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。     

同步电机基于最优时间理论的高性能电流控制

传统的同步电机矢量控制系统中,电流环采用PI调节器,由于PI调节器是对d,q轴分别控制,没有综合考虑d,q轴的情况,无法将控制电压合理地分配到d,q轴,因此传统的PI控制不能满足对电机动态响应要求比较高的场合。基于控制理论中的最优时间控制,结合同步电机的电流方程设计出一种新的电流控制方法,这种控制方法通过合理分配d,q轴控制电压使d,q轴电流在最短的时间内达到给定值,从而实现电机的高速动态响应。通过仿真,证明了这种控制方法比PI控制的优越性。     

基于台架标定的IPM电机复合弱磁控制技术

内置式永磁(IPM)电机在基速以上需要进行弱磁扩速,为弥补负i_d补偿法高速稳定性差的不足,提出一种基于台架弱磁标定查表法+负i_d补偿法的复合弱磁控制技术。详细分析了台架弱磁标定方法和数据处理方式;电机运行区域判断和d,q轴电流指令由转矩指令和实际转速根据查表得到。负i_d补偿法以逆变器最大输出电压为参考值构建弱磁环,输出d轴去磁电流,使异常工况下d,q轴电流指令落到电压极限椭圆内。实验结果表明,该方法具有良好的动态响应特性,系统稳定性高。     

永磁同步牵引电机高速运行时再生制动研究

列车为防止在中性区趴窝,一般以较高速度驶入中性区。为确保辅助系统在中性区不断电,牵引电机需在高速区快速由牵引工况转换为再生制动工况。这里分析了永磁同步牵引电机高速区弱磁控制原理,给出了基于负直轴电流补偿弱磁控制框图,研究了列车进出中性区时永磁同步牵引电机交直轴电流工作区域。基于负直轴电流补偿弱磁控制策略研究了同步旋转d,q坐标系前馈/反馈解耦比例积分(PI)电流调节器和d,q坐标系复矢量电流调节器的控制器在高速弱磁区的再生制动性能。理论分析和仿真结果验证了d,q坐标系复矢量电流调节器在高速弱磁区具有更优异的控制性能。     

电动汽车IPMSM单电流调节器弱磁控制技术

针对电动汽车IPMSM在弱磁扩速时交直轴电流强耦合的问题,采用单电流调节器的弱磁控制方式,通过选择开关对最大转矩电流比(MTPA)控制方式和弱磁控制方式在不同运行状态下进行切换。在弱磁控制中直轴电压指令由直轴电流调节器获得,交轴电压指令则根据直轴电压值通过调节器直接给出。该方法能够对电机直流电压充分利用,使电机工作在最优工作点。建立该控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果分析证明该方法的可行性。最后搭建以英飞凌TC 1782为主控芯片的电动汽车驱动控制系统平台,对所提的控制策略的实际应用能力进行验证。     

基于带载能力最大化的PMSM单电流调节器弱磁控制

单电流调节器弱磁控制主要针对永磁同步电机高速运行时因交直轴电流高度耦合而导致调速性能变差的问题提出。根据永磁同步电机数学模型从理论上分析了其单电流弱磁控制的可行性,并针对电机单电流调节器弱磁控制时带载能力弱的问题提出了一种全新的q轴电压给定方法,改善单电流调节器弱磁控制性能。仿真分析和实验结果证明了该方法的正确性和可行性。     

一种永磁同步电机交轴电流误差积分反馈深度弱磁控制策略

针对传统弱磁控制策略在深度弱磁区域电流、转矩脉动较大,电流调节器易饱和等问题,提出一种基于q轴电流增量与误差积分的深度弱磁控制策略。通过q轴电流误差积分减缓q轴电流变化率,抑制电流调节器饱和;再根据最大转矩电压比曲线对d轴电流限幅,确定q轴电流增量,重新规划PMSM弱磁电流轨迹;结合电流环模糊PI控制,进一步抑制深度弱磁区域电流、转矩振荡。仿真结果表明:该弱磁控制策略下,系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡及电流调节器饱和得到了明显抑制,系统运行稳定。     

