基于dSPACE的永磁同步电动机直接转矩控制研究

直接转矩控制在应用中要解决的主要问题就是低速区较大的磁链脉动和转矩脉动.空间电压矢量直接转矩控制(SVM-DTC)应用于永磁同步电机(PMSM)驱动系统中,能够有效地减小磁链脉动和转矩脉动.本文基于定子电流进行磁链观测,进而根据磁链误差电压矢量方法,借助空间矢量调制方法,计算同时满足磁链和转矩要求的电压矢量.通过dSPACE硬件在回路仿真平台进行验证,验证了控制方法的有效性.     

基于拓展电压矢量集合的表贴式永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制

建立了定子磁链坐标系下表贴式永磁同步电机(PMSM)磁链与转矩变化量简化计算模型,针对直接转矩控制（DTC）转矩脉动较大的问题,提出磁链和转矩无差拍（DB）控制。基于简化计算模型,推导出DB控制的理想电压矢量,并采用模型预测控制（MPC）技术实现DB控制。为了提升系统性能,提出一种基于角度拓展电压矢量的方法,将备选电压矢量数目增加到37个,并通过判断理想电压角度减少了计算负担。采用查表方式直接生成电压矢量,无需空间矢量调制（SVM）计算,提高系统实时性能。仿真结果表明：拓展电压矢量集合可降低转矩脉动。为了进一步减低磁链与转矩脉动,提出一种基于角度与幅值的电压矢量拓展方法,仅需判断电压矢量角度和幅值是否接近理想状态,查表即可产生幅值任意的电压矢量。仿真结果表明：该方法可进一步显著减小磁链和转矩脉动。     

基于固定矢量作用时间的新型直接转矩控制系统

永磁同步电动机传统直接转矩控制具有转矩脉动大、开关频率不恒定等缺点,在分析传统直接转矩控制中磁链和转矩脉动的基础上,利用固定矢量作用时间合成新矢量的新型直接转矩控制方法控制永磁同步电动机.该方法根据转矩和磁链误差来选择基本电压矢量对,根据磁链的位置和转矩误差的大小来确定所选择的基本电压矢量的作用时间,从而得到了新的合成电压矢量进行控制.仿真结果表明基于固定矢量作用时间的新型直接转矩控制方法能够有效减小传统直接转矩控制方法中的磁链和转矩脉动,同时不增加控制的复杂性,明显改善了系统的控制性能.     

基于转矩角简化的异步电动机SVM-DTC研究

为了减小基本直接转矩控制(DTC)的磁链和转矩脉动,采用空间矢量调制(SVM)与直接转矩控制相结合(SVM-DTC)的方法。从直接转矩控制的基本原理出发,分析了SVM-DTC中目标电压矢量求取的关键点,提出了基于转矩角简化的目标电压矢量的求取方法,分析了SVM-DTC实现要解决的关键问题并给出了解决方法。仿真与实验结果表明,与基本DTC相比,采用基于转矩角简化的SVM-DTC可以大大减小电机磁链和转矩脉动,有效提高异步电动机系统的动、静态性能。     

一种改进的异步电机直接转矩控制方法

针对传统直接转矩控制(DTC)转矩脉动大、准确性差,及在考虑定子电阻压降时电压矢量区间选择不精确等问题,在研究定子电阻压降影响的基础上,重新划分电压矢量对定子磁链和电磁转矩作用的夹角范围,分析并指出传统DTC电压矢量选择表忽略了转矩增加的必要条件和磁链变化的临界条件,提出一种优化的十二区段控制方法及其电压矢量选择方法。通过仿真和实验验证了该控制方法的性能,与传统十二区段控制方法相比,该方法能保持高准确率,提高了转矩和转速响应,减小了转矩脉动。     

基于定子参考电压矢量预测的SVPWM直接转矩控制研究

针对感应异步电动机直接转矩控制(direct torque control,DTC)系统存在转矩和磁链脉动的缺点,推导出一种新的减小脉动的控制策略.通过对定子磁链的估算,获得下一周期的定子参考电压矢量,利用空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)技术得到逆变器的开关控制信号.通过Matlab/Simulink仿真研究,验证了此算法的有效性.     

