开关磁阻电机启动转矩控制策略研究

针对开关磁阻电动机启动过程容易产生制动转矩使转速下降的问题,介绍了开关磁阻电机启动过程工作原理,分析了开通角和关断角对启动转矩的影响,提出了一种电流双闭环的启动转矩控制策略,建立了基于Matlab/Simulink的开关磁阻电动机启动系统仿真模型,与传统的电流单闭环控制策略相比,该方法能有效减小启动过程的制动转矩,使转速平稳上升。     

并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统功率角线性控制策略

研究并实现了并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统。所提并列式混合励磁磁通切换电机拓扑在实现优良的磁场调节能力和故障灭磁能力的同时,避免了永磁体的短路和退磁。针对传统"调磁调压"控制策略动态能力差、电流谐波大以及直接转矩控制静态性能一般的不足,提出了功率角线性控制算法。该算法通过建立转矩与功率角的直接线性关系,在无电枢电流闭环环节的条件下,实现对功率角的直接线性调节,同时研究了能提高恒功率区域转矩输出能力的励磁电流调节方法。搭建了并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统实验平台,进行对比实验。实验结果表明,与直接转矩控制算法相比,采用功率角线性控制算法后电机转矩脉动、磁链纹波以及电流谐波含量均减小了,且采用该控制方法后,电机的动态性能良好。     

基于Simulink的三相开关磁阻电机调速系统仿真研究

根据开关磁阻电机的特性,建立电机数学模型,分析了电机工作原理及电机运行中的相电流、磁链和位置角三者之间的关系;在Matlab/Simulink环境下搭建开关磁阻电机调速系统模型,仿真分析了电压、开断角对电机转速、转矩、电流的影响;基于仿真分析,设计了电流、转速双闭环调速控制系统,并将其与电流斩波调速控制系统进行对比,仿真结果表明,电流、转速双闭环调速控制具有起动快、脉动小和运行稳定等优点,更适用于开关磁阻电机的调速控制。     

基于ILC算法的PMSM模型参考自适应矢量控制

永磁同步电机(PMSM)在工业控制领域应用广泛,但由于PMSM转速转矩脉动大的缘故,仍很难应用于高精度运动控制领域。考虑到机械速度传感器的稳定性及系统成本问题,采用模型参考自适应系统(MRAS)控制估计电机转速,在PMSM矢量控制MRAS基础上,结合传统比例积分(PI)控制,在速度调节环上引入一种新颖的闭环PI型迭代学习控制(ILC)算法。通过ILC算法不断学习调节电机实际转速与给定转速的差值,达到对电机q轴给定电流的在线补偿,从而抑制电机运行时的周期性转速脉动,同时可提高转速跟踪精度。结果表明,引入ILC算法后,电机转速转矩脉动均得到了有效削弱,转速跟踪精度也得到了大大的提高。     

一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的电流控制方法

本文提出一种无需反馈瞬时转矩和计算开通、关断角,即可降低开关磁阻电机转矩脉动的电流控制方法。该方法借鉴同步电机的dq轴控制思想,根据开关磁阻电机的电流、电感特性将参考电流非负处理和修正,以保持输出转矩的平稳。为保证电机的系统效率,减少转速较高时因续流产生的负转矩,采用电流前移法,通过模糊算法调整移动角,进一步完善参考电流。搭建三相9/6极开关磁阻电机仿真系统和实验平台,实现传统电流控制和提出的电流控制,对这两种控制方式在不同转速下的开关磁阻电机转矩脉动进行对比和分析。仿真和实验结果表明,提出的电流控制方法在开关磁阻电机中低速运行时均可有效降低27%～34%的转矩脉动。     

基于转矩跟随主从控制策略的多电机同步控制

与传统的主从控制策略不同,提出以转矩为控制量,将主电机控制器的输出转矩作为给定转矩,从电机跟随主电机的转矩的控制策略.由于给定转矩是由主电机的转速差经过PI调节得到的,受转速波动的影响较小,保证了主从电机间传递参量的稳定性.使用改进的主从控制策略和矢量变频控制方法设计了控制器,构成了转速与转矩双闭环控制系统.对四台异步...     

