考虑磁路饱和的IPMSM电感辨识算法及变参数MTPA控制策略

内置式永磁同步电机(IPMSM)d、q轴电感会随着磁路饱和程度的不同而发生改变,这会降低最大转矩电流比(MTPA)控制的有效性。考虑到定子电流引起的磁路饱和及交叉饱和效应的影响,提出了相应的d、q轴电感辨识算法和变参数MTPA控制策略。采用基于旋转高频电压注入的d、q轴电感辨识算法可在其他电机参数未知的前提下得到不同负载条件下的d、q轴电感;变参数MTPA控制策略能够充分利用标幺值化处理的优势,在转矩-最优电流控制表不变的基础上,只需根据实际d、q轴电感更新电流基值和转矩基值便可克服电感变化带来的不利影响,并实现一定转矩条件下的最佳MTPA控制。最后在电机控制实验平台上通过实验对提出的电感辨识算法和变参数MTPA控制策略的可行性和有效性进行了验证。     

基于最小二乘法的永磁同步电机最大转矩电流比控制

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)采用最大转矩电流比(MTPA)控制策略,对电机参数较为敏感的问题,在线利用基于最小二乘法的电感辨识方法得到d,q轴电感,并拟合得到电感与d,q轴电流的三维曲面,以实现电机不同转速、不同负载多种工况下的变参数MTPA控制.控制过程中根据测量电流拟合出该时刻对应的电感值,将该电感值代入M...     

内置式永磁电动机的饱和参数与矢量控制分析

内置式永磁同步电动机的参数直接影响矢量控制的性能,本文提出了采用一元函数表示内置式永磁电动机磁路饱和的电感参数,给出了考虑q轴磁路饱和的电感参数的计算公式和电机数学模型,推导了相应的矢量控制的运行轨迹和控制方程。q轴饱和电感参数与全面考虑d、q轴磁路交叉饱和的参数相比,其计算量大大减少,且便于实际测量,相应的矢量控制方法与采用线性参数的控制方法基本没有区别。为了验证提出的q轴磁路饱和的电感参数的准确性,采用q轴饱和电感参数对矢量控制的运行转矩和磁链进行了计算,并与考虑了电机全部磁路饱和的电磁场计算结果进行了对比分析,证实了只考虑永磁磁势交叉饱和与全面考虑交叉饱和的结果有较好的吻合。     

基于参数辨识的PMASynRM控制策略

针对永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)参数变化大,依据固定参数进行控制容易导致控制精度差的问题,考虑电机磁饱和对参数的影响,基于电感参数（Ld、Lq）离线辨识技术,采用一种自适应的最大转矩电流比(MTPA)控制策略,实时动态地分配最佳的d、q轴电流,以实现对永磁辅助同步磁阻电机宽速度范围、高转矩精度、高效率的控制。通过仿真和实验,验证了所采用控制方法对永磁辅助同步磁阻电机高转矩精度控制的有效性。     

考虑磁路交叉饱和的内置式永磁同步电动机调速控制

内置式永磁同步电动机由于在结构上气隙小,交直轴电感参数差异大,因此其控制性能受参数影响敏感.由于内置式永磁同步电动机的这个特点,它在其整个控制区域,即恒转矩区域和弱磁运行区域,都必须要考虑磁路交叉饱和对电机参数的影响.文章建立了考虑交叉饱和的永磁同步电动机暂态有限元模型,通过有限元模型和修正的电感计算方法对考虑交叉饱和情况下的电机d轴和q轴电感进行了分析计算.并利用有限元模型对电机最佳电流控制角、输出转矩及弱磁控制性能等进行分析.最后用求得的电感参数用于控制并与直接采用有限元方法的分析结果进行比较验证,实验结果表明两者完全吻合.     

