基于高频信号注入的永磁同步电动机MTPA优化

针对传统永磁同步电机(PMSM)调速系统效率优化中存在的参数依耐性问题,提出了一种PMSM鲁棒自调节最大转矩电流比(MTPA)优化方法。通过在定子电流矢量角上叠加一个高频正弦小信号,采取数字信号处理提取出反映转矩变化规律的功率信号,并以PI调节器锁定出最优定子电流矢量角。此外,内环电流调节器补偿了鲁棒MTPA的动态响应性能。最后,22 k W实验样机验证了所提鲁棒MTPA方法的动、稳态性能及运行效率。     

混合动力汽车IPMSM鲁棒自调节效率优化控制

针对传统混合动力汽车(HEV)系统效率优化控制方法存在的参数依赖性问题,提出了一种IPMSM电机鲁捧自调节最大转矩电流比(MTPA)优化方法。该方法通过在定子电流矢量角上叠加一个高频正弦小信号,通过数字信号处理提取出反映转矩变化规律的功率信号,并采用PI调节器锁定出最优矢量角。此外,设计了高频电流控制器进行内环电流调节器动态补偿,从而提高鲁棒MTPA控制的动态响应性能。最后,搭建了一台22 kW的永磁同步电机HEV系统实验样机,对所提鲁棒MTPA方法的动、稳态性能进行了实验验证,结果表明该方法下HEV系统具备较强的鲁棒性和高效性。     

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。     

基于转矩控制线性化的PMSMDTC全速运行研究

针对永磁同步电机直接转矩控制(PMSM DTC)系统,提出转矩闭环控制系统的泰勒级数一阶近似线性化设计方法,实现系统全速运行。详细给出转矩闭环控制系统的线性化计算方法,并按照典型二阶系统设计方案得到转矩调节器参数,满足系统控制性能要求。采用最大转矩电流比(MTPA)控制及弱磁控制实现电机恒转矩和恒功率区域下的定子磁链动态给定。实验结果表明,该系统不仅速度响应快、跟踪准确,同时抗扰性能好、系统效率更加优化。     

永磁同步电机效率改善策略比较研究

基于永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)平台,针对最小损耗模型和最大转矩电流比两种效率改善策略进行了比较研究。前者通过计算PMSM的铜损和铁损,建立了最小损耗模型,求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。后者利用Lagrange乘子法推导出了最大转矩电流比(MTPA)时输出转矩与最小定子电流之间的关系式,利用曲线拟合的方法求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。仿真实验表明,两种控制策略都能够在保持良好性能的基础上提升运行效率,且最大转矩电流比方法要优于最小损耗模型法。     

永磁同步电动机直接转矩控制的弱磁运行分析

直接转矩控制是一种高动静态性能的控制方法。由于转子永磁的存在，永磁同步电动机的直接转矩控制在零矢量的作用、最大转矩电流比控制(MTPA)等方面同异步电机直接转矩控制有很多不同。该文对PMSM的弱磁运行进行了分析，根据最大负载角的存在和逆变器及电机的电流电压限制，提出了在电流限制的条件下PMSM直接转矩控制的MTPA运行的稳定条件。理论分析和仿真结果都证明了该结论的正确性。     

损耗减小的永磁同步电机转矩脉动优化控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统的转矩脉动优化问题,提出一种基于最优定子电流解析计算,同时考虑损耗最小化的PMSM转矩脉动优化控制方案。通过理论推导和解析计算,可得到效率最高和转矩脉动最优的电机定子电流表达式,可同时适用于瞬态和稳态下的转矩脉动最小化控制。新型控制方法使用了新型的线性模型,建立了在最大转矩电流比(MTPA)控制下电感和定子电流之间的关系,故解析计算中不再涉及电感,可有效降低磁饱和度的影响。最后,基于实验室PMSM驱动系统试验平台,验证了新方案的瞬态和稳态控制效果。     

新型空间矢量信号注入MTPA控制策略

为了优化内置式永磁同步电机(IPMSM)驱动控制性能,提出了一种基于空间矢量信号注入的新型最大转矩电流比(MTPA)控制策略。新控制方案中,将高频信号直接注入到空间矢量中,然后通过定子磁链幅值和定子电流幅值的变化分析跟踪MTPA点。由于高频信号被注入到电压空间矢量中,故不需要根据速度闭环和电流闭环的带宽来选择注入信号的频率。新控制方案能够准确地跟踪MTPA点,与电机参数无关,具有较好的鲁棒性。最后,在IPMSM驱动试验平台上进行了若干试验,试验结果验证了新控制策略的效果。     

基于MTPA的内置式永磁同步电机转矩预测控制

针对采用矢量控制方法的内置式永磁同步电机(IPMSM)存在解耦复杂、附加优化目标难以融入系统控制等问题,提出了一种基于最大转矩电流比(MTPA)的IPMSM转矩预测控制方法。在推导MTPA控制原理的基础上,分析了转矩预测的控制机理及性能指标函数。22 k W试验样机的仿真与试验结果表明,系统稳态及全局加减负载条件下调速性能良好、转矩动态响应迅速。该方法在重载条件下定子电流利用率显著提高,满足电动车辆驱动控制系统的性能和效率指标要求。     

永磁同步电机双模型预测转矩控制策略

永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)存在转矩脉动大和计算量较大的问题,通过分析PMSM定子电流与定子磁链的关系,提出了一种双MPTC方法。该方法通过电压矢量选择模型预测控制(MPC)来确定出合适的电压矢量,然后根据占空比优化MPC计算出电压矢量的作用时间。实验结果表明:与传统MPTC相比,双MPTC明显降低了转矩脉动,且减小了计算量。