一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法

针对异步电动机直接转矩控制系统低速时转矩脉动大,定子磁链内陷和电流畸变等问题,提出了一些改进措施.针对U-I模型计算磁链时直流分量造成积分漂移问题,采用具有幅值补偿环节的改进积分器算法取代纯积分环节克服积分漂移;针对传统的6区段电压矢量选择表中当定子磁链处于区段分界线附近控制性能差和未能充分利用电压矢量等缺点,采用细分优化的12区段选择电压矢量开关表来代替传统6区段电压矢量表,构成一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法.仿真结果表明该方法可以明显改善磁链轨迹和转矩脉动,提高了控制系统的性能.     

直接转矩控制系统中减小转矩脉动方案的比较

采用离散空间矢量调制(DSVM)和转矩预测技术减小感应电机直接转矩控制系统(DTC)低速时的转矩脉动,为了系统实现时编程简单,对DSVM的开关表进行了优化,将每个采样周期分为3个相等的时间段,每个时间段中作用一个电压矢量,采用单一非零电压矢量与零电压矢量的组合来代替非零电压矢量与非零电压矢量的组合,简化了开关表,降低了开关频率,保证了低速时的带载能力.在此基础上将DSVM与转矩预测进行了实验对比.实验结果表明:与转矩预测相比,开关表优化后的DSVM在减小低速时的转矩脉动,改善电流和磁链波形方面取得了更好的控制效果,且保持了转矩动态响应快的优点.     

永磁同步电机双模糊自适应直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制存在转矩脉动较大的问题,引入双模糊自适应控制策略。转速控制环中,以模糊自适应PID调节器替代常规PI调节器,实现控制参数的实时自整定。转矩控制环中,将转矩及磁链的误差模糊分级,设计MIMO模糊控制器,取代传统直接转矩控制中的滞环控制器和开关表,消除滞环宽度对转矩脉动的影响,选择基本电压矢量更精确。仿真结果表明,与基于电压空间矢量的直接转矩控制相比,引入双模糊自适应控制策略和零电压矢量后,可进一步改善转速跟随性和负载转矩的抗干扰性能,转矩脉动减小,磁链轨迹圆度更好。     

基于预期电压矢量的永磁同步电机直接转矩控制系统

传统的基于开关表的直接转矩控制存在着转矩和磁链脉动大、开关频率不固定等缺点。考虑到空间矢量脉宽调制技术在一个控制周期内能够产生等效的任意相位的电压矢量,为了改善直接转矩控制的控制效果,提出了一种预期电压矢量的确定方法,并用PI控制器代替传统直接转矩控制系统的滞环比较器,构造出一种基于预期电压矢量的直接转矩控制策略。通过与传统直接转矩控制策略的对比试验,表明提出的直接转矩控制策略具有电流谐波小、转矩和磁链的脉动小、速度响应快、稳态误差小等特点。     

模糊控制调节电压矢量占空比的永磁同步电机直接转控制系统

设计了模糊控制调节电压矢量占空比的永磁同步电机直接转矩控制系统,采用开关表选择电压矢量,采用模糊控制器调节电压矢量的占空比。仿真结果表明模糊控制调节电压矢量占空比的永磁同步电机直接转矩控制系统运行良好,可以实现永磁同步电机驱动系统的四象限运行。与直接转矩控制和传统模糊直接转矩控制相比,模糊控制调节电压矢量占空比的直接转矩控制策略可有效减小磁链和转矩脉动,降低电流谐波含量,但增大了平均开关频率。     

自适应改进模糊调节电压矢量占空比永磁同步电机直接转矩控制

设计了模糊调节电压矢量占空比永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC),采用开关表选择电压矢量,采用模糊控制器确定电压矢量占空比。仿真结果表明,与传统DTC相比,可有效抑制磁链和转矩脉动,但也存在转矩较大时开关表控制失效引起转矩脉动的问题。针对开关表控制失效问题,提出了采用电压矢量选择策略取代开关表来选择电压矢量的改进控制策略。仿真结果表明：改进控制策略可有效抑制因开关表失效引起的转矩脉动,但动态性能较差。因此,进一步提出采用开关表与模糊调节电压矢量占空比的自适应切换控制。动态下,系统采用开关表控制;稳态下,系统采用改进模糊调节电压矢量占空比控制。仿真结果表明,自适应改进模糊调节电压矢量占空比控制可在保证良好稳态性能的基础上提升动态性能。     