基于空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制研究

为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制低速时磁链和转矩脉动大的问题,提出了1种用空间矢量调制(SVM)实现减小电压矢量在1个控制周期中的作用时间的直接转矩控制方法;为进一步提高系统性能,对磁链扇区和电压矢量进行了细分。仿真结果表明该方法有效抑制磁链和转矩脉动,具有传统直接转矩控制固有的优良性能,而且具有恒定的开关频率。     

一种基于空间矢量调制的永磁同步电动机新型直接转矩控制方案

针对永磁同步电动机(PMSM)的传统直接转矩控制(DTC)中存在的磁链转矩脉动大和开关频率不恒定等问题,分析了直接转矩控制中影响磁链和转矩增量大小的因素,在建立定子磁链坐标系下永磁同步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于空间矢量调制(SVM)的新型DTC方法,该方法利用定子电压在定子磁链坐标轴上的分量控制电动机的磁链和转矩,再结合空间矢量调制方法控制逆变器运行。仿真和实验结果证明了这种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法可以有效地减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。     

转矩预测在三电平直接转矩控制中的仿真研究

在基于磁链幅值和相位补偿的定子磁链观测器的基础上,针对合成矢量三电平逆变器直接转矩控制中,在一个周期内工作矢量的不连续造成了转矩较大脉动的缺点,提出了一种预前控制的方法.该方法根据前一个周期采样的磁链和转矩误差,来确定下一开关周期所应施加在逆变器上的参考电压矢量,然后利用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法,合成此开关电压矢量.这样在保证开关频率一定的情况下,大大减少了转矩脉动.仿真结果表明,该方法可以成功减少转矩脉动,磁链轨迹近似为圆,而且电流波形正弦性良好.     

基于模型预测的PMSM直接转矩控制转矩脉动抑制方法

针对传统直接转矩控制方法转矩脉动大的问题,提出了一种基于预测控制减小转矩脉动的方法。首先对定子磁链矢量扇区进行了更加细致的划分,增加了可选有效电压矢量的数量,进而提高直接转矩控制的自由度。在此基础上,分析了零电压矢量对定子磁链幅值与转矩的影响,将零电压矢量加入到控制过程中,最后通过预测控制方法选择最优电压矢量。仿真结果表明,所提方法可有效降低转矩脉动,转矩脉动最大可降低61%,同时所提方法与传统直接转矩控制方法相比,具有更好的动态响应性能。     

一种新型异步电机直接转矩控制策略研究

异步电机调速系统中,传统直接转矩控制不能满足高精度调速的要求。在分析了异步电机直接转矩控制基本原理的基础上,提出了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的直接转矩控制方法。通过Matlab/Simulink对该系统进行仿真,仿真结果表明:空间矢量脉宽调制直接转矩控制能够有效地减少电动机转矩和磁链的脉动。     

基于空间解析模型观测器的永磁同步电机直接转矩控制算法优化

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩观测器误差较大引起的转矩脉动的问题,提出了一种基于空间解析模型的磁链和转矩观测器,并应用于基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制(SVPWM-DTC)中。通过有限元仿真获取磁链和转矩数值解,由该数值解推导了一种考虑电机空间谐波和磁饱和特性的磁链和转矩空间解析模型,构建了一种新型高精度的磁链和转矩观测器。仿真和试验对比表明,基于空间解析模型的观测器具有较高精度,能够有效抑制观测器误差导致的SVPWM-DTC转矩脉动。     

EKF直接转矩控制的感应电机状态观测器

针对电机安装速度传感器不便的问题提出了新的转速辩识方法,它从扩展卡尔曼滤波算法原理入手,利用定子侧可测量的电流、电压,推导出一种新的无转速传感器的异步电动机转速、磁链状态观测模型,估算出电机的转速和定子磁链。该算法可以有效地消除纯积分环节存在的问题,同时不会在辨识的磁链中引入幅值和相位误差,保证电机在稳态运行和转速突变情况下磁链辩识的准确性。通过建立Matlab的S函数仿真电机转速和磁链的结果表明,这种方法能有效地解决磁链和转矩的脉动问题,从而实现电机高性能的控制。     

