永磁同步电机电流环带宽扩展研究

针对光电捕获跟踪瞄准系统中,永磁同步伺服机构电流环带宽制约跟踪响应速度等问题。在分析永磁同步伺服机构中反馈延时、前向延时的基础上,提出通过采样电流估计SVPWM调制波增量,即时更新PWM的算法。此算法减小了前向延时,在开关频率不变的条件下,系统延时接近理论最小,同时保证较高的母线电压利用率,带宽扩展3倍左右,从而大幅度提高光电捕获跟踪瞄准系统的动态性能,仿真和实验验证了理论分析的正确性和方法的可行性。     

永磁伺服系统电流环带宽扩展研究

分析了数字控制系统中延迟的产生原因和影响因素。基于永磁同步电机数学模型,建立了加入数字控制系统延迟的永磁伺服系统电流环数学模型。分析了电流环带宽与电流采样和PWM更新时序之间的关系。针对改进即时更新方式在开关器件的开关频率变高的情况下采样延迟比增加、带宽提升效果下降的问题,提出了一种基于开关状态的电流延迟补偿分段式PWM更新方式。该方法相比于传统电流更新方式对处理器性能要求更低,对使用了宽禁带开关器件的伺服系统同样适用。实验验证了该方法的可行性,相比于传统采样更新方式该方法可以将电流环带宽提高10倍。     

永磁交流伺服系统电流环带宽扩展研究

在数字控制交流伺服系统中,制约电流环带宽的因素主要包括功率器件的开关频率和A/D采样时间、计算处理、PWM占空比更新等数字控制延时。开关频率的提高会带来开关损耗的增加,因此,在不改变功率器件开关频率的前提下扩展电流环的带宽很有必要。在同步旋转坐标系下的电流解耦控制基础上,分析了永磁交流伺服系统中电流采样和占空比更新方式产生的延时对电流环带宽的影响,并提出了带宽扩展策略,在一个载波周期内实现定子电流的双次采样和PWM占空比双次更新。在保持开关频率不变的情况下,理论上可扩展电流环带宽1倍以上,从而可以大幅提高永磁交流伺服系统的动态性能,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和方法的有效性。     

基于FPGA的永磁同步电机电流环带宽拓展的比较研究

分析了电流环的数学模型,导出了电流环闭环传递函数,得出带宽的大小与系统延时的大小成反比。传统基于数字信号处理器的PMSM电流环的延时比较大,转速变化越大,带宽的影响越明显,而采用现场可编程门阵列FPGA控制的PMSM,可以将电流环的延时缩小一倍,进而改善速度环的响应能力并试验验证理论分析。     

永磁同步电机伺服系统电流环的仿真

介绍了永磁同步电机伺服系统电流环仿真模型的建立方法。通过数字仿真探讨了伺服系统电流环调节器参数的设计和调整,研究了电流微分反馈对电流环动态过程响应的改善,分析了电流微分反馈强度的设置。考虑到电流环的简化,分析了将电流环近似等效为一阶惯性环节的可行性,并讨论了所设计系统电流环的稳定性。     

永磁同步电机电流环控制器的设计

本文在分析永磁同步电机电流环工作原理的基础上,对电流环各组成部分进行数学建模。设计了一款永磁同步电机电流环控制器,采用矢量解耦、反电动势补偿+PI调节器的方法实现。消除了反电动势及直流母线电压的影响,实现了耦合量的完全解耦。通过简化电流闭环控制模型,得到电流环PI参数的简明计算公式。对比分析了简化前后电流环零极点分布及单位阶跃响应,验证了参数设计的合理性。电流环传递函数稳定性分析结果以及试验结果表明此电流环控制器能够使电流环响应快速、稳定。     

永磁同步电机伺服系统电流环的研究

介绍了永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)矢量控制的原理和伺服系统的硬件结构.为构成高性能的伺服系统,设计了电流环调节器并选择合适的参数.针对电机电枢反电势使电机在高转速时出现电流环性能变差的问题,在PWM调制器中采用过调制技术,使得实际电流能准确快速跟踪给定电流.实验和仿真结果表明,电流环性能较好,经过补偿后的系统稳定.所采取的过调制技术能有效地抑制反电势的影响.改善并提高电流环的性能,为实现高性能永磁同步伺服系统奠定了基础.     

