单芯片交流伺服电动机速度控制器的实现

采用磁场定向矢量控制(FOC)和空间矢量脉宽调制方式(SVPWM),通过模块化的EDA设计方法在单个FPGA芯片内综合了包括:FOC、SVPWM、电流环、速度环PI调节器、通讯接口等复杂的控制模块。介绍了相关控制模块的控制原理和设计思想,并给出了EDA设计的仿真结果,最后给出了速度控制实验波形。由于采用了矢量控制,与VVVF感应电动机速率伺服系统相比具有更好的线性调速特性和动态性能。     

考虑开路运行模式时的五相永磁同步电机FOC

五相永磁同步电机在开路故障下,由于缺乏有效的空间解耦模型,常采用滞环电流控制。针对滞环电流控制难以应用于大功率场合的问题,提出了一种五相电机矢量控制,即正常模式、单相开路、两相开路(包括相邻和不相邻两相开路)模式下的转子磁场定向控制(FOC)。所提FOC基于维持基波定子磁动势和定子永磁体磁链圆形旋转的原则,给出了适用于各种运行模式下的Clarke和Park变换矩阵以及空间解耦模型。这些解耦模型具有相似的电压方程和转矩方程形式,因此矢量控制可以得到统一。在五相电机驱动系统上验证了所提出的空间解耦模型及FOC方法的有效性和可行性。     

基于FOC的永磁同步电机速度控制器参数优化设计

该文在研究永磁同步电机的数学模型基础上,应用磁场定向（FOC）控制技术,建立了永磁同步电机速度、电流双闭环解耦控制系统模型。针对电机速度环控制器的PI抗饱和参数整定难的问题,采用单纯形法优化速度控制器的参数,并进行了计算机仿真和实验,结果表明优化后的控制系统降低了系统的超调量,缩短了系统的稳定时间,具有良好的工程应用前...     

永磁同步电机控制参数设计方法

磁场定向控制(FOC)由于其良好的解耦性、较小的转矩脉动和容易实现等优点,成为最广泛使用的永磁同步电机控制方法。电流环参数设计是磁场定向控制的关键。本文通过对电流环进行分析,采用传递函数分析的方法,在考虑交叉耦合的条件下推导控制参数与电流控制性能的关系,给出控制参数的优化选取原则。     

考虑效率优化时的车用感应电机转矩控制研究

针对传统磁场定向控制(FOC)对电机模型参数变化敏感、调节控制参数多的问题,基于PI调节器本文提出一种新型FOC控制器以改善电动汽车用感应电机转矩跟踪控制性能。用对同步角频率(ωe)的PI控制代替传统的定子电流q轴分量(iqs)的控制,不仅调控参数少、而且转子磁链幅值和定向控制精度高,对模型不确定性具有较好鲁棒性。基于电机与变频器损耗逼近函数对转子磁链进行优化,避免了恒定磁链控制下大马拉小车现象。该效率优化算法收敛速度快,不需要预知电机模型参数。最后,针对2.2 k W感应电机,在TMS320F2812DSP为控制核心的实验装置上进行实验研究,验证了所提方法的正确性和有效性。     

永磁同步电动机驱动系统数字PI调节器参数设计

在分析永磁同步电动机(PMSM)数学模型的基础上,建立了转子磁场定向矢量控制的永磁同步电动机的驱动系统模型.针对全数字化大功率永磁同步电机磁场定向控制调速系统的双闭环结构,建立了电流环和速度环的传递函数模型,根据经典PI调节器工程设计方法,给出了一种数字PI调节器的控制参数设计准则和方法,并通过试验进行了验证.     

基于转子磁场定向控制的PMSM伺服系统建模仿真

在分析永磁同步电动机（PMSM）数学模型的基础上，建立了的转子磁场定向矢量控制的PMSM伺服系统模型。系统采用位置、转速和电流三闭环控制，其中位置环和速度环采用经典的PI控制，电流环采用转子磁场定向矢量控制，以实现瞬时的转矩调节。仿真模拟了PMSM的恒转矩起动、恒功率运行以及负转矩制动的全过程，实现了位置伺服的精确控制。     

基于模型预测控制的低温余热磁悬浮高速 发电机控制策略研究

本文研究磁悬浮低温余热发电机全功率变流器控制策略,针对现有PI控制器性能不佳的问题研究了一种基于模型预测控制(MPC)的机侧控制系统。建立了基于永磁发电机的预测模型,根据被控制量的预测误差和输出控制量的加权平方和建立目标函数,并以此为基础设计了基于转子磁场定向的矢量控制系统。文中通过仿真对所提MPC控制系统的可行性以及控制性能进行了定量的分析,结果表明该控制系统能够很好地估计下一时刻的电机电流,且具有良好的静、动态性能,能够为磁悬浮低温余热发电设备的开发提供理论依据。     

基于有限集电流预测控制的永磁同步电机转矩脉动抑制

永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制策略鲁棒性差、动态响应速度慢,一般需要复杂的PID参数整定方法,并且很难在较大的速度范围内通过固定的一组PI参数获得较优的静动态性能。为了解决上述难题,提出一种有限控制集电流预测策略用于PMSM的电流环控制,该方法直接处理离散开关状态集合而无需复杂的空间矢量调制过程,利用快速转矩响应通过电流偏差构造价值函数对电机负载切换时转矩脉动进行优化。对控制延时进行补偿减小电流谐波畸变降低稳态转矩脉动。仿真结果表明:与传统的磁场定向控制方法相比,所提方法具有更好的静动态性能,且在低速、高速时该方法均可以有效的减小定子电流波动,抑制了电机的转矩脉动。     

