模糊占空比调制永磁同步电机模型预测转矩控制

传统模型预测转矩控制(MPTC)电压矢量作用于整个采样周期,会造成较大的磁链和转矩脉动。因此,提出模糊占空比调制永磁同步电机MPTC,采用MPTC选择施加的电压矢量,采用模糊控制确定电压矢量占空比。仿真表明模糊占空比调制MPTC系统运行良好。与传统MPTC、磁链和转矩无差拍模型预测控制以及磁链和转矩无差拍控制占空比调制相比,模糊占空比调制MPTC可减小稳态转矩脉动均方根误差（RMSE）、磁链脉动RMSE均值及定子电流总谐波失真（THD）。由于降低了磁链和转矩脉动,MPTC更多地选择零电压矢量,因此虽然采用占空比调制,平均开关频率反而有所减小。     

三相矢量下永磁同步电机占空比预测电流控制

针对永磁同步电机在传统模型预测控制下,存在单个控制周期计算复杂、稳态电流波动较大、开关频率不固定等问题,提出一种三相电压矢量下的永磁同步电机占空比预测电流控制策略。该策略运用三相电压矢量进行预测控制,仅经3次预测后,利用最优、次优电压矢量进行一次占空比计算,经转化后即可得出两电平逆变器单控制周期内三相开关时间,从而输出任意幅值、相角的期望电压矢量。仿真结果表明,该策略与经典双矢量和三矢量预测电流控制相比,其控制性能更优异且耗时更短。     

基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制方法转矩和定子磁链脉动大、开关频率不恒定等问题,本文在详细分析转矩脉动和定子磁链脉动数学模型的基础上,提出了一种基于占空比调制的模型预测直接转矩控制策略.该策略根据转矩和定子磁链的综合误差确定所选电压矢量的占空比,根据不同的控制目标,占空比的计算方法可分为最终值法、平均值法和有效值法,每种方法均给出了精确的数学模型并进行了对比分析.同时考虑到实际应用中控制延迟的问题,引入了模型预测控制方法对系统变量进行预测,提前一个采样周期计算出所需施加的电压矢量及其占空比.仿真结果表明,基于占空比调制的模型预测直接转矩控制可以有效地抑制转矩脉动和定子磁链脉动,且逆变器开关频率恒定,同时降低系统采样频率.     

基于线电压调制的内置式永磁同步电机电流预测控制

为了适应城市工况下电动汽车经常启停与加减速的问题,作为驱动电机的永磁同步电机需要良好的动态响应。应用较为成熟的PI控制容易出现超调和震荡现象,且参数过于依赖经验与尝试。电流预测控制可以保证良好的动态响应,但由于内置式永磁同步电机(IPMSM)的直交轴电感不等,模型更复杂,控制器的运算量很大。因此针对这一点对预测控制进行了简化,在简化的基础上又消去了磁链参数对控制算法的影响,取得了比传统PI控制更为优良的电流响应。同时采用线电压调制取代空间电压矢量调制(SVPWM),在保证直流电压母线利用率的情况下,进一步减少了控制算法的计算量。     

占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对如何确定占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制的零矢量作用时间问题。根据电压矢量与电流转矩分量关系,分析了在不同转速下零矢量作用时电磁转矩的变化规律,引入占空比调制后低速区转矩脉动要小于中高速区转矩脉动。设计了基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制系统,利用转矩偏差和定子磁链的偏差计算占空比,该方案易于实现,对电机参数误差不敏感。仿真和实验结果表明,该方法结构简单、鲁棒性强,能够明显改善低速性能。     

基于最优占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制的转矩脉动问题,在分析传统的直接转矩控制产生脉动的基础上,设计了一种基于最优占空比技术的直接转矩控制。结合预测控制思想,根据当前转矩和磁链预测下一时刻的转矩和磁链误差,采用使下一时刻误差最小的原则计算出有效电压矢量作用的时间,设计最优占空比调制的直接转矩控制控制器。通过理论分析、仿真和实验验证表明,该方法能够在不影响转矩动态性能的前提下,有效的抑制传统直接转矩控制的转矩和磁链脉动,提高了直接转矩控制的稳态性能。     

基于优化占空比的永磁同步电机模型预测控制

永磁同步电机(PMSM)模型预测控制因其具有动态响应速度快、方法简单等优点,受到了越来越多的关注.在PMSM控制策略中,有限集预测控制具有控制思想简单、便于处理多约束问题等优点,但由于有限集模型预测控制在一个采样周期只使用一个电压矢量,因此有较明显的转矩波动.为进一步降低转矩的稳态波动,在此提出了优化占空比模型预测控制...     