永磁同步电机转矩角闭环控制策略研究

车用内嵌式永磁同步电机运行性能受到电机参数及控制器输出能力的限制.为了提高永磁同步电机单位电流输出转矩的能力以及对电机参数的鲁棒性,该文提出了一种转矩角闭环的最大转矩电流比控制策略.该策略通过永磁同步电机的数学模型推导出在同步dq轴系下以定子电压、电流为变量的电磁转矩方程,并以此为依据构建出满足最大转矩电流比的转矩角β的闭环控制系统,摆脱了永磁同步电机最大转矩电流比控制对电机参数的依赖,提高了控制准确性.仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

三级式电机电流/转速分时段闭环起动控制

针对三级式同步电机起动过程中主发电机与励磁机电磁耦合严重,在现有起动控制策略下存在转矩冲击、动态起动困难的问题,通过分析转速环和电流环的调节特点,结合航空发动机负载大惯量特性,提出一种通过电流/转速分时段独立闭环调节主发电机电压矢量幅值的起动控制方法。在此基础之上,采用一种改进型的二阶线性自抗扰控制器对电流环进行优化改进。实验结果表明,所提出的控制方法可以有效提高电机在电动状态下的运行稳定性,减小了起动过程中的转矩冲击,具有较快的响应速度,适用于电机的动态起动。     

无位置传感器无刷直流电机三闭环控制系统

为了减小无位置传感器无刷直流电机的转矩脉动,在传统的转速电流双闭环控制的基础上,增加了功率抑制闭环,构成三闭环控制系统,针对换相转矩脉动提出了分阶段控制策略,有效减小了电机换相转矩脉动和母线换相电流脉动。首先建立无位置传感器无刷直流电机模型,给出功率抑制闭环的控制方法以及数学公式。然后建立三闭环控制模型,通过仿真结果验证了理论分析的结论。最后通过实验验证此控制策略可以将样机转矩抑制在额定转矩附近波动,无明显换相转矩脉动产生。结果表明,与传统的控制方法相比,提出的方法抑制换相转矩脉动的效果更佳。     

基于重复控制深海柱塞泵用永磁同步电机转速波动的抑制

结合深海柱塞泵的工作原理,分析了其负载转矩周期波动的特性,并在常规转速开闭环控制系统下,研究了周期性负载扰动对电机输出转速的影响,指出基于常规PI控制的闭环系统不能抑制中频段的负载扰动。针对负载转矩扰动与电机转动位置相关的周期性特点,提出采用改进重复控制的策略来抑制电机低速时的转速波动。仿真和实验结果均表明,重复控制系统能够很好地抑制周期性的转速波动。     

永磁同步电机定子电流测量误差分析与补偿

永磁同步电机定子电流的测量精度是影响电机调速系统高性能运行的重要因素。定子电流的测量过程中会不可避免地引入增益误差和偏移误差,而电流误差会引起电机转速和转矩脉动。分析了增益误差和偏移误差产生的原因和对闭环系统的影响,提出一种低通滤波器加转速差估算误差电流的补偿算法。仿真和实验结果表明,定子电流测量过程中引入的偏移误差和增益误差会使电机的转速和转矩在fe和2fe频率处脉动。该补偿算法能够有效地减小被测定子电流的测量误差,抑制电机由于电流测量误差所引起的转速和转矩脉动,提高永磁同步电机调速系统的稳态和动态性能。     

基于负载转矩观测的永磁同步电机抑制转速脉动控制方法

在电机调速系统中,需要抑制由负载转矩的周期性波动引起的转速脉动,单纯依靠转速调节器难以获得理想的转速脉动抑制效果。对于无法安装位置传感器的永磁同步电动机,只能通过软件观测转子的转速和位置,更加大了抑制转速脉动的控制难度。本文采用一种基于假设旋转坐标系的无位置传感器观测方法,对转子位置和转速进行观测,并通过转速信息进一步观测负载转矩中的周期性脉动分量。在此基础上,提出一种负载转矩电流前馈补偿方法,依据观测得到的负载转矩波动幅值对电动机转矩电流的给定值进行相应的前馈补偿,从而抑制转速脉动,明显提高了转速调节器的控制性能。通过带模拟空调压缩机负载实验,验证了所提方法的有效性。     

PMSM抑制I/f启动策略稳态速度波动的新型方法

针对表贴式永磁同步电机无位置传感器I/f启动策略的性能进行了深入的研究,针对电机速度达到稳态值后波动过大、收敛较慢的问题,提出了一种新型的速度波动抑制算法,该算法首先基于瞬时功率理论对电机转子位置角进行估算,通过得到的转子位置角建立负载转矩观测器实时观测速度达到稳态值后的负载变化,并将其作为电磁转矩的指令值,进而得出保证电磁转矩与负载转矩相等的给定电流幅值,实现了电机转速波动的有效抑制,最后在Matlab/Simulink仿真环境中搭建系统控制模型验证了算法的有效性,并在基于DSP28335的物理实验平台上验证了算法的实用性。     

无刷直流电机换相力矩波动抑制

针对无刷直流电机换相时产生力矩波动的问题,在分析了各种电流采样方式和目前广泛应用PWM控制器的转矩脉动抑制方案基础上,提出了一种新型的电流采样拓扑结构,采用单电流传感器实现了力矩电流的检测,以此建立了通过力矩电流闭环来调节直流母线电压的无刷直流电机控制系统模型,并分别给出了电机在低转速及高转速下的数学仿真分析和实验论证。仿真和实验结果表明:力矩电流采样拓扑结构实现了对产生力矩的电流的准确采集;通过在电机高速和低速运行时动态改变母线电压,保持了关断相电流和开通相电流变化速率的平衡,消除了换相所引起的力矩波动。     