永磁同步电机高动态响应电流控制方法研究

高性能永磁同步电机伺服控制系统要求有快速响应的电流内环,以保证系统的高动态性能。常用的PI调节器调节时间长,且容易出现超调,基本预测控制响应快,但对模型参数的准确性要求高。为此,提出了一种改进的预测控制方法和占空比更新策略。转矩电流环采用并联积分器的改进预测控制方法,励磁电流环采用PI控制。改进的占空比更新策略可使电流控制延时缩短至1.5个控制周期,改进的预测控制方法可以有效降低对参数准确性的依赖。仿真和实验表明,相对于基本预测控制方法和PI控制方法,所提方案可缩短控制延时,降低系统参数敏感性,提高电流环动态性能。     

基于神经网络逆的感应电机矢量控制改进方法

基于感应电机的矢量控制(转子磁场定向控制)存在不能动态解耦和鲁棒性差的问题,提出了感应电机的一种神经网络逆控制方法.实现了电流控制型感应电机系统的自适应解耦及线性化.该神经网络逆系统相当于在普通的矢量控制结构中加了一个具有鲁棒性和开放性的解耦补偿环节,最后通过仿真和实验验证了该方法的有效性.     

基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提出一种基于内模的滑模电流解耦控制策略。该策略使用内模控制策略控制理想电机解耦模型,保证系统动态响应速度;使用积分滑模控制实现dq轴电流解耦,同时提高系统在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。仿真和实验结果表明该策略能有效实现dq轴电流解耦,提高系统动态性能,并且具有优良的鲁棒性。     

基于PI自适应法的无速度传感器异步电动机矢量控制系统

本文结合一种具有较好观测精度和鲁棒性的PI自适应法速度观测器和一种改进的电压模型磁通观测器 ,构造一个无速度传感器的转子磁通定向异步电动机矢量控制系统 ,最后介绍了该系统的全数字化实现。仿真和实验结果证明该系统具有很好的转矩、转速特性和鲁棒性。     

利用扩张状态观测器的交流永磁同步电机控制

为了提高交流永磁同步电机控制系统的控制品质,保证系统在内外各种扰动的影响下仍能保持快速、无超调、高精度的控制品质,提出了一种改进的控制方式。首先,根据电机模型的特点,分析了影响系统控制品质的因素,包括电流环的动态耦合、速度环的未知扰动等。然后,在介绍扩张状态观测器的原理及功能的基础上,设计了三个扩张状态观测器分别估计速度环和电流环的总扰动,进而设计出具有扰动前馈补偿和误差反馈律相结合的复合控制器。最后仿真和实验均证明了改进的控制策略的有效性。实验结果表明,使用同一组控制器参数,改进的控制策略能够同时实现高低速的高品质动态响应。设定速度为600 r/min时,与传统PI控制器相比,调节时间从0.54 s缩短为0.09 s,速度稳态误差RMS值从2.2 r/min降为1.6 r/min;设定速度为0.01 r/min时,改进的控制策略仍能够保持电机平稳运行,且位置误差在±1码。该控制策略能够满足交流永磁同步电机高精度控制的要求。     

Modeling and Bumpless Switching Control of Symmetrical Dual Three-Phase PMSM in Two Operating Modes

Abstract

This paper presents a frequency-domain model of the symmetrical dual three-phase permanent magnet synchronous machine (PMSM) in two working modes. Compared with traditional time-domain model, the presented frequency-domain model has simple expression and can be easily used in control system design and compensation. Furthermore, a frequency-model-based field oriented control (FOC) scheme for this machine is proposed. In this control scheme, parameters of proportional-integral (PI) controllers are analytically designed which can flexibly adjust the steady and dynamic performance of the entire closed-loop system. Moreover, this control strategy allows the drive system to bumpless switch between two operating modes without stopping. Finally, the developed control scheme was verified via simulations and experiments.     

基于状态空间模型的双Buck逆变器复合控制

双Buck逆变器由于无桥臂直通、可靠性好等优点而被广泛应用,然而当负载突变时输出波形质量较差。在建立逆变器控制系统状态空间模型的基础上,引入了电流内环PI控制、电压外环重复控制的复合控制策略。其中,电流内环PI控制,可实现系统快速动态响应,解决负载突增输出电压跌落问题;电压外环重复控制提高系统稳态精度。相比传统PI双闭环控制,该复合控制策略下的系统可实现无静态误差,可有效提高控制精度及输出波形质量,增强抗负载突变扰动能力。仿真与实验结果验证了该方法的有效性及可行性。     

永磁同步电机鲁棒有限集模型预测电流控制算法

在永磁同步电机(PMSM)驱动系统中,基于有限集模型预测电流控制(FCS-MPCC)算法所设计的系统电流内环控制器,性能受电机参数变化的影响。推导了PMSM预测模型,同时以电压矢量为约束项重构价值函数,并针对数字延时导致的电流纹波问题进行了补偿。提出了一种鲁棒性较强的FCS-MPCC算法,通过在预测模型中引入权重系数并定量调节,以降低算法对参数的敏感性。仿真结果表明,所提算法有效,能使系统具备良好的动态性能和稳态精度。     

永磁同步电机速度预测电流解耦控制

在高性能永磁同步电机(PMSM)控制系统中,要求有好的动、静态性能。但是传统的永磁同步电机矢量控制系统速度和电流环采用PI调节器,参数鲁棒性差,在调速范围要求很宽的情况下,无法同时满足响应速度快和稳态精度高的要求。为了获得好的动、静态性能,引入预测控制到速度控制外环,而电流内环采用在传统PI控制基础上增加电压前馈补偿的电流解耦控制。搭建了实验平台,进行了实验研究,验证了设计的控制系统具有动态响应快、静态误差小、受负载扰动影响小的特点。