永磁同步电机转矩预测虚拟电压矢量控制

为了减少永磁同步电机转矩脉动,缩短控制周期,提出转矩预测虚拟电压矢量控制。该方法可在1个控制周期输出多个电压矢量,达到跟踪转矩和磁链的目的。同时,根据转矩和磁链的当前状态选出满足相应规定的3种电压矢量组,再通过滚动优化从中选出最优电压矢量组,显著减少算法的计算量。仿真和实验结果表明:所提方法可以有效减少电流波动,且具有更好的稳态性能。     

基于电压矢量利用率的永磁同步电机模型预测转矩控制备选电压矢量集合

传统模型预测控制(MPC)采用电压源逆变器(VSI)生成的全部7个电压矢量作为备选电压矢量集合,造成较大的运算负担。不同条件下,模型预测转矩控制(MPTC)系统对7个电压矢量的实际利用率并不均衡。在考虑定子磁链扇区、磁链和转矩控制信号和转矩角条件下,分析了表贴式永磁同步电机(SPMSM)MPTC系统对7个备选电压矢量的实际利用情况,并基于电压矢量利用率规律,提出了可动态变化的备选电压矢量集合。仿真结果表明与传统备选电压矢量集合相比,所提备选电压矢量集合可在保持控制性能基本相当的同时,减小备选电压矢量个数,有效提高系统实时性能。     

永磁同步电机模型预测转矩控制简化备选电压矢量集合研究

传统模型预测控制采用两电平逆变器生成的全部7个基本电压矢量作为备选电压矢量。每个采样周期要进行7次预测运算,造成较大的计算负担。方法一在一个定子磁链扇区内只使用5个基本电压矢量,从而将一个控制周期内的7次预测运算减少至5次。方法二采用以转矩角和定子磁链位置为输入,备选电压矢量为输出的模糊控制器对备选电压矢量集合进行简化。仿真结果表明:两种方法的磁链和转矩控制效果与传统模型预测转矩控制基本相当。模糊控制备选电压矢量集合在转矩较小时偏向使用7个基本电压矢量,使得控制性能与传统模型预测转矩控制基本相当,在转矩较大时偏向使用5个基本电压矢量,提高系统实时性。     

基于期望电压矢量的永磁同步电机快速速度预测控制

针对传统永磁同步电机速度预测控制系统的价值函数速度与电流项权重系数难以确定,且采用遍历方式选择控制电压矢量导致计算量大这2个缺点,提出一种基于期望电压矢量的快速速度预测控制方法。利用泰勒级数对电机速度模型进行离散化,获得期望电压矢量;将价值函数中转速和d轴电流的误差项均转化为电压量纲,避免了权重系数的调整;利用Clark变换计算期望电压矢量的角度,得到期望电压矢量所在的局部扇区。将构成该局部扇区的基本电压矢量作为备选电压矢量,代入价值函数计算,令价值函数最小的备选电压矢量作为控制电压矢量调节逆变器。仿真和实验结果表明,所提出的方法无需调节权重,就可达到传统方法在最佳权重时的系统稳态误差,便于实际应用,且计算步骤节省约55%。     

基于拓展矢量集的永磁同步电机模型预测控制

永磁同步电机传统的模型预测控制(MPC)在一个控制周期内只作用一个电压矢量,需要较高的采样频率才能获得较好的控制性能。针对此问题,提出了一种基于拓展矢量集的模型预测控制算法,该算法无需改变采样频率即可实现电机控制性能和开关损耗的动态调节。由于拓展矢量集电压矢量多,为了降低计算量,提出了一种基于相邻矢量的电压矢量优化策略,将控制集候选电压矢量个数限制在11个以内。仿真和试验结果表明,所提基于拓展矢量集的模型预测控制算法不但保留了传统有限集MPC算法的动态性能,且可以在不改变采样频率下,通过调节拓展矢量集的电压矢量数量,实现控制性能和开关损耗的动态调节。     