永磁同步电机改进预测电流控制

在模型预测控制中,大量的计算会产生动作延迟,并且离散化方法的不准确性也会将误差引入系统,当采样时间较长时上述两种情况会导致系统性能恶化。为解决该问题,可采用双线性变换法获得更为精确的电机离散时间模型,该离散方法可保证系统有更优的稳定性。再通过引入延时补偿来解决预测电流时由于计算导致的动作延迟,从而减小电流纹波。基于此搭建仿真模型并进行试验研究,仿真与试验证明该预测系统具有动态跟踪特性好、电流纹波小和抗负载扰动强等优点。     

五相永磁同步电机全速度范围占空比优化模型预测电流控制

传统五相有限集模型预测电流控制(finite control set model predictive current control,FCS-MPCC)在评价函数中加入谐波电流约束,有效抑制了三次谐波电流,但会降低直流电压利用率,因此该方法无法兼顾稳态性能与电压利用率;基于虚拟电压矢量的五相FCS-MPCC稳态性能良好,但直流电压利用率较低,调速范围受限。因此,文中提出一种五相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)全速度范围占空比优化FCS-MPCC。首先,采用大矢量作为控制集以充分利用直流电压,并计算占空比减小电流误差;然后,设计占空比分配方式实现全速度范围的三次谐波抑制,并增加滞环比较器和动态电流反馈提高系统的稳态性能和动态性能;最后,通过实验验证所提方法的正确性和有效性。     

基于模糊PI的永磁同步电机电流预测控制

永磁同步电机电流预测具有动态响应高的优点,但易受模型参数不准确的影响,引发dq轴电流静态误差,降低系统效率。为改善该情况,在永磁同步电机无差拍电流控制基础上引入模糊前馈控制器,模糊外环由模糊PI控制,大大降低了参数的灵敏度,提高了系统的抗干扰性和鲁棒性。仿真试验验证了该方法的可行性和准确性。     

基于Laguerre模型的永磁同步电机电流预测控制

提出了一种基于Laguerre模型的自适应预测控制方法。对控制算法的数学模型进行分析与优化,将该控制算法量化后,成功地应用于以DSP TMS280F2812为核心的永磁同步电机的控制平台上,并将预测控制与传统PI控制的结果进行了对比。试验结果表明,所提出的预测控制算法使永磁同步电机具有更好的动态响应特性和稳态特性。     

基于电池功率的永磁同步电机预测电流控制

纯电动汽车动力电池的荷电状态下降到一定程度时,会出现电池实际输出功率无法满足控制需求的情况。考虑电池功率对电机控制的影响,建立基于电池输出功率的永磁同步电机预测电流控制策略。使用无差拍预测控制预测电流值,进而计算电机期望功率。当电机期望功率超出电池功率时,通过降低目标转速和对控制电流限幅的方式降低期望功率值。通过仿真及实验验证,提出的控制策略能够在电池输出功率下降的情况下,降低电机期望功率,使电机能继续正常运转。并且与传统控制策略相比,电机动态响应速度更快,响应时间缩短50%以上,功率波动更小,动态性能明显提升。结果表明,基于电池输出功率的永磁同步电机电流预测控制策略是有效的。     

基于动态矩阵的永磁同步电机电流预测控制

为进一步提高永磁同步电机电流环的响应速度及鲁棒性,分析了永磁同步电机的数学模型,在矢量控制的基础上研究了基于动态矩阵(dynamic matrix control,DMC)的电流环预测控制算法,并进行了仿真。仿真结果表明,与传统PI控制器相比,DMC电流预测控制器使控制系统的动静态性能更优,鲁棒性更强,可实现电流的快速稳定跟踪。     