永磁同步电机预测控制参数畸变影响分析

当永磁同步电机(PMSM)预测控制系统在高温等复杂环境中工作时,受电机齿槽效应、边端效应、饱和效应以及外部干扰的影响,电机参数如定子电阻、d轴电感、q轴电感、永磁体磁链常会发生畸变。针对上述问题,建立了PMSM的有限控制集模型预测电流控制(FCS-MPCC)模型,对不同参数畸变的影响进行分析,计算给出由畸变导致的d、q轴预测电流偏差。对参数畸变范围进行分区设置并依次施加在模型中。在不同畸变程度下,实验分析不同参数畸变对PMSM动、静态性能的影响,包括d、q轴电流、预测电流偏差、电磁转矩以及转速。     

考虑交叉饱和、交叉耦合及结构谐波的永磁同步电机参数模型

针对永磁同步电机的精确建模问题,研究了交叉饱和、交叉耦合对d、q轴电感及转子磁链的影响,以及非正弦转子磁场的主要频谱成分,采用冻结磁导率的方法计算了不同负载时的d、q轴电感和转子磁链。通过建立仿真模型,研究了变参数下的电机运行特性,并与定参数模型和有限元模型的运行特性进行比较。研究结果表明,变参数模型能精确反应永磁同步电机的实际运行特性,为其精确控制提供更为可靠的依据。     

混合动力汽车用内置永磁同步电动机参数估计方法研究

内置式永磁同步电机具有恒功率范围宽、功率密度大、效率高等特点,因此其在混合动力汽车中的应用比较广泛。由于混合动力汽车用电机工作环境恶劣、负载突变大,且内置式永磁同步电机的参数易受温度、磁饱和等因素的影响,大大降低了其控制性能。针对电机的精确控制,首先建立了前置永磁同步电机的数学模型;电机转矩主要与磁链和d,q轴电感差值有关,故针对电机磁链和电感进行在线估计。提出了一种基于前馈式电流解耦的磁链估计算法,能够很好地消除工况变化对电机的影响;同时提出了一种基于功率闭环的d,q轴电感差值估计算法,可实现电机的精确控制。仿真和实验验证了所述参数估计方法的有效性。     

电感参数对IPMSM转子位置估算的影响

在低速和零速情况下,内置式永磁同步电机(IPMSM)的无位置传感器控制通常基于高频电压注入法,利用电机d、q轴电感的不同来实现。定子电流的变化会造成d、q轴电感的变化,进而影响电机转子位置的估算精度。研究了一种基于PWM高频载波信号的转子位置估算方法,以10极/12槽IPMSM样机为例,分析了磁饱和及交叉耦合对电机电感参数及转子位置估算的影响,建立了考虑磁饱和及交叉耦合情况下的内置式永磁同步电机模型,并构建了系统的仿真模型和实验平台。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

永磁同步电机直交轴电感参数离线测量方法

永磁同步电机dq轴电感是电压解耦控制、转矩估算以及电机稳态性能评估必不可少的输入参数,但是由于磁场饱和与交叉耦合影响,难以准确测量。本文提出一种基于dq轴瞬态磁链的电感参数离线测量方法,首先利用逆变器施加一定幅值d轴电流锁住电机转子,试验中通过在dq轴电流参考指令上叠加固定频率的交流量,实时记录dq轴电压和电流。然后对dq轴电压和电流积分,离线计算直交轴瞬态磁链并对其进行线性拟合,最后dq轴电感参数通过dq轴磁链除以电流得出。试验结果表明,该方法不但易于实施而且可以测量磁场饱和以及交叉耦合情况下的电感参数特性。     

同步磁阻电机最优电流角控制

对于同步磁阻电机在运行过程中受到磁路饱和与电压极限的影响,本文提出了最优电流角控制策略。采用Ansoft软件对电机内部磁场进行有限元仿真,对dq轴电感的耦合与饱和现象进行拟合,并利用拟合结果得到最优电流角随负载转矩变化的轨迹,以实现同步磁阻电机最大转矩电流比(MTPA)控制;同时考虑电压、电流极限对电机运行的影响,使电机在高速运行时可以实现空载到满载的稳定运行。通过建立考虑磁路饱和的同步磁阻电机数学模型进行仿真验证,而实验结果也说明了该方案的可行性与有效性。     

同步磁阻电机定子电流最优控制

针对磁路饱和对同步磁阻电机运行特性的影响,提出了定子电流最优控制策略。通过有限元法对电感与电流的非线性关系进行拟合,并利用拟合结果得到最优定子电流随转矩变化的运行轨迹,以实现同步磁阻电机最大转矩电流比(MTPA)控制;同时对于交直轴电流环相互耦合的问题,提出磁路饱和补偿的电流环设计,以提高其动静态性能。仿真与试验结果验证了该方案的有效性。     

永磁同步电动机自抗扰磁链观测器的研究

提出一种自抗扰磁链观测器,它对永磁同步电动机电感和永磁磁链的变化具有很好的鲁棒性.永磁同步电动机由电流调节逆变器来驱动,其中d-q轴电流是由两个前馈交叉耦合的比例积分控制器来解耦调节.电流调节器反映磁链偏差的积分项用来补偿由于电机工作温度变化等原因带来的电感和永磁磁链变化.实验结果表明了该观测器的有效性和优越性.     

