异步电动机的效率优化快速响应控制研究

考虑异步电动机定转子铜损和铁损，建立了按转子磁场定向的如坐标系下异步电动机的损耗模型，通过研究不同运行条件下电动机损耗与转子磁通的关系，提出了基于损耗模型的矢量控制变频调速异步电动机的效率优化控制策略；针对电机弱磁运行情况下存在动态响应速度慢的问题，采用一种简单有效的动态电流分配方法，使动态电磁转矩快速上升，实现快速转矩响应和速度跟踪性能。以数字信号处理器TMS320LF2407为控制电路核心搭建实验系统，仿真和实验结果表明该控制策略能够使矢量控制变频驱动异步电动机运行损耗明显降低，运行稳定，并具有良好的动态响应性能。     

基于定子磁链定向的异步电动机准比例谐振控制

针对直接转矩控制和转子磁链定向控制的不足,从异步电动机的数学模型分析出发,提出了一种新型的异步电动机按定子磁链定向的控制方法;同时,系统引入了准比例谐振控制器(QPR),它克服了PI控制器的缺点,能够在静止坐标系下无静差的跟踪交流信号;经过MATLAB/Simulink仿真验证,在该控制方法下,电机转矩脉动小、定子电流谐波含量少,系统具有良好的动态性能。     

异步电机电流内模解耦控制系统分析与仿真

在同步速d-q坐标系下异步感应电机动态模型和解耦控制原理的基础上引入了内模控制方法,详细设计了基于转子磁链定向和内模控制的定子电流调节器。为了计及实际系统中异步感应电机磁场会随着电机负载(转矩)变化而呈不同程度的饱和以致电机参数的非线性,分析了电流内模控制器对这种非线性参数的鲁棒性,建立了整个异步感应电机矢量控制仿真系统,并分别对忽略磁路饱和和考虑磁路饱和两种情况下的系统进行了仿真分析。结果表明电流内模控制调节器在模型匹配和失配下均能提供良好的转矩动和静态解耦效果。     

一种改进的离散空间矢量调制方法

针对异步电动机直接转矩控制(DTC)系统在低速时存在转矩脉动等缺点,提出了一种改进离散空间矢量调制的方法,仿真结果表明,该控制方法能有效地减小转矩脉动,改善定子磁链和电流的波形,改善电机的低速性能。     

军用车辆电驱动永磁电动机控制技术研究

在永磁电动机加速和减速过程中采用不同的弱磁控制策略,并利用最大转矩/电流控制和弱磁控制相结合的控制方法,不仅满足了车辆对电机驱动系统大转矩、宽调速范围的要求,而且提高了驱动系统的可靠性.基于MATLAB软件环境对驱动系统进行了建模和仿真分析,验证了研究成果的有效性.     

具有效率优化计算的异步电动机自抗扰与滑模直接转矩控制

为了克服异步电动机直接转矩控制中转矩和电流脉动大等缺点,设计改进的自抗扰速度控制器取代传统的比例积分(PI)控制器。根据异步电动机的数学模型以及滑模变结构控制理论设计了一种基于转矩误差和磁链平方误差的新型滑模控制器。考虑电机运行过程中负载转矩未知问题,设计了一种基于Super-twisting算法的负载转矩观测器。Super-twisting定子磁链观测器的应用提高了观测精确度。通过效率优化计算得出稳态时最优定子磁链,并将其引入调速系统。仿真试验结果表明,该控制策略有效地减小了转矩和电流脉动,并且对外部扰动具有较强抑制作用,同时能够降低电机运行损耗,具有良好的动态和稳态性能。     

一种内置式永磁同步电动机的非线性转矩控制方法

提出并仿真验证了一种内置式永磁同步电动机的简化的非线性控制方法。该方法根据速度和直流电源的电压来调整电流命令,同时充分利用了内置式永磁同步电动机的转矩,实现了MTPA最大转矩/电流和弱磁两种控制模式。对于电机转矩和电流命令间的非线性关系,采用了泰勒级数展开的方法实现了线性化。该方法不需要查表,计算量也很小,通过在20 kW电机模型中仿真,验证了算法的稳态和动态性能。     

