机蜗杆内定子变截面的结构特点和行星轮磁齿的运动规律，推导了永磁超环面电机驱动系统的时变数学模型；然后基于极值原理和公式法，得到永磁超环面电机输出转矩与交直轴电流的函数关系；结合闭环反馈得到行星轮转子的位置信息，搭建了该电机的MTPA控制系统，并对MPTA控制策略下的超环面电机响应性能进行了仿真分析。仿真结果表明，MTPA控制策略能够提高超环面电机电磁转矩的利用率，有效降低该电机的功率损耗，同时该控制系统具有良好的抗扰性能以及对参数变化的鲁棒性。     

同步磁阻电机定子电流最优控制

针对磁路饱和对同步磁阻电机运行特性的影响,提出了定子电流最优控制策略。通过有限元法对电感与电流的非线性关系进行拟合,并利用拟合结果得到最优定子电流随转矩变化的运行轨迹,以实现同步磁阻电机最大转矩电流比(MTPA)控制;同时对于交直轴电流环相互耦合的问题,提出磁路饱和补偿的电流环设计,以提高其动静态性能。仿真与试验结果验证了该方案的有效性。     

永磁同步电动机直接转矩控制系统的最大转矩电流比控制

在永磁同步电动机直接转矩控制和最大转矩电流比控制理论基础上,研究了永磁同步电动机直接转矩控制驱动系统最大转矩电流比控制的实现。仿真结果表明永磁同步电动机直接转矩控制系统最大转矩电流比控制可以降低定子电流,减小损耗,从而提高系统效率。     

交流同步发电机最大转矩电流比控制研究

凸极电励磁交流同步发电机可以与永磁同步发电机(PMSG)一样利用凸极效应采用最大转矩电流比(MTPA)控制方式进行控制。此处采用基于转子磁链定向的矢量控制方法对电励磁凸极交流同步发电机MTPA控制策略进行研究。利用Matlab软件对系统进行仿真与实验,结果证明了MTPA控制策略应用于电励磁交流同步发电机的可行性,并通过与交流同步发电机id=0控制方法进行对比,说明了凸极电励磁同步发电机采用MTPA控制时在相同定子电流下可产生较大电磁转矩等优点。     

永磁同步电动机最大转矩电流比控制

在分析永磁同步机数学模型基础上,介绍最大转矩电流比控制基本原理。采用MATLAB／SIMULINK仿真软件分别建立最大转矩电流比控制系统和id=0控制系统仿真模型,根据仿真结果对两种控制方案比较,得出最大转矩电流比控制方案的优缺点。     

无轴承同步磁阻电机高频信号注入法无位移传感器控制

为降低无轴承同步磁阻电机系统总成本,缩短电机轴向长度,需去除电机的转子位移传感器。本文提出了一种基于高频信号注入法的电机转子位移估算方法,通过在电机转矩绕组注入脉动高频电压信号,从悬浮绕组提取高频感应电流来估计转子位移,从而设计转子位移估算器,建立了电机的无位移传感器控制系统。仿真结果表明高频信号注入法能有效估计转子位移,可实现转矩扰动时全速范围内电机的稳定悬浮运行。     

基于高转矩电流比的开关磁阻电机DITC优化控制

针对开关磁阻电机在直接瞬时转矩控制(DITC)中电流上升初期峰峰值过高而导致转矩脉动增大和电机效率减小的问题,提出了一种基于脉宽调制(PWM)的DITC优化策略.该策略在传统DITC的基础上,依据最大转矩电流比(MTPA)的思想,分析得到电感斜率的变化点为转矩电流比最大的点,以此对每相机械角进行扇区划分,在新划分的区间...     

PMSM调速系统中最大转矩电流比控制方法的研究

针对一类永磁同步电动机（PMsM）d、q轴电感不相等的特性,根据PMsM在d-q坐标系下的基本方程,用极值原理建立了d、q轴电流与转矩的非线性方程组,推导出d、q轴电流与转矩的迭代表达式,实现了最大转矩电流比的控制方法,可显著地提高系统的动态性能.为便于工程应用,在最大转矩电流比控制的基础上,将转矩与d、q轴电流表达式线性化,采用优化方法,给出了最大转矩电流比控制的工程近似算法,非常接近最大转矩电流比控制的性能.仿真和实验结果表明了该方法的有效性和工程实用性.     

一种改进的内置式永磁同步电机最大转矩电流比控制方法

为了优化内置式永磁同步电机（IPMSM）的驱动控制性能,一种结合公式法和高频信号注入法的改进最大转矩电流比（MTPA）控制方案被提出。该方法能够提高系统的动态性能,同时对电机参数变化具有鲁棒性,实现了快速、精确的MTPA控制。采用的公式法无需使用拟合或泰勒级数近似,在工程上更易实现,也更加精确,采用的高频信号注入法直接将高频信号注入到α、β轴电压中,选择注入信号的频率时无需考虑电流环带宽的影响。仿真结果验证了所提改进MTPA方法的有效性。     

新能源汽车永磁同步电机最大转矩电流比控制

考虑到目前新能源汽车使用的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法存在受参数影响较大的问题,提出了一种基于高频信号注入的永磁同步电机最大转矩电流比控制新方法.首先,介绍了常规的最大转矩电流比控制方法及其存在的问题.其次,详细介绍了高频信号注入的最大转矩电流比控制方法的基本原理和实现方法,包括带通滤波器和低通滤波器的设计方法等...     

