基于四桥臂拓扑的开绕组永磁同步电机预测电流控制策略研究

开绕组永磁同步电机四桥臂控制系统相比常规的开绕组同步电机双逆变器控制系统,在保证直流母线电压利用率一样的条件下,可以显著降低成本。为了抑制共母线开绕组永磁同步电机四桥臂控制系统的零序电流,在传统的模型预测电流控制的基础上,提出基于三维空间快速选择最佳电压矢量和基于无差拍预测电流控制的零序电流抑制方法。对共直流母线四桥臂系统的数学模型及αβ平面的电压矢量分布进行分析;采用模型预测电流算法进行控制;建立abc坐标系下的空间电压矢量分布系统,并分析几何空间关系,提出选择最优电压矢量的方法,效率得到提升,同时零序电流也得到了有效抑制;建立0轴电压预测方程,并采用中矢量调制方法,提出基于无差拍预测电流控制的零序电流抑制策略,不仅抑制了零序电流,而且不需要复杂的价值函数计算,大大减少了计算量。该控制方法能够显著提升系统的动态和稳态性能。仿真验证了该控制方法的正确性和有效性。     

永磁同步电机-三相四桥臂驱动控制系统的研究

本文为扩大永磁同步电机的应用领域,提出了三相四桥臂驱动控制的方案。在详细分析了PMSM数学模型和3D-SVPWM调制技术的基础上,采用Matlab/Simulink仿真软件搭建控制系统仿真模型,并从各个方面进行仿真研究。结果表明,三相四桥臂驱动永磁同步电机的控制系统在缺相或单相出现故障的情况下仍能保持良好的动态特性和优越的容错能力,从而验证了该方案的可靠性与合理性。     

双永磁同步电机五桥臂变换器模型预测控制

基于五桥臂逆变器供电的两台三相永磁同步电机系统,提出了一种基于模型预测方式的控制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析了五桥臂双电机控制数学模型;利用所建立的数学模型,本文提出的模型预测控制策略能够筛选出合适的空间电压矢量,在保证两电机速度独立控制的同时,缩短系统动态调节时间。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。     

共直流母线开绕组永磁同步电机系统零序电流抑制策略

由于变流器调制产生的共模电压和永磁电机反电动势三次谐波的存在,开绕组永磁同步电机两端共直流母线情况下会在电机绕组产生零序电流,影响了电机运行效率和稳定性。由此提出了共直流母线开绕组永磁同步电机系统零序电流抑制策略,通过建立开绕组永磁同步电机数学模型,分析了零序回路的工作特性,并通过对零序电流的闭环调节控制变流器产生共模电压以抵消反电动势三次谐波分量,达到抑制零序电流的目的;同时深入分析和对比了所提零序电流抑制策略和传统共模电压抑制策略的调制能力和最大调制度;最后,通过构建开绕组永磁同步电机实验机组,对所提零序电流抑制策略的可行性和有效性进行了实验验证。     

开绕组永磁同步电机控制策略研究

随着我国能源结构的转型,新能源汽车迎来了快速发展.电机作为新能源汽车关键的一部分,对电动汽车行业的整体发展有着重要意义.采用共直流母线双逆变器拓扑结构的开绕组永磁同步电机作为一种新的电机驱动系统,系统共模电压抑制问题与容错控制一直是国内外学者研究的重点.本文以一台三相开绕组永磁同步电机为例,采用了一种可抑制共模电压的控...     

矩阵变换器-永磁同步电机驱动系统静态稳定性分析

从电机稳态工作点角度出发,分析了矩阵变换器(matrix converter,MC)馈电的永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)驱动系统静态稳定性.用"占空比矢量"表达矩阵变换器的输入输出关系,在旋转坐标系下建立系统小信号模型;利用Lyapunov稳定判据得到稳定运行区域及边界,分析了稳定边界的功率特性及系统参数对稳定运行区域的影响.理论分析及数值计算表明,矩阵变换器输出功率限值不恒定且与电机稳态工作点选取有关;参数对系统稳定性的影响表现出一定的规律性.仿真结果验证了文中的建模和分析正确、有效,相关结论和实验研究对MC-PMSM系统参数设计和性能分析具有指导意义.     