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。     

考虑边端效应的双边直线永磁游标电机 模型预测电流控制

提出一种考虑双边直线永磁游标(DSLVPM)电机边端效应的两矢量模型预测电流控制。有限控制集模型预测控制在电机驱动领域具有许多优点,但传统实现方式的矢量选择范围较小。两矢量模型预测控制在一个控制周期内同时作用两个任意电压矢量,扩大电压矢量选择范围,可以提高电流控制性能。由于直线电机存在边端效应,绕组互感的差异造成等效d、q轴电感随着电机位置而波动,并且参数失配会造成模型预测控制性能下降。针对这一问题,使用遗忘因子递归最小二乘算法在线辨识电机的等效d、q轴电感,补偿边端效应的影响,从而进一步改善两矢量模型预测电流控制的性能。基于dSPACE快速控制原型系统构建了DSLVPM电机的实验平台,并通过实验验证了该文所提算法的有效性。     

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。     

抗干扰的三相PWM整流器改进前馈控制策略

基于三相PWM整流器的电压、电流双闭环控制结构,不影响系统跟随性的前提下,电流内环加上前馈补偿,提高其抗干扰性能。根据输入输出之间的功率平衡关系,电压外环加上负载电流反馈,抑制负载扰动对系统的影响。对q轴(有功功率轴)电流与d轴(无功功率轴)电流独立控制,并给出了电压调节器与电流调节器的设计、计算方法。最后,通过simulink软件,控制方法采用SVPWM的电流控制方法仿真,表明系统稳定性和抗干扰性都明显提高。     

低速下无刷力矩电机电流环设计

针对自主导航系统中电机低速平稳的要求,分析了低速条件下相电压的影响因素和旋转坐标系dq轴下的电机数学模型,提出了dq轴的电压电流传递函数,并根据硬件电路系统对电流环回路进行分析,进而提出电流环在d轴和q轴下的传递函数模型,为使电流环具有动态快速响应和较小电流跟踪误差,设计了各自的调节器。Matlab仿真和实验结果表明,d轴、q轴各自的调节器能够达到快速稳定的性能指标,并且稳态误差较小,证明了该方法的正确性。     

基于交直轴电流耦合的单电流调节器永磁同步电机弱磁控制

基于交直轴电流耦合的单电流调节器弱磁控制是一种新颖的永磁同步电机弱磁策略,能够解决双电流调节器在电机高速域相互冲突而易于饱和的问题。交轴电压指令如何确定是此方法的研究重点,直接影响电机的电压利用率、效率以及负载能力。该文基于电机电压方程对电流耦合调节弱磁控制基本原理进行描述,并提出改进的控制方法。利用id-iq坐标平面上的定子电流轨迹,对现有方法的缺点和所提出方法的预期控制效果进行了分析。在小信号范围内,对所提出方法的动态控制过程和可控性进行了阐述。所提出的电流耦合调节变交轴电压弱磁控制策略,交轴电压指令根据电机工况自行调节,无需查表,且不依赖电机参数,易于实现。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和性能优势。     

基于PMSM模型解耦的电流控制器设计与性能研究

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象,即使在同步坐标系下对电机的磁场电流和转矩电流进行解耦,也无法实现d轴、q轴电压直接控制d轴、q轴电流.提出了电机本体解耦方案,即通过在电机中添加控制模块,把速度电压和互感项去掉,将交、直轴分量的控制转化成两个独立通道的控制系统;其次,设计了一种电流控制器,并将其应用于PMSM的电流控制中.仿真结果表明,该电流控制器具有较好的鲁棒性和动态响应性能.     