基于快速矢量选择的永磁同步电机模型预测控制

有限状态集模型预测控制(FCS-MPC)由于概念简单,易于处理系统约束以及具有优秀的多变量控制能力等优点,近年来在电力电子与电力传动领域的应用吸引了学术界和工业界的广泛关注。基于最小化目标函数的原则,传统FCS-MPC通过枚举法来选择最优电压矢量。由于枚举法需要对所有基本电压矢量作用下的系统动态行为进行预测,因此算法的计算量较大,严重限制了FCS-MPC的实用性。针对这些问题,提出一种改进的模型预测控制算法。通过深入分析矢量选择过程,改进的模型预测控制算法只需一次预测即可选出最优电压矢量,因而显著地降低了算法的复杂度和计算量。在两电平永磁电机实验台上的仿真和实验结果表明所提出的改进模型预测控制算法在较宽的速度范围内均具有良好的控制性能。     

永磁同步电机电压空间矢量控制仿真研究

介绍了永磁同步电机转子磁场定向电压空间矢量控制的基本原理,选择了基于转子磁场定向id=0的矢量控制策略。在MATLAB/Simulink环境下,实现SVPWM控制系统仿真,仿真结果显示了SVPWM良好的速度和转矩控制特性。     

开绕组永磁同步电机零矢量注入模型预测控制

针对开绕组永磁同步电机在共母线型拓扑结构中存在的零序电流问题,提出一种零序电流抑制的改进模型预测控制方法.采用无差拍预测模型,得到跟随系统状态变量给定的期望电压矢量,根据电压误差最小化原则确定最优基本电压矢量,并划分占空比间隔选取出最优基本电压矢量的作用时间.改进后的模型预测控制,通过比较非零电压矢量所产生的零序电压与...     

永磁同步电机双矢量无权重模型预测转矩控制

传统占空比预测转矩控制的目标函数包含一个权重系数,权重系数的选取繁琐且耗时。为了消除权重系数并提高稳态性能,提出一种双矢量无权重预测转矩控制方法。该方法将转矩误差和磁链误差转换到α,β坐标系下,构建以备选矢量到转矩误差直线和磁链误差圆的距离之和的目标函数,以消除权重系数。引入占空比控制,进一步减小转矩和磁链脉动。仿真与实验结果表明,该方法具有良好的控制性能。     

基于多采样率永磁同步电机模型预测控制

近年来,模型预测控制广泛应用于永磁同步电机(PMSM)控制,针对传统PMSM模型预测控制多是将模型预测控制单独改善速度环或电流环,结构复杂且电机整体改善效果受到制约的问题,设计了一种PMSM单环模型预测控制方法;针对单环模型预测控制在单采样率模式下,速度环与电流环采样频率、控制量更新频率采用相同适合速度环低采样频率,造成速度、电流、输出转矩波动的问题,结合多采样率理论进行改善。通过实验验证,设计多采样率的单环PMSM模型预测控制能够有效改善速度动态响应效果,同时抑制电流、速度、输出转矩波动。     

永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压抑制研究

针对永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压较大的问题,对比分析了磁链、转矩和共模电压共同控制、直接去除零电压矢量和虚拟零电压矢量三种抑制共模电压的方法。仿真结果表明,三种方法均可有效抑制共模电压。前两种方法均未采用零电压矢量,导致磁链脉动和转矩脉动增大;虚拟零电压矢量方法既保留了零电压矢量,又有效抑制了共模电压,但开关频率有所增大;动态虚拟零电压矢量选择开关次数最小的零电压矢量生成方式,可在控制性能基本相当的前提下,有效减小开关频率,综合性能最优。     

永磁同步电机三矢量优化预测电流控制

为了降低传统预测电流控制算法的复杂度并改善其稳态性能,提出一种三矢量优化预测电流控制方法。首先,为了避免完整的枚举过程,利用电流无差拍控制原理快速获得下一周期的第一最优电压矢量;其次,遍历第一最优电压矢量与剩余有效电压矢量的所有组合,选择第二最优电压矢量;然后,灵活添加一个零矢量,以达到输出电压矢量方向和幅值均可调的目的;最后,考虑对直交轴电流波动同时抑制,基于定子直交轴电流差值参数得到各个电压矢量的作用时间。实验结果表明:相比传统算法,所提三矢量优化预测电流控制方法显著降低了计算复杂度,提高了系统的稳态运行性能。     