永磁同步电机伺服系统电流环的仿真

介绍了永磁同步电机伺服系统电流环仿真模型的建立方法。通过数字仿真探讨了伺服系统电流环调节器参数的设计和调整,研究了电流微分反馈对电流环动态过程响应的改善,分析了电流微分反馈强度的设置。考虑到电流环的简化,分析了将电流环近似等效为一阶惯性环节的可行性,并讨论了所设计系统电流环的稳定性。     

永磁同步电机伺服系统电流环控制技术综述

电流环是永磁同步电机伺服系统三环控制最内,也是最重要的控制环节,电流环控制方法和控制技术的好坏直接影响整个系统的动态性能。本文在分析永磁同步电动机数学模型和矢量控制原理的基础上,针对永磁同步电机三环控制系统中的电流环控制国内外研究的方法和控制策略进行综述,分析新型电流调节器在控制系统中的作用及工作特点,探讨现有的电流解耦方法对反电势补偿技术研究发展动态,并对电流控制技术进行总结。     

基于内模控制的永磁同步电机电流环观测器设计

针对永磁同步电机电流环存在参数摄动、干扰等不确定因素,提出一种基于内模控制的观测器来实现对电流补偿控制。首先,假设耦合和反电动势完全补偿条件下,由内模控制原理构造电流环内模方程,引入实际电流与内模电流的误差变量构造一个新增广矩阵,由状态反馈理论设计观测器控制律。同时,观测器参数由极点配置方法来优化。通过仿真和实验表明,利用内模控制观测器能对电流环实现更好的补偿控制,使得电流稳态波动更小,从而能更准确地调节电机角速度。     

基于改进内模控制的永磁同步电机电流环设计

永磁同步电机(PMSM)作为一种高阶非线性系统,由于参数摄动和外部干扰的原因,传统内模控制器不能保证其精确的控制要求。在传统内模控制的基础上,设计了一种基于指数收敛的误差干扰观测器。在解耦和反电动势补偿情况下,建立内模控制器,然后由内模控制器的输出和反馈电流,构造误差干扰观测器的状态方程,输出误差补偿信号,补偿电机运行过程中参数变动和干扰因素,实现PMSM的高精度控制。建立MATLAB/Simulink仿真模型,仿真中人为增加不确定量和扰动。仿真结果表明,在存在不确定信号和负载扰动时,采用改进的内模控制可以实现电流补偿,降低电流纹波,减小电流稳态误差,同时提高转速响应速度,降低扰动误差。     

永磁同步电机的电流环动态解耦研究

针对永磁同步电机应用中的电流环PI调节器存在的dq轴电流的交叉耦合现象,影响到电流环响应速度与解耦效果,进而影响伺服系统外环的动态响应速度问题,本文提出了一种利用转速微分与电流环PI调节器相结合的动态解耦策略。并通过Matlab/Simulink仿真和基于DSP试验平台进行验证试验。研究结果表明:本文所提出的的电流动态解耦方法,能有效抑制dq轴之间的动态耦合现象,改善了电流的跟随性。     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电机无电流传感器预测控制

针对永磁同步电机(PMSM)因过电压、过电流及误操作等容易造成电流传感器故障,影响PMSM的控制精度的问题,提出一种基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无电流传感器预测控制算法。对于PMSM,通常需要两个电流传感器来采集定子电流信息,所提方法通过扩展卡尔曼滤波估计定子电流代替电流传感器。通过基于扩展卡尔曼滤波的PMSM无电流传感器预测控制算法与常规有电流传感器在线变速和变载仿真对比得到,所提方法具有和有电流传感器相同的控制性能。参数鲁棒性仿真表明,所提方法具有较强的参数鲁棒性,能够满足实际控制需要。     