永磁同步电机电枢电感和输出转矩的分析计算

由于永磁电机的运行特性与电机的交直轴电感有密切的联系,因此在电机设计方案确定后,得到交直轴电感,是分析该类电机运行特性的关键.以一台20kW永磁同步电机为例,借助于Ansoft有限元分析软件,对电机的交直轴电感进行仿真分析,得到不同加载电流情况下电机电感参数,并利用这些参数对电机的输出转矩和磁阻转矩进行了计算,为该类电机设计分析提供了一定的参考依据.     

磁路交叉饱和对内置式永磁同步电机宽调速控制性能影响的研究

无论是在恒转矩运行区域还是在恒功率运行区域,内置式永磁同步电机的电磁参数对其控制系统的性能都会产生重要影响。该文建立了考虑磁路交叉饱和的电机有限元模型,通过对已有电感计算模型分析,提出了一种更精确的电感参数计算模型。通过实验对不同参数下控制性能进行比较分析,并对磁路饱和交叉饱和对控制性能影响进行分析。实验结果表明,采用所建立的电感参数计算模型所得参数进行控制系统设计,可有效提高电机控制性能。     

考虑磁饱和的感应电机MTPA转矩控制

感应电机的最大转矩电流比(MTPA)控制算法根据需求转矩调节磁链幅值,以达到转矩与定子电流比值的最大化。因磁链随转矩的变化而变化,不再像传统控制算法保持磁场幅值恒定,磁场非线性饱和效应会对控制系统产生影响。针对此问题,该文提出考虑磁饱和特性的MTPA转矩控制系统。根据需求转矩以及饱和模型,通过线性搜索寻找最优磁链目标值,并在计算励磁电流时考虑d轴转子电流的动态特性,用降阶观测器观测转子磁链,并在设计滑模磁链控制器以及反步法设计转矩控制器时考虑观测误差,以确保控制器参数的设置能达到全局稳定。仿真和实验结果证明了所设计控制器的有效性。     

Position sensorless control of IPMSMs based on a novel flux model suitable for maximum torque control

In this paper, a novel position sensorless control method for interior permanent magnet synchronous motors (IPMSMs) that is based on a novel ?ux model suitable for maximum torque control has been proposed. Maximum torque per ampere (MTPA) control is often utilized for driving IPMSMs with the maximum e?ciency. In order to implement this control, generally, the accurate motor parameters are required. However, the inductance varies dramatically because of magnetic saturation, which has been one of the most important problems in recent years. Therefore, the conventional MTPA control method fails to achieve maximum e?ciency for IPMSMs because of parameter mismatches. In this paper, ?rst, a novel ?ux model has been proposed for realizing the position sensorless control of IPMSMs, which is insensitive to L_q. In addition, in this paper it is shown that the proposed ?ux model can approximately estimate the maximum torque control (MTC) frame, which is a new coordinate aligned with the current vector for MTPA control. Next, in this paper, a precise estimation method for the MTC frame has been proposed. By this method, highly accurate maximum torque control can be achieved. A decoupling control algorithm based on the proposed model is also addressed in this paper. Finally, some experimental results demonstrate the feasibility and e?ectiveness of the proposed method. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 184(3): 55–66, 2013; Published online in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com). DOI 10.1002/eej.22380     

单边直线感应电机转子磁场定向矢量控制方法研究

单边直线感应电机运行中因次级板产生涡流而存在第二类纵向边缘效应,造成气隙有效磁通和牵引力系数降低.建立了电机d-q轴等效电路,通过d轴互感和电阻变化来反应边缘效应的影响.采用转子磁链、速度和电流3个调节器,对uds,uqs,iqs进行在线解耦补偿控制.结果表明,该方法在电机速度突变时减小了力矩脉动,定子电流过渡平滑,速度平稳,较好地改善了电机的运行性能,对实际分析提供了理论依据.