永磁同步电机虚拟信号注入MTPA控制方法

提出了一种虚拟信号注入(VSIC)来实现最大转矩电流比(MTPA)的方法。该方法通过在反馈电流信号中叠加小幅值的高频正弦分量,并以泰勒级数展开的方式分析出电磁转矩与电流矢量角之间的内在联系,进而配置合理的低通、带通滤波器截止频率,即可提取出MTPA电流对应的角度信息。整个过程无需任何永磁同步电机(PMSM)参数,同时有效避免了传统高频信号注入方法存在的转矩脉动、高频噪音、附加损耗等弊端。基于25 kW的双PMSM对拖平台完成系统样机实验,验证了VSIC效率优化方法的可行性和高效性。     

一种新型同步磁阻电机预测电流控制策略

同步磁阻电机(SynRM)运行工况复杂多变,不同频率、电流下电感磁饱和温升等因素会引起电机参数大幅变化,严重影响电机模型的准确性。无模型预测电流控制(MFPCC)本质上对系统内外扰动具有鲁棒性,能实现SynRM的高性能控制。传统的MFPCC方法存在电流差分更新停滞和稳态性能不理想的缺点,对此提出一种新型MFPCC方法,扩展有限状态集获得精确的电压矢量,利用过去的电流采样信息在线估计系统输入增益和不确定项来及时更新查找表(LUT)。与传统的MFPCC方法进行了对比,仿真和实验结果验证了该方法可有效解决电流更新迟滞问题,并在全速范围内具有良好的动静态性能。     

改进虚拟信号注入永磁同步电机MTPA控制

虚拟信号注入最大转矩电流比(MTPA)控制能够自寻优到电机MTPA工作点,相比于传统的公式法受到电机参数变化的影响较小。但传统的虚拟信号注入控制策略需要经过复杂的坐标变换过程,从d-q坐标系转到极坐标系,再由极坐标系转回d-q坐标系进行解算,运算量较大。本文提出一种新的虚拟信号注入方法,可以避免原虚拟信号注入方法所需的复杂的坐标变换过程,简化了运算过程。并且新的虚拟信号注入方法可以避免原虚拟信号注入方法因忽略电磁转矩泰勒展开的高阶偏导项而引入的误差。在不同工况下对电机进行了仿真和实验,验证了所提虚拟信号注入MTPA控制策略的动静态性能。实验结果表明所提方法不影响控制精度,同时可以显著减少程序运算量,具有更好的实用价值。     

基于改进多虚拟信号注入的永磁同步电机MTPA控制

内置式永磁同步电机为充分利用磁阻转矩,常采用MTPA控制策略,直接公式计算MTPA控制策略易受参数变化影响,一些研究者提出了虚拟信号注入MTPA控制策略。传统多虚拟信号注入MTPA控制需要四路虚拟信号注入,计算量较大。文章提出一种新的多虚拟信号注入MTPA控制策略,将传统四路虚拟信号注入减少到两路,极大减少了运算量,同时不影响MTPA控制精度。仿真结果与实验结果验证了该方法的有效性,在不影响MTPA控制精度的条件下,显著减少了计算量,具有更好的应用价值。     

具有最大转矩电流比的IPMSM直接转矩控制

为提高内置式永磁同步电机(IPMSM)控制性能,将直接转矩控制(DTC)与最大转矩电流比(MTPA)控制相结合,提出一种具有MTPA的IPMSM DTC方法。该方法采用MTPA控制和多项式插值方法建立了定子磁链与电机输出转矩之间的关系,可根据电机不同运行工况,动态调整定子磁链给定值。实验结果表明,所提控制方法在保持DTC快速动态响应性能的同时,可有效降低定子电流幅值,减小功率损耗,提高驱动系统运行效率。     

考虑铁损的同步磁阻电机最小损耗控制策略

传统电机模型忽略了转子铁损影响，导致电机在高速运行状态下最大转矩电流比控制(MTPA)效果变差，因此提出了一种考虑转子铁心损耗的同步磁阻电机(SynRMs)模型以及相应基于模型的控制策略。提出的电机模型从能量的角度出发，将产生于铁心上的各类损耗统一等效为一个铁损电阻的发热损耗，兼具了建模的准确性及简洁性。在此基础上，通过对电机运行时产生总损耗进行更为精确的数学分析，提出了考虑铁损的同步磁阻电机最小损耗(ML)控制策略。通过控制输入电流合理分配使稳定运行状态下电机损耗保持在最低，有效提升了运行效率。此外，所提出控制策略可有效降低控制器的计算量。最后，通过仿真和实验结果验证了所提出控制策略的可行性及有效性。