一种基于单D轴电流调节器的PMSM在方波下的控制策略

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)由于其多方面的优点,在轨道交通领域得到越来越多的重视。轨道交通领域的牵引电机在高速区通常会进入方波工况。针对永磁电机在方波工况下电机电压完全失去调节能力的问题,提出一种基于单d轴电流调节器调节q轴电压的控制策略(single D-axis current regulator-variable Q-axis voltage,SDCR-VQ),该方法可适用于任意形式的永磁电机在全弱磁区域内的控制。通过建立该方法的小信号模型,对其稳定性以及动态性能进行分析。基于该方法,针对永磁电机在运行中电机参数会发生变化的问题,对电机参数不准的影响进行分析,并提出一种多参数在线补偿策略。最后通过仿真和实验验证了所提方波下控制策略以及参数补偿策略的有效性。     

基于复矢量解耦的电流环动态性能改进策略

永磁同步电机模型经过坐标变换之后,d、q轴之间可以实现静态解耦,但动态调节过程中仍然存在交叉耦合问题,且转速越高耦合越严重。另外,电流环内存在的延时会加剧d、q轴耦合,影响电流环动态性能。针对上述问题采用复矢量解耦方法,在电流调节器中引入一个随转速变化的零点,使得此零点可以与电机模型中的极点完全抵消,实现了d、q轴完全解耦,且此方法对电机参数不敏感。为减小电流环延时,在分析延时产生原因的基础上改进了电流采样方式,并且采用双采样双更新策略,延时减小62.5%。仿真结果表明所提方法有效提高了电流环动态性能。     

基于模糊滞环空间矢量的变换器控制策略

采用滞环空间矢量控制的三相电压型变换器电压外环调节主要依赖于传统比例积分(PI)调节器,所以当系统状态或者自身参数变化时,将难以使系统获得满意的动态性能。针对该问题,在电压外环引入模糊PI调节器,根据工程经验在线调整P、I参数,以应对系统变化。同时给出电流内环滞环空间矢量控制中开关状态的选择原则。仿真和实验结果表明,所提控制策略能够有效保证系统稳态性。此外,与采用传统PI调节器的滞环空间矢量控制策略的对比结果表明,所提控制策略可以将变换器的暂态响应时间减少55%以上,使系统获得更为出色的暂态性能。     

基于前馈解耦控制的电压型PWM整流器可逆运行研究

研究了一种基于前馈解耦的电压型PWM整流器系统双向运行控制策略,使整流器在整流以及有源逆变状态下都能实现高功率因数运行。建立了两相旋转坐标系下整流器的低频数学模型;在分析整流器能量双向流动的基础上给出了控制方法,采用电压外环与电流内环的双闭环结构,由电压外环控制功率的流向与大小;通过前馈解耦,对d轴电流与q轴电流独立控制,并给出了电压凋节器与电流调节器的设计方法,使系统在整流与逆变状态下都能达到较高的动静态性能;最后给出了仿真实验验证结果。     

具备带不平衡负载功能的虚拟同步机控制策略

当虚拟同步机(VSG)孤岛运行时,不平衡负载的接入会导致其输出电压不平衡。首先分析了不平衡负载条件下VSG输出电压不平衡的机理,提出了基于PR和PI复合控制的VSG电压环路控制方法;其次,考虑到VSG输出电流的d,q轴分量在负载不平衡时含有二倍频波动分量,导致VSG定子电气方程输出电压的d,q轴指令呈现二倍频波动,提出采用电压环PI调节器输出电流指令作为定子电气方程的电流输入;再次,针对不平衡负载条件下有功功率和无功功率含有二倍频分量问题,提出一种采用电压环PI调节器输出电流指令的功率直流分量提取方法;最后,仿真和实验结果证明了所提方案的有效性。     

内埋式永磁同步电机的弱磁控制策略

针对内埋式永磁同步电机的弱磁控制,提出一种修正电流设定值的方法.该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算.电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到;设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定.通过实验验证了该控制策略的正确性和可行性,实验结果表明所提出的控制策略控制精确度高、响应速度快、鲁棒性好.