开绕组电机驱动用双逆变器死区效应补偿方法

与传统两电平逆变器的死区效应不同,开绕组电机驱动系统中双逆变器的开关死区将导致零序电压和零序电流,使绕组电流出现低频次谐波,影响系统的性能。提出了一种双逆变器开关死区导致的零序电压的补偿方案,通过扩展占空比最大的一路开关信号的导通时间,来插入一个补偿电压矢量,利用补偿电压矢量产生的零序电压抵消开关死区导致的零序电压,从而抑制系统的零序电压和零序电流。通过在开绕组感应电机驱动系统中的仿真和试验,验证了死区补偿方法的有效性。     

永磁同步电机逆变器驱动中死区实现新方法

针对永磁同步电机交流伺服控制系统中逆变器同一桥臂上下功率管存在的直通问题,就传统"死区"硬件设置电路中死区时间难于调整的缺点,在分析死区工作机理及其解决方法的基础上,提出了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)来实现死区时间在线调节的新方法,仿真和试验表明,该方法简单有效,死区时间调节准确,无温漂。     

五桥臂逆变器驱动的双永磁同步电机系统占空比优化调制策略

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,提出一种适合该系统的占空比优化调制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析逆变器驱动信号占空比的取值范围;为满足不同情况下公共桥臂的控制要求,分别对5个桥臂的占空比进行合理优化。该策略在两电机解耦控制的同时,有效减少了两电机受零电压矢量控制的时间,扩展了系统的调速范围,从而能提高直流母线电压的利用率。仿真和实验结果验证了该调制策略的可行性和有效性。     

永磁同步电机绕组电感的饱和效应

系统地分析了永磁同步电机绕组自感和互感的饱和效应,指出饱和效应引起这些电感随转角变化的二次谐波和一次谐波分量。实验结果验证了分析的结论,研究的成果深化了永磁同步电机的理论,对建立精确的分析模型和正确的参数确定方法有重要的指导意义。     

基于谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制

为了减少共母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)驱动系统中的电流谐波,抑制由径向电磁力引发的电机振动,提出了一种基于零序电流闭环的零矢量重分配随机开关频率空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法通过选取的零矢量产生共模电压,抵消由非零电压矢量带来的共模电压,将零序电流闭环后动态抑制零序电流,有效地减少了相电流3次谐波含量。同时,针对调制策略固有的相电流高频谐波分量,通过SVPWM中开关频率随机化,使得开关频率及其整数倍处高频谐波幅值大大减少。试验结果表明,该方法能有效降低高低频段电流谐波幅值,实现OW-PMSM全频段的减振控制。     

五桥臂电压源逆变器两永磁同步电机驱动的研究

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,采用半周期调制策略实现两电机速度的独立控制。结合两电机的d、q轴数学模型,分别设计两电机的无差拍电流控制器。相比传统的PI控制器,无差拍控制器能将下一拍的输出值直接给定为控制量的参考值,从而缩短了系统动态过程的调节时间。仿真和实验结果验证了无差拍控制器的快速性和有效性。     

基于改进滑膜控制器的开绕组永磁同步电机调速系统

开绕组永磁同步电机是一个非线性、强耦合、多变量的复杂系统,传统的PI控制器往往不能满足其实际需求。为了提高开绕组永磁同步电机调速系统的响应速度并改善其鲁棒性能,文章在了解传统趋近律缺陷性的基础上对其进行了改进,提出了一个改进型趋近率,即变指数趋近律。在理论分析了其可行性后,设计了基于改进滑膜控制器的矢量控制系统,并通过MATLAB/Simulink搭建了仿真平台,仿真实验结果表明,该控制器的运用可以使开绕组永磁同步电机拥有更好的动态性能和抗扰动能力。     