PMSM空调压缩机启动控制方法

针对不同工况导致PMSM空调压缩机启动过程不稳定的问题,结合轴误差速度闭环控制的特点,提出一套转子位置识别→I/f开环启动→误差角反馈闭环切换的三段式启动应用方案。通过三次分相注入和两次定向注入,精准检测转子初始位置,确定最佳起始相位角;采用具有转矩-功角自平衡特性的电流闭环I/f启动策略,确保压缩机成功启动;通过误差角反馈,调节定子电流,减小轴系偏差,实现向电流与速度双闭环控制的平顺切换。通过仿真和实验,验证了PMSM空调压缩机在不同负载工况下的良好启动特性,并在小型中央空调系统中得到应用。     

基于模糊滑模控制的SRM多重闭环控制研究

设计了以转速、转矩和电流为控制量的多重闭环控制系统,通过将相电流代入建立的转矩、电流和转子位置角的运动方程求得相转矩,并与由转速差通过模糊滑模控制转换得到的参考转矩进行比较。通过控制相邻两相开关管的通断,实现了循环精确控制。仿真实验验证表明,该方法能够有效抑制转矩脉动,但在转子位置角较小时对电感的求解存在一定的误差。     

基于模糊PI双环PMSM转矩脉动抑制研究

针对单转速环PI参数自整定控制的PMSM系统在负载突变情况下转矩脉动较大的问题,提出了一种转速环、电流环同时采用模糊PI参数自整定控制的方法。首先选取控制精度高、适用于转速环、电流环参数摄动范围的论域及量化、比例因子,然后制定计算量小、灵敏度高的隶属度函数和保证响应速度、限制超调的模糊规则,再建立转速环、电流环同时采用参数自整定模糊PI调节器的双闭环PMSM系统,能在转速超调量小、恢复时间短的同时,通过模糊控制实时在线调整电流环PI参数,减小电流波动从而抑制电磁转矩波动。仿真结果表明此方法下系统在负载突变时转矩的波动得到了明显抑制,增强了系统的抗干扰性和鲁棒性。     

浮子式波浪发电系统的转速滑模控制

针对浮子式波浪发电系统输入机械转矩波动对电机稳定运行的影响,以及浮子运动速度(电机转速)的快速调节对波浪能跟踪捕获的作用,提出一种基于滑模控制方法的机侧PWM变换器双闭环控制策略。在双闭环控制策略中,内环电流控制器采用PI控制,外环转速控制器采用滑模控制,利用滑模控制方法的快速性和鲁棒性实现电机转速的快速稳定调节与跟踪。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

PMSM齿槽转矩引起的转速谐波数学模型与最小化方法

针对矢量控制下永磁同步电机齿槽转矩引起转速谐波的机理复杂，及当前齿槽转矩抑制方法会增加控制系统复杂性等问题，推导矢量控制下齿槽转矩引起的转速谐波数学模型，提出基于PI控制器参数整定的转速谐波最小化方法。首先，通过分析矢量控制下齿槽转矩到电机转速的闭环传递机理，推导了齿槽转矩到电机转速的闭环传递函数，构建齿槽转矩引起的转速谐波数学模型。其次，以推导的数学模型建立目标函数，采用遗传算法寻优出使得齿槽转矩引起的转速谐波幅值最小的PI参数。最后，通过仿真和实验对所推导数学模型的准确性和所提转速谐波最小化方法的有效性进行验证。结果表明，基于数学模型寻优出的速度波动最小PI参数可使齿槽转矩引起的电机转速谐波幅值降低20%以上。     

异步电机转速跟踪自适应控制技术研究

针对传统采用下桥短路方式以获得电机相电流信息的转速跟踪控制方法中电流过大的问题,本文提出了一种电流幅值控制的转速跟踪策略。利用异步电机剩余反电动势,对三相全桥电路采用特定的斩波调制方式,可以在转速跟踪期间将电机相电流恒流控制,避免出现电流过大而造成变频器故障。另外电流幅值控制可以获得平稳的电磁转矩以及尽可能延长剩余反电动势的作用时间,能有效的提高转速信息获取的准确性。最后在获取了电机转速以及电角度后,通过电流电压模型自适应法构造速度开环、电流闭环的工作方式,使磁链观测模型的转速估计环内部参数达到稳定,以此在切入速度电流双闭环的工作模式后可以最大限度的降低转矩和电流冲击。实验证明:该控制方案具有结构简单,易于实现,同时具有较强的通用性和鲁棒性。