永磁同步电机改进占空比模型预测转矩控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统模型预测转矩控制(MPTC)存在转矩和磁链脉动较大的问题,提出了一种对占空比和电压矢量同时优化的模型预测转矩控制方法。该方法针对每一种电压矢量预先计算出使得下一时刻转矩和磁链误差最小的占空比,再通过价值函数同时选取出电压矢量和占空比的组合,并且在占空比计算过程中考虑了对转矩和磁链脉动的同时抑制。实验结果表明,所提出的控制方法能够较好地抑制转矩和磁链脉动。     

永磁同步电机的自适应预测电流控制

本文提出一种永磁同步电机实时自适应电流控制方案，在预测电流控制的基础上增加参数辨识，用来克服电机参数不准确带来的影响，用比较计算模型和实际电机输出之间的差别的方法对电枢电感和永磁磁通参数进行辨识。     

基于扰动观测器的永磁同步电机预测电流控制

基于面贴式永磁同步电机(SMPMSM)离散数学模型,提出一种无差拍预测电流控制方法。为补偿模型误差以及电压型逆变器死区时间对电流控制精度的影响,设计两个并行的扰动观测器来实时估计模型不确定项及由死区时间和逆变器非线性所引起的扰动电压,并证明了其稳定性。实验结果表明,基于预测电流控制算法的电流环具有良好的动态性能,观测器通过补偿参数摄动及死区时间的影响,使算法具有很好的鲁棒性并抵制了电流谐波分量。     

永磁同步电机三矢量模型预测电流控制

永磁同步电机最优占空比模型预测电流控制策略中电压矢量方向固定,可选矢量范围具有一定局限性,且仅对交轴电流实现了无差拍控制,因而电流仍有较大的脉动。该文提出了一种三矢量模型预测电流控制策略,在每个扇区用三个基本电压矢量等效地合成一个期望电压矢量,并将6个扇区中合成的6个期望电压矢量作为备选电压矢量,从而其范围能够覆盖任意方向、任意幅值。采用直交轴电流无差拍方法计算矢量作用时间,对直交轴电流同时实现了无差拍控制,有效地减小了电流脉动,提高了系统稳态性能。实验结果证明了所提出方法的可行性和有效性。     

永磁直线同步电机改进预测电流控制

永磁直线同步电机(PMLSM)预测电流控制(PCC)时存在易受参数变化和延迟以及负载扰动影响,为此提出基于二阶超螺旋滑模观测器(STSMO)的改进型PCC。首先,建立包含不确定性的PMLSM动态数学模型。然后,为了补偿参数变化以及延迟的影响,采用二阶STSMO估计下一周期的电流和参数变化造成的扰动电压,估计值用以计算下一周期的给定电压,以提高电流跟踪精确度,通过李雅普诺夫函数证明观测器的稳定性。同时,采用基于改进指数趋近律的自适应滑模控制器(ASMC)对速度进行跟踪,将状态变量和滑模面加入到指数趋近律中,不仅削弱了电流抖振,且进一步提升了系统的鲁棒性。半实物仿真实验结果表明,与传统PCC相比,提出方法能有效地抑制不确定性对系统影响,使系统具有更好的跟踪性能和鲁棒性。     

永磁同步电机速度预测电流解耦控制

在高性能永磁同步电机(PMSM)控制系统中,要求有好的动、静态性能。但是传统的永磁同步电机矢量控制系统速度和电流环采用PI调节器,参数鲁棒性差,在调速范围要求很宽的情况下,无法同时满足响应速度快和稳态精度高的要求。为了获得好的动、静态性能,引入预测控制到速度控制外环,而电流内环采用在传统PI控制基础上增加电压前馈补偿的电流解耦控制。搭建了实验平台,进行了实验研究,验证了设计的控制系统具有动态响应快、静态误差小、受负载扰动影响小的特点。