永磁同步电机三矢量低开关频率模型预测控制研究

针对工作在低载波比条件下的永磁同步电机驱动控制系统电流环性能恶化的问题,首先分析永磁同步电机单矢量模型预测控制的原理,并由此扩展得到永磁同步电机三矢量模型预测控制策略。进一步利用模型预测控制可以处理多个控制目标和系统约束的特点,将降低变换器开关频率考虑进控制策略中,提出三矢量低开关频率模型预测控制策略。所提控制策略在有效降低变换器开关频率的同时,可获得比传统矢量控制电流环更好的静态性能和相同的动态性能。最后,通过仿真和实验对基于传统矢量控制策略和该文所提控制策略的永磁同步电机驱动系统进行了相应的对比仿真分析和实验,证明了该文所提控制策略相对传统矢量控制策略的优越性,验证了其可行性和正确性。     

基于电压矢量快速筛选的永磁同步电机三矢量模型预测转矩控制

占空比模型预测转矩控制通过优化有效电压矢量的占空比来减小转矩脉动,然而要得到最优有效电压矢量需要进行6次预测,计算量较大,而且第二个电压矢量只能是零矢量,导致转矩脉动仍较大.该文提出一种基于电压矢量快速筛选的永磁同步电机三矢量模型预测转矩控制策略,为了最大限度地降低控制复杂度并减小计算量,设计一种新型开关表,两个有效电...     

矢量集优化的永磁同步电机转矩预测控制

传统三相永磁同步电机有限状态集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)采用枚举法遍历所有基本电压矢量,选择最优电压矢量,用以预测下一时刻的转矩和磁链,运算量较大,限制了其实时性。针对以上问题,提出一种优化的模型预测转矩控制算法,该算法由磁链和转矩误差估算期望电压矢量,基于期望电压矢量的位置选择候选电压矢量,减少候选电压矢量的数量,从而提高了算法的实时性,并在Matlab环境下对所提优化算法进行了仿真实验。实验结果表明,该算法与传统FCS-MPC算法相比,系统具有良好控制性能的,同时将运算时间减少了42%,便于工程实现。     

基于广义双矢量的永磁同步电机双模型预测转矩控制

为了减少永磁同步电机(permant magnet synchronous motor,PMSM)模型预测转矩控制(model preictive torque control,MPTC)策略的转矩脉动,提出了一种基于广义双矢量的PMSM双模型预测转矩控制策略。控制策略将基本电压矢量组合扩展到广义双矢量,将基本电压矢量组合选取与作用时间计算分两次模型预测转矩控制处理,在每个控制周期先选择两个基本电压矢量,再计算其作用时间。仿真结果说明,与传统占空比模型预测控制相比,明显减少了转矩脉动。     

永磁同步电机的模型预测控制研究

模型预测具有动态响应快速和电流跟踪精确等优点,广泛应用于功率变流器领域。采用模型预测电流控制策略,主要研究永磁同步电机的控制,解决传统PI控制器动态响应慢、有超调等问题。整个实验平台以TMS320F28335为控制器,设计了永磁同步电机控制实验,分析了电动机电流环的稳态和动态响应以及转速的动态跟踪性能。实验验证了模型预测在永磁同步电机控制中的优越性能。     

双三相永磁同步电机合成电压矢量直接转矩控制

针对传统多相电机的直接转矩控制算法在运行过程中存在转矩脉动和大量电流谐波的问题,提出了一种基于合成电压矢量的改进直接转矩控制算法。利用双三相永磁同步电机电压矢量丰富的特点,结合高阶滞环控制器的优点,在电机运行时减小转矩脉动。以电压矢量在谐波平面的电压分量等于零为约束条件,构造三组合成电压矢量。使用合成电压矢量替代传统电压矢量,达到降低电流谐波的效果。仿真结果表明,改进的直接转矩算法可以有效减小谐波电流和转矩脉动,具有良好的运行性能。     

永磁同步电机三矢量优化预测磁链控制

永磁同步电机的传统模型预测控制由于备选电压矢量覆盖范围有限,因此存在单个控制周期内计算复杂、电流脉动大等缺陷,在实际工况中难以实现良好的控制性能.针对这一问题,以磁链为控制变量提出一种优化三矢量模型预测磁链控制策略,利用磁链无差拍原理计算下一周期的第一最优电压矢量,相比传统方法可减少单个控制周期内的预测次数;再遍历第一...