永磁同步电机绕组切换分析

电动汽车用永磁同步电机的应用场合决定了电机需要具有低速输出转矩大、调速范围宽的特点,但弱磁率和凸极率限制了永磁同步电机弱磁扩速能力。虽然提升逆变器容量或采用多级减速器可以满足这一负载特性,但受电动汽车这一载具平台限制,其体积、质量和成本不能大幅增加。文章研究了电动汽车用永磁同步电机定子绕组串并联切换的方案,该方案能够满足“低速大转矩”、“高速小转矩”的负载特点,并且可以拓宽电机的调速范围,具有较好的应用前景。     

开绕组永磁同步电机直接转矩控制研究

传统结构永磁同步电机直接转矩控制中存在磁链控制不对称和转矩脉动较大的问题,提出了一种开绕组永磁电机结合双变换器拓扑结构实现直接转矩控制的优化方法,利用系统中双变换器拓扑多空间矢量输出的优点,分析开绕组永磁同步电机等效三电平条件下的不同扇区划分方法及对应空间电压矢量组合的方案,优化开关表的选择,实现减小合成磁链的不对称性,并降低输出转矩脉动。最后,通过仿真和实验验证了提出的开绕组永磁同步电机直接转矩控制方法的有效性。     

基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电机死区效应分析与补偿

逆变器死区时间使逆变器输出谐波分量增加,电压和电流发生畸变,甚至导致电机在低速下的不稳定运行。为解决上述问题,提出一种基于扰动电压检测的死区效应补偿策略。通过判断输出电压矢量角度获取三相电流方向,从而确定补偿电压矢量。同时,为提高输出波形质量,结合一种零电流钳位效应消除方法,可以同时补偿死区引起的误差电压和消除零点电流钳位现象。仿真和试验结果表明该方法能明显改善电流波形畸变,具有很好的实用价值。     

逆变器死区效应对永磁同步电机效率的影响

分析了死区时间对逆变器输出电压和电流的影响以及分析了由逆变器死区效应引起的永磁同步电机(PMSM)中的谐波电流对系统效率的影响,进行了实验研究.表明采取死区补偿时的系统效率高于无死区外偿.     

指数规则的永磁同步电机逆变器死区效应补偿

在传统的平均死区电压补偿方法基础上提出一种新型改进方法。根据补偿电压与负载电流的关系,在小电流时准确地补偿畸变电压,避免了因补偿电压不准确造成的电流波动。采用三相电流同步采样的方法消除电流共模噪声,解决了小电流情况下电流方向检测问题。实验结果表明:该方法能够有效补偿死区效应,减小电流谐波,改善电机低速响应性能,目前已经应用于小功率交流伺服低速控制。     

基于模型预测控制的开绕组永磁同步电机高性能驱动系统控制策略

为了解决传统开电机驱动系统中存在的成本和响应特性问题,本文提出一种基于开绕组结构永磁同步电机的四桥臂变换器驱动系统的新型拓扑结构,采用模型预测控制算法来提高电流环的响应速度。为了抑制系统中的零序电流,改善驱动系统的特性。本文通过测得的绕组反电势三次谐波作为共模电压的补偿量,并采用比例环节等效增加零序电流阻抗来抑制其他次电流谐波,并将共模电压分配到预测控制输出的载波中,以此将零序电流抑制策略纳入模型预测控制,在此基础上构建了综合考虑电机绕组反电势三次谐波和逆变器死区的开绕组永磁电机驱动系统的仿真模型,通过仿真验证了本文提出的系统控制策略的有效性。     

矩阵变换器-永磁同步电机系统

矩阵变换器-永磁同步电机系统具有结构紧凑、能量双向流动以及网侧功率因数调整灵活等特点,是实现高端装备动力部件高控制精度、高功率密度以及高运行效率的有效方案。从功率拓扑结构和控制方式入手,综合其在变流技术和控制技术上的突破性成果,探讨了电机系统运行控制过程中面临的关键问题及其解决方案。展望未来发展,矩阵变换器拓扑结构的创新、变流与控制技术的整合与新型电力电子器件的应用将有力支撑矩阵变换器-永磁同步电机系统在推动装备高端化上取得突破。