基于空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制研究

为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制低速时磁链和转矩脉动大的问题,提出了1种用空间矢量调制(SVM)实现减小电压矢量在1个控制周期中的作用时间的直接转矩控制方法;为进一步提高系统性能,对磁链扇区和电压矢量进行了细分。仿真结果表明该方法有效抑制磁链和转矩脉动,具有传统直接转矩控制固有的优良性能,而且具有恒定的开关频率。     

感应电机DTC转矩与磁链模糊PI自校正控制

为克服传统感应电机直接转矩控制存在低速转矩脉动和开关频率不固定等问题,设计了基于转矩与磁链模糊PI自校正控制器以降低转矩脉动。该控制器根据转矩与磁链误差和误差变化率,实时在线调整控制参数,改善转矩与磁链控制性能。在此基础上提出12个细分电压矢量DTC空间矢量调制控制方案。该方案利用细分的12个电压空间矢量合成需要的任意电压空间控制矢量。仿真与实验结果表明:该系统获得转矩与磁链更精细的控制,降低了电机低速转矩脉动,提高DTC系统的自适应能力。     

基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制

为解决传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定、系统低速运行时难以精确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题,文中将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制中。用转矩和磁链2个滑模控制器来替代传统直接转矩控制中的2个滞环调节器,其输出实现空间电压矢量调制,保证了逆变器开关频率恒定。实验结果表明,这种新型控制策略能极大地减小传统直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动,有效地抑制高频噪声,实现逆变器开关频率恒定,同时仍保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的特征和对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声具有鲁棒性强的优点,有效地改善了系统的动、静态运行性能。     

永磁同步电机直接转矩控制系统转矩调节新方法

从开关频率优化和电压空间矢量合理选择2个方面提出了1种新的转矩调节方法。通过逆变器开关频率PI调节得到转矩滞环比较器的滞环宽度值,在充分利用功率器件开关频率的同时,不仅克服了圆形磁链轨迹对功率器件高开关频率要求的缺陷,而且克服了在转速变化过程中采用固定滞环宽度值带来的功率器件开关频率波动范围大且低速转矩调节性能下降的缺陷。针对零电压空间矢量的特点,为降低系统低速稳态运行时的转矩脉动且保证瞬态运行时转矩的快速响应,提出了在低速稳态运行时选用零电压空间矢量减小转矩、在低速瞬态运行时选用有效电压空间矢量来减小转矩的转矩调节方法。该方法在保证系统响应速度的同时减小了系统平均转矩脉动。实验结果表明新的转矩调节方法不仅能充分利用功率器件的开关频率,而且在低速时由于开关频率的提高反而获得了相对圆形磁链轨迹更小的转矩脉动。     

Minimization of torque ripple of direct-torque controlled induction machines by improved discrete space vector modulation

In this paper, discrete space vector modulation (DSVM) technique for induction machine drives is developed, and then a fuzzy logic direct torque control (DTC) scheme based on the proposed DSVM technique is presented. In DSVM technique, new voltage vectors are synthesized by applying three standard voltage space vectors for three equal time intervals at each sampling period. Rearranging the sequence of the three voltage space vectors does not change final synthesized voltage vectors, but has an influence on torque ripple. By comparing torque waveforms in one sampling period, an analysis is carried out to determine the influence. Based on the analysis, new switching tables used in DSVM-DTC are defined. In the switching tables, the three components of each synthesized voltage vector are arranged in optimized sequence. Finally, a fuzzy logic controller is designed to select synthesized voltage vectors. Its control rules are established based on the proposed switching tables. The proposed scheme is verified by simulations. Simulation results show that a reduction of torque ripples is achieved in a whole speed range.     