基于矢量控制的感应电机弱磁控制算法研究

变频调速控制系统要求电机具有宽范围的恒功率弱磁调速能力,并能输出较大的转矩。提出一种感应电动机弱磁状态下励磁电流和转矩电流轨迹控制的新方法。在满足电机和驱动器最大电压和电流约束条件的前提下,对电机励磁电流轨迹和转矩电流轨迹分别独立控制,实现全速度范围内的最大转矩输出。设计了该弱磁控制算法的实现策略,并在7.5 kW感应电机上进行实验研究,与传统弱磁控制方法相比,提出的弱磁控制方法可以输出更大的转矩,电流波动小,系统更稳定。     

改进型异步电动机直接转矩控制方法的仿真研究

在研究空间电压矢量调制(SVM)方法和传统的异步电动机直接转矩控制方法后,得到了一种改进型异步电动机直接转矩控制方法.与传统的直接转矩控制方法相比,该方法有着转矩和磁链脉动大为减小的特点.此外,还给出了一种独特的异步电动机直接转矩控制动态问题的处理方法.仿真表明,采用改进型异步电动机直接转矩控制方法除了能使转矩和磁链脉动大为减小外,还有着和传统直接转矩控制一样好的动态性能.     

一种新型的感应电机模糊滑模转矩控制器

提出了一种新的感应电机模糊滑模转矩控制方法.该方法采用联合滑模观测和滑模控制的思想进行鲁棒方案的设计,变结构滑模控制提高了感应电机驱动器的鲁棒性,而模糊逻辑降低了转矩、定子电流、转子磁链的纹波波动,提高了驱动系统的稳态性能.计算机仿真结果表明,该控制方案拥有非常良好的动态特性、高精度的转矩跟踪能力、较强的鲁棒性和很好的抗外部负载扰动的能力.     

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.     

基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略研究

从工业场合下多电机系统高速运行的实际需求出发,分析了传统多电机控制系统和传统弱磁控制系统的优缺点,针对多电机高速运行时的弱磁特性进行了研究。模型预测控制(MPC)是一种基于被控对象模型的新型控制算法,具有较强的鲁棒性和较好的控制性能。交叉耦合控制是一种在并行控制基础上对每个电机进行相应补偿的控制系统。将MPC应用到多电机控制系统中并对其进行改进使其具有弱磁控制能力;对传统的交叉耦合控制策略进行改进。将二者结合提出了一种基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,并以双电机系统为例。最后,进行了仿真验证,仿真试验结果表明,基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,可获得比传统双电机系统更好的跟随性能和同步性能。     

An Approach to Flux Control of Induction Motors Operated with Variable-Frequency Power Supply

A new speed control system for induction motors has been developed which is capable of controlling with quick field weakening and superior response and stability. This method is to control the stator current as a vector quantity on the basis of slip frequency control. More specifically, it is designed to calculate the commanded stator current of the induction motor by corresponding to flux and torque commands on the basis of motor constants and use the calculated commands to control the stator current.     

电动自行车用无刷直流电动机弱磁控制技术

弱磁控制是用于电动自行车的电动机及其控制系统中的一项关键技术,针对电动自行车用无刷直流电动机提出了一种弱磁控制方案,并从试验的角度验证了该控制技术的可行性。     

一种弱磁扩速下的异步电机磁链观测和速度辨识

针对异步电机在高速弱磁下的运行特点,提出了一种基于弱磁下的高性能的磁链观测方法。该方法在基于转子磁链定向电流模型下,设计了一个可以补偿磁链观测误差的补偿器,解决了弱磁条件下励磁磁场变化而导致磁链观测不准的问题。在改进磁链观测的基础上,运用了易于在定点芯片上实现的转速辨识算法,估算出电机转速。最后将结合改进磁链观测的速度估计器应用到无速度传感器矢量控制系统中,仿真结果表明,这种方法实现方便,能够在弱磁高速下准确的辨识磁链和转速估计,提高控制系统的动态性能。     

