低开关频率下永磁同步电机无差拍矢量控制

永磁同步电机(PMSM)在低开关频率下运行时会出现诸多问题,不能满足工业生产要求。对此,提出一种无差拍矢量控制策略,在分析了PMSM数学模型的基础上,设计了无差拍电流预测模型和指令电压计算模块,由以上两个模块可构成无差拍电流控制器,无差拍电流控制器输出电压指令信号并将其送入脉宽调制(PWM)模块生成开关信号驱动逆变器。通过实验证明,无差拍矢量控制策略控制性能良好,能有效降低电流谐波,加快转速响应,抑制转矩脉动。     

永磁同步电机模糊自适应低开关频率模型预测 电流控制

在永磁同步电机有限集模型预测控制中没有脉宽调制环节,最优电压矢量直接作用于逆变器,开关频率高。为降低 开关频率,拟通过永磁同步电机模型预测电流控制系统的代价函数中,引入权重系数自适应调整的开关频率控制项。首先, 建立模型预测电流控制模型,分析运行工况及控制周期对开关频率的影响;其次,在代价函数中引入开关频率控制项,分析开 关频率控制项权重系数对开关频率和电机控制性能的影响规律;然后,基于模糊控制理论设计权重系数自适应调整的模型预 测电流控制系统,通过检测定子电流和参考电流的控制误差值作为模糊控制的输入量,开关项权重系数作为模糊输出量,实 现开关项权重系数的自适应调整。仿真结果表明,模糊自适应开关项权重系数控制方式相比于固定权重系数控制,在转速为 500 r/min时电流谐波增大0.36%时而开关频率降低1.5 kHz 左右,在2000 r/min时开关频率降低0.8 kHz 左右。     

计及开关频率优化的永磁同步电机模型预测转矩控制

为减小逆变器开关频率对永磁同步电机(PMSM)性能的影响,提出了一种计及开关频率优化的PMSM模型预测转矩控制(MPTC)方法。建立了电磁转矩及定子磁链数学模型,并在此基础上设计了MPTC全速域价值函数。在全速域价值函数中加入了逆变器开关频率的限制条件,以实现恒转矩区内最大转矩电流比、恒功率区内弱磁调速并计及开关频率最优化的控制效果。仿真结果证明了所提方案不仅具有较高的动态响应性能,而且有效降低了逆变器的开关频率。     

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。     

永磁同步电机低复杂度双矢量预测电流控制

针对永磁同步电机传统模型预测电流控制中存在计算负担重和电流脉动大的问题,提出一种低复杂度双矢量预测电流控制方法。首先,利用电流无差拍控制原理快速获得下一周期的第一电压矢量,相比传统方法可减少一个周期的预测次数。其次,进行第二电压矢量的选择时可以采用非零电压矢量,增大备选电压矢量的覆盖范围。最后,根据均方根电流脉动方程,确定满足最小电流脉动条件下各个电压矢量的最佳作用时间。仿真和实验结果表明：相较于传统单矢量、双矢量预测电流控制方法,所提低复杂度双矢量预测电流控制方法能够有效抑制电流脉动,降低算法的复杂度和计算量,提高了永磁同步电机控制系统在实际中的运行性能。     

基于复矢量调节器的低开关频率同步电机控制

为提高中压大功率变频器出力,需要降低器件的开关频率,这会导致脉宽调制(pulse width modulation,PWM)响应滞后,影响定子电流磁化分量和转矩分量间的动态解耦效果。受低开关频率制约,常规的比例积分(proportionalintegral,PI)及前馈补偿PI调节器难以满足系统要求。为改善这一问题,在对电励磁同步电机进行复矢量信号建模的基础上,充分考虑信号采样的延迟和开关器件在低开关频率下的惯性特性,结合经典的控制理论分析方法,设计了一种新颖的基于复矢量的电流调节器。该调节器能在低开关频率下实现对定子电流磁化分量和转矩分量的有效解耦,动稳态性能良好。Matlab仿真及DSP实验验证了该调节器的有效性与可行性。     

高速低开关频率下永磁同步电机的解耦控制

针对在同步旋转坐标系下,电流反馈控制依赖电机参数的问题,提出一种利用电流环输出估计电感值方法。然而在低开关频率下,数字延时在同步旋转坐标系中可以等效为角度延时和时间延时两部分,其中角度延时会影响电流环的输出,造成辨识电感出现误差。通过绘制系统零极点分布图可发现时间延时会影响电流环的解耦性能。为了消除数字延时的不利影响,通过引入超前相位角消除角度延时对电感辨识的影响,又提出具有预测控制的电流反馈控制消除时间延时,实现了电流环转矩分量和磁链的解耦控制。最后通过仿真和实验验证所提方法的可行性和有效性。     