基于闭环电流预测的永磁同步电机电流环延时补偿策略研究

永磁同步电机采用传统复矢量电流调节器在开关频率与电机频率比值较高时具有良好的参数鲁棒性与动态性能,但在低开关频率下,环路延时与参数摄动易使电流动态响应振荡甚至失稳。采用复矢量表示法对电流环延时环节进行精确建模,基于Smith预估器结构对传统电流预测延时补偿策略进行复矢量建模与频域分析。传统电流预测策略的开环结构在模型或者参数误差下会产生电流跟踪误差,针对该缺陷提出一种基于误差补偿器的闭环电流预测延时补偿算法。该算法采用改进Euler法对电流方程进行离散化,并通过将预测电流偏差积分反馈至预测方程形成闭环预测结构,可实现电流无静差跟踪,在抑制环路延时影响同时大大提升系统鲁棒性。实验结果验证理论分析的正确性和所提算法的有效性。     

永磁同步电机电流环频率响应改进策略研究

针对永磁同步电机矢量控制电流环内存在的固有延迟环节,如电流采样、占空比计算、逆变器死区效应及数字控制延时等。在同步旋转坐标系下引入电流解耦项jωrL,分析制约电流环频率响应能力的主要迟滞因素,并对比不同电流采样时刻与脉宽调制(pulse width modulation,PWM)占空比更新时序对电流环频率响应的影响。提出了一种新的电流采样时机和更新输出PWM信号模式,在半个载波周期内优化采样、计算和输出时序,减小了电流环固有延时等待时间。在载波频率不变的前提下,提高电流环动态加速过程中电流的跟踪性能。仿真和实验结果与理论分析基本吻合,电流环的频率频带带宽提高了近一倍,表明该策略的有效性和正确性。     

永磁同步电机电流环电压前馈解耦控制

电流环是构成高性能永磁同步电机伺服系统的根本,其动态响应特性直接关系到矢量控制策略的实现。针对实际控制系统中所采用的传统PI电流调节器忽略交直轴电流的耦合的问题,设计了以反馈电流和反馈速度为输入的电压前馈补偿的电流调节器。通过在矢量控制系统的仿真表明,采用电压前馈型电流调节器的系统相对于传统的PI电流调节器的系统,具有更好的动态特性、更快的响应速度。最后在基于TMS320F28335的永磁同步电机矢量控制系统上进行实验验证,实验结果进一步验证了仿真结果。     

基于MCP标准函数的永磁同步电机电流环PI控制

永磁同步电机(PMSM)伺服控制系统要求有快速响应的电流环,以获得良好的控制性能。针对PMSM电流环的控制,提出一种基于多容过程标准传递函数的PI控制方法,该方法参数计算简单,电流跟踪效果好,抗干扰性强。仿真结果表明,与工程设计PI法相比,该方法对PMSM电流环控制有很大的优越性。     

误差补偿的永磁同步电机电流环解耦控制

针对矢量控制永磁同步电机电流环在动态调节过程中的相互耦合问题,提出一种基于电流误差的多项式交叉耦合补偿方案.以一阶延迟的电流环为目标,在经典的d轴和q轴电流反馈控制结构的基础上,设计基于电流误差的交叉耦合补偿控制器,采用误差零点的Taylor展开式进行纯积分补偿结构的逼近,减小电压饱和效应,得到多项式结构的补偿控制器,...     

永磁同步电机驱动系统离散域电流环设计

在高速或大功率电机驱动中,载波比较低,数字控制延迟问题更为突出,造成电流环控制性能下降,严重影响到系统整体的控制性能和稳定性。本文建立永磁同步电机的离散数学模型,通过对连续域和离散域下电流环零极点的对比分析,揭示传统采用连续域设计电流环再进行离散化方法的存在的问题,在离散域下直接进行电流环的分析和设计,能够提升电流控制性能。低载波比下的对比实验表明,离散域设计的电流环较常规方法设计的电流环具有更好的稳定性和控制性能。     

小惯量永磁同步电机电流环内模动态解耦

针对小惯量永磁同步电机控制系统,电机机械时间常数小于电磁时间常数,电流环模型不能进行降阶处理以及无法动态解耦电流等问题,依据内模原理设计了考虑反电动势在内的小惯量永磁同步电机电流环内模控制器.该控制器调整参数简单,易于实现,且鲁棒性强,可以有效的实现转矩轴和励磁轴的电流解耦控制,能够克服反电动势带来的影响,尤其在加减速运动过程中,比传统的PID电流环控制具有更好的动态响应和跟踪性能,通过Matlab/Simulink仿真实验证明该方法的正确性和有效性.