内置式永磁同步电机弱磁调速控制

在对内置式永磁同步电机数学模型深入研究基础上,提出了一种最优弱磁路径控制策略,该控制策略是基于由直轴电流Id和交轴电流Iq所构成的状态空间,以最大电流曲线、最大磁链曲线和最小磁链转矩比曲线为边界而提出的一种最优弱磁路径。该控制策略以实现在电机任何转速下输出力矩范围最大化和电机电枢电流最小化为目标,指出了电机在各种转速下的力矩控制方法,充分挖掘电机的自身潜能,有效保证高速高精型数控机床的加工运行。仿真和实验研究表明,该控制策略可以大大提高电机的调速范围,同时保证转矩有良好的可控性。     

单相-三相矩阵变换器驱动PMSM的弱磁控制

针对单相-三相矩阵变换器驱动永磁同步电机出现的响应振荡问题,结合弱磁控制原理与矢量控制原理,提出一种给定电流变化轨迹的控制方法.根据电源电压采样信号与电机运行实时参数确定电机允许工作区域.在允许工作区域内,依据弱磁原理,确定给定电流指令.根据矢量控制原理,将给定电流指令转换为给定电压指令,驱动电机.搭建单相-三相矩阵变...     

内置混合式可控磁通永磁同步电机有限元分析

提出一种转子内同时放置钕铁硼和铝镍钴两种永磁体的内置混合式转子磁路结构的可控磁通永磁同步电机。它充分利用钕铁硼剩磁密度和矫顽力都很高，铝镍钴剩磁密度很高而矫顽力很低的特点，使两种永磁体在磁性能上合理配合。通过控制直轴电流矢量脉冲的幅值和方向来控制铝镍钴的磁化强弱和方向，使气隙永磁磁通受控，实现宽范围弱磁调速。介绍了电机工作原理，进行了电磁场有限元分析，给出了不同磁化状况下电机磁场分布图及气隙磁场曲线，指出了增加交轴磁阻的必要性，总结出永磁体尺寸对电机弱磁倍数影响的变化规律。     

Optimization Design and Direct Torque Control of a Flux Concentrating Axial Flux Permanent Magnet Motor for Direct Driving System

Optimization design and direct torque control (DTC) of a flux concentrating axial flux permanent magnet motor (AFPMM) are presented in this paper, which leads the AFPMM to exhibit high torque capability at low-speed and wide speed operation range for direct driving system. Firstly design parameters and manufacturing materials which affect the output performances of the motor are discussed, and then based on finite element analysis (FEA) and response surface methodology (RSM), slot and pole number combinations, and structure dimensions are optimized. Furthermore, a novel DTC based on stator flux linkage tracking is introduced, which combines maximum torque per ampere (MTPA) control and field weakening (FW) control. Independent H-bridge inverter is used to enhance the voltage limit and enlarge the speed operation range. A prototype AFPMM is fabricated on the basis of the optimum model, and experimental measurements are conducted to verify the usefulness of the proposed optimization design and control methods.     

基于离散化组合磁链模型的感应电机无速度传感器控制

矢量控制系统的关键在于能否实现对磁链的准确定位。为此,针对传统的电压、电流型磁链观测器各自的优缺点和适用范围,提出了一种电压电流组合型磁链观测器。通过比例积分控制实现电压、电流模型的平滑切换。采用梯形法对该组合磁链模型进行离散化处理,实现了感应电机矢量控制系统的数字化。搭建基于DSP28055的物理试验平台,试验结果表明了该方法的有效性,验证了该组合模型在感应电机矢量控制系统中的可行性和优越性。