基于固定开关频率的永磁同步电机预测电流控制

为了实现高性能永磁同步电机控制,提出了一种基于固定开关频率的永磁同步电机预测电流控制策略。通过磁场定向原理设计了基于d-q轴电流的成本函数和对应约束,采用离散化的电机数学模型和迭代算法对最优电压矢量进行求解,计算结果由空间矢量调制生成固定开关频率的控制脉冲,实现电机驱动。新型控制方案和传统磁场定向控制方案的对比试验结果验证了新型控制方案的动态性能要明显优于传统控制策略。     

多电压矢量的永磁同步电机模型预测控制

为了进一步提高电机控制的动态性能,减小电流和磁链脉动,结合磁场定向控制和直接转矩控制的优点,研究了一种多电压矢量的永磁同步电机模型预测控制策略。利用电流状态方程和二阶欧拉法对定子电流进行预测,通过控制目标函数得到最佳的开关状态。搭建仿真平台,比较不同控制方式下的转速响应及定子电流、磁链脉动。仿真结果表明,该控制策略响应速度快,电流和磁链脉动小,取得了良好的控制效果。     

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...     

优化开关频率的六相永磁同步电机改进模型预测电流控制

为了改善六相永磁同步电机的控制性能及器件损耗,提出了一种优化开关频率的多矢量合成模型预测电流控制方式。利用基波与谐波子空间矢量作用特性合成虚拟电压矢量,降低谐波电流;针对合成矢量开关频率多变,对电压矢量组合等效替代优化;结合零矢量运用无差拍电流控制计算占空比,经脉冲宽度调制优化开关频率,易于实现。仿真结果表明该方法有效抑制了谐波电流,证明了优化开关频率的有效性及可行性。     

优化开关频率的六相永磁同步电机改进模型预测电流控制

为了改善六相永磁同步电机的控制性能及器件损耗,提出了一种优化开关频率的多矢量合成模型预测电流控制方式。利用基波与谐波子空间矢量作用特性合成虚拟电压矢量,降低谐波电流;针对合成矢量开关频率多变,对电压矢量组合等效替代优化;结合零矢量运用无差拍电流控制计算占空比,经脉冲宽度调制优化开关频率,易于实现。仿真结果表明该方法有效抑制了谐波电流,证明了优化开关频率的有效性及可行性。     

低开关频率的五相永磁同步电机有限集模型预测电流控制算法

多相电机广泛应用于航空与船舶推进等领域,具有容错性能强、功率密度高等显著优点.本文以五相永磁同步电机(P MSM)为研究对象,提出了一种适用于大功率应用场合的低开关频率FCS-MPCC算法.首先,深入分析了电流轨迹的变化规律,并结合电流参考值设计给定电流区域,根据电流预测值对电压矢量进行初步筛选.接着,在电流预测中引入...     

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。     

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。     

基于恒定开关频率空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制

文中分析了永磁同步电机直接转矩控制中转矩、磁链快速动态响应与其稳态脉动之间矛盾的关键问题，提出并深入分析了一种采用空间电压矢量调制、实现简单的解决方式，即采用电压调制获得空间电压矢量的优化组合，实现转矩、磁链误差的精确补偿，进而达到高性能的直接转矩控制效果，同时保证功率器件开关频率恒定。仿真和实验结果证明，引入空间矢量调制概念后，在保持优异动态响应特性不变的条件下，可有效提高永磁同步电机直接转矩控制系统的稳态运行性能，同时系统开关频率近似恒定。     

永磁同步电机双环模型预测控制研究

有限控制集模型预测电流控制(FCS-MPCC)算法对永磁同步电机(PMSM)的8个电压矢量进行预测计算,根据建立的成本函数选择出最优电压矢量并应用,计算量较大。针对该问题,提出一种基于先择扇区原则的改进型模型预测电流控制算法。该算法减少了计算的电压矢量数,缩减了计算时间,对微处理器的性能要求降低。将控制外环速度环的PI控制也改为模型预测控制设计了二阶扩展状态观测器,改善了速度控制的动态性能,电机的速度控制响应更快。以PMSM控制的摇臂装置为研究对象,建立仿真模型,并搭建相应的实验平台,仿真和实验验证了该算法的伺服动态响应性与稳定性。通过实验证明了双环MPC算法比双环PI算法对逆变器的损耗更小,温升更低。