凸极式永磁无刷直流电机直接转矩控制研究

提出并分析研究了一种凸极式永磁无刷直流电机定子磁链幅值不控型直接转矩控制策略。结合凸极式永磁无刷直流电机及其两相导通工作特点,全面建立起两相导通时电压矢量对电磁转矩控制理论。采用转矩单环控制,根据转矩滞环比较输出和定子磁链位置给出所施加的电压矢量,实现转矩的快速控制。推导出两相静止坐标系下电磁转矩计算模型,并针对实际无刷电机转子反电势既非理想梯形波,又非正弦波的情况,提出采用查表方式获得转矩观测所必需的转子反电势和转子磁链方法。实验结果表明,所提控制方案具有快速的动态响应和良好的稳态性能。     

基于三电平逆变器供电的电机直接转矩控制系统

针对电机调速系统中使用较多的三相交—直—交电压型逆变器供电的直接转矩控制系统中转矩脉动、磁链脉动较大等诸多问题,提出采用三电平逆变器供电的直接转矩控制方案,可以为定子磁链矢量幅值以及相位控制提供更多的控制自由度,从而有效解决转矩、磁链脉动等问题,并在试验基础上,对整个控制系统的工作原理进行介绍.     

改善异步电动机低速性能的直接转矩控制方法

传统六边形磁连异步电动机直接转矩控制方法存在磁链脉动大，逆变器死区时间的问题，逆变器死区的存在会产生电流畸变，尤其在低速时，转矩脉动将随着磁链脉动和逆变器死区而增大，提出一种利用硬件和软件改进控制系统的方法，通过三相和两相定子电压的轮流导通，消除逆变器死区时间，并构造12个电压矢量，形成逼近的圆形磁链轨迹，减小磁链的脉动，从而有效地减少低速乃至整个调速范围的转矩脉动，对该方法建立了系统仿真模型并得出了仿真结果。     

直接转矩控制系统的自适应模糊控制方法的研究

针对基于直接转矩控制的异步电动机在低速运转时存在较大的转矩脉动和磁链脉动的问题,提出一种新的控制方法。方法在传统直接转矩控制的基础上,对异步电动机的转矩和磁链引入自适应模糊控制策略,使其脉动达到最小。实验结果表明该方法能够有效地解决转矩脉动和磁链脉动问题。     

直接转矩控制系统的自适应模糊控制方法的研究

针对基于直接转矩控制的异步电动机在低速运转时存在较大的转矩脉动和磁链脉动的问题，提出一种新的控制方法。方法在传统直接转矩控制的基础上，对异步电动机的转矩和磁链引入自适应模糊控制策略，使其脉动达到最小。实验结果表明该方法能够有效地解决转矩脉动和磁链脉动问题。     

感应电机磁链与转矩无差拍控制

为了降低感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统的转矩脉动、进一步减小磁链脉动,提出一种磁链和转矩无差拍控制策略。仿真结果表明：磁链和转矩无差拍控制下,感应电机系统运行良好。与MPTC相比,所提策略的转矩脉动均方根差（RMSE）降低87.84%,磁链脉动RMSE降低97.83%,电流总谐波失真（THD）降低94.21%。与转矩无差拍模型预测控制相比,所提策略的转矩脉动略有增大,但磁链脉动RMSE降低96.77%,电流THD降低90.03%。实时性试验结果表明：磁链和转矩无差拍控制计算简单,实时性好,计算耗时为MPTC的4.79%、转矩无差拍模型预测控制的5.29%。     

异步电动机直接转矩控制中高性能磁链观测器研究

磁链观测是实现高性能电机传动系统的关键环节,为解决传统直接转矩控制系统中定子磁链观测方法的局限性,设计了高性能全阶磁链观测器实现了定子磁链在全速度范围,尤其在极低速时的准确观测。仿真和实验结果表明:此方案对定子磁链的观测效果明显优于传统的观测方法,降低了稳态时转矩、磁链和速度的波动,并对电机参数的变化具有良好的鲁棒性。