基于模糊控制的无刷双馈电机直接转矩控制

研究了无刷双馈电机(BDFM)直接转矩的控制(DTC)策略,在传统直接转矩控制方法的基础上,利用离散空间电压矢量调制(DSVM)技术,给出了基于改进模糊控制策略的无刷双馈电机的直接转矩控制方法,系统仿真结果表明该控制系统低速特性和传统控制策略相比有很大提高,控制准确,能够满足电机从亚同步状态到超同步状态的运行需求。     

基于改进离散空间矢量调制的直接转矩控制系统

提出一种基于离散空间矢量调制(DSVM)技术的异步电机直接转矩控制(DTC)的改进算法,并对其进行仿真研究。在DSVM技术中,每个采样周期分为3个相等的时间段,每个时间段中作用1个电压矢量。改变这3个电压矢量的作用顺序,不会改变最终的控制目标,但是对转矩脉动有很大影响。通过分析每个采样周期中的转矩波形,得到优化的电压矢量选择表。在MATLAB/Simulink下对DSVMDTC系统进行建模仿真,详细阐述模型结构。最后,给出仿真运行结果并进行分析。仿真结果证明所提出的DSVMDTC算法能够进一步减小转矩脉动。     

基于离散空间矢量调制的直接转矩控制系统的仿真研究

针对异步电动机直接转矩控制(DTC)系统存在转矩和磁链脉动等缺点,提出一种基于离散空间矢量调制(DSVM)的DTC系统。根据转矩、磁链误差和速度的不同,在高低速应用不同的开关表,达到改善异步电动机运行性能的目的。仿真结果表明,利用该方法可明显改善异步电动机的电磁转矩脉动。     

模糊调节电压矢量角度和幅值的SPMSMDTC系统

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩和磁链脉动较大的问题,提出了模糊调节电压矢量角度与幅值表面式永磁同步电机模糊直接转矩控制系统,采用模糊控制器和空间矢量调制技术取代传统直接转矩控制系统的滞环比较器和开关表输出电压矢量。模糊控制器输入量为磁链和转矩误差,输出量为输出电压矢量的角度和幅值。基于电压矢量幅值和角度对磁链和转矩的变化影响规律设计了模糊控制规则表。为了进一步抑制转速为负时的转矩脉动,设计自适应模糊直接转矩控制系统。仿真结果表明:模糊调节电压矢量角度与幅值的直接转矩控制系统可实现四象限运行,电机系统运行良好,仅在转速为负时,转矩脉动略有增大。自适应模糊直接转矩控制系统运行效果良好,在四象限内均可较好抑制转矩和磁链脉动。     

一种改善直接转矩控制低速性能的DSVM改进策略

传统的交流异步电动机直接转矩控制转矩脉动大,特别是低速区开关频率低且不固定导致转矩脉动尤为明显.在分析离散空间矢量调制(DSVM)方法的基础上,提出了一种DSVM-DTC改进策略,优化低速区的开关表减小低速转矩脉动,提高直接转矩控制的动态性能及系统的稳态性能.仿真结果验证了该策略的有效性和实用性.     

采用定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统

为解决异步电动机直接转矩控制(direct torque control,DTC)中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统。其中定子电阻采用模糊神经网络进行辨识;电机转速采用基于转子磁链的模型参考自适应系统(model reference adaptive sys-tem,MRAS)法进行估计;同时采用三输入单输出的模糊控制器调节脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号占空比的异步电动机直接转矩控制的策略,三输入变量为转矩误差、磁链幅值误差和磁通角。此策略即在传统异步电动机直接转矩控制的基础上,用模糊控制器代替传统DTC中的滞环比较器和空间电压矢量状态选择器来细分控制规则,最后控制逆变器的开关,以减小低速时转矩和磁链脉动,提高系统转矩响应速度。仿真结果表明该系统可减小转矩和磁链脉动,提高系统的鲁棒性和自适应性,改善系统的动、静态品质。