永磁同步电动机矢量控制系统中死区引起谐波电流的补偿方法

对于电压源逆变器(VSI)-永磁同步电动机(PMSM)调速系统,死区设置会使VSI实际输出电压发生畸变,降低PMSM矢量控制效果,需要进行合理补偿.在dq坐标系内采用交流方波等效法分析了死区引起的误差电压和谐波电流,考虑到PMSM变频调速时输出频率不固定,因而无法使用常规滤波器对id和iq中谐波电流分量进行有效滤波,给...     

五相永磁同步电动机单相开路故障的容错控制策略

为使五相永磁同步电动机（five-phase permanent magnetic synchronous motor,FPMSM）在发生单相开路故障时仍能继续提供平滑转矩,提出一种基于解析法的容错电流优化控制策略。利用缺相状态下的扩展派克变换矩阵,分别推导了基波和3次谐波同步旋转坐标系下的转矩和铜损方程。针对磁场为正弦和含3次谐波两种情况,分别提出了仅施加基波电流和注入3次谐波电流消除转矩脉动的解析方法,并从最大转矩电流比和最大转矩的角度分别提出了铜损最小和铜损相等原则的容错电流优化方法。最后,得到了适用于各种磁场类型及优化目标的容错电流通用在线生成方法。仿真和实验结果表明所提容错算法可实现对电机转矩和转速的无扰控制。     

永磁同步伺服控制系统死区效应补偿方法

对永磁同步电动机控制系统逆变开关的死区效应进行分析。利用平均电压误差补偿法来补偿死区效应,并针对电流零位钳位现象,对平均误差电压补偿法进行改进,采用交、直轴电压来判断定子电流扇区并选择误差补偿电压分量的方法来补偿死区效应产生的定子电流畸变。     

永磁式同步电动机的旋转方向性问题

介绍了在研制１５ｋＷ４极稀土永磁同步电动机时，采用了一种新型的转子结构。这种新型结构的主要特点是将切向结构和径向结构有机地结合起来，从根本上解决了电机的旋转方向性问题、强度差和铜包轴以及和相应规格异步电动机轴不通用的问题。     

反电动势三次谐波高占比五相永磁同步电动机转子初始位置估计方法

含有三次谐波反电动势的五相永磁同步电动机,注入三次谐波电流可进一步提高其负载能力,预先获得其精确的转子初始位置直接决定其启动性能。针对反电动势三次谐波高占比的五相永磁同步电动机,提出一种基于脉冲电压注入的转子初始位置估计方法。利用两相静止坐标系下基波平面数学模型,推导转子位置估计公式;分析转子处于不同位置时应注入的最优电压矢量,根据初步估计的转子位置角选择优化电压矢量,通过二次注入提高估计精度。基于绕组函数法,分析电枢磁动势与基波和三次谐波电流的关系,提出在三次谐波平面向电机施加方向相反的2个电压矢量,根据三次谐波平面电流幅值判断转子磁极极性的策略。实验结果验证了所提转子位置估计算法的有效性,最大估计误差为±5°。     

逆变器死区时间对永磁同步电动机系统的影响

文章分析了逆变器死区效应产生的机理以及死区时间对永磁同步电机系统的影响。分析和仿真结果表明,死区时间引起逆变器输出基波电压的非线性,并且使输出电压中产生奇次谐波,死区效应使永磁同步电动机系统的输出力矩下降,并且使电机的相电流中含有谐波,引起了力矩波动。实验结果验证了分析的正确性。     

三次谐波注入式五相永磁同步电机矢量控制策略

从矢量空间解耦的观点出发,建立了含有3次谐波磁场的五相永磁同步电机(permanent magnetic synchronous motor,PMSM)在旋转坐标系下的数学模型,揭示了绕组中各次谐波电流对机电能量转换所产生的不同作用,通过注入一定含量的3次谐波激磁电流,可以在提高电机输出转矩的同时,降低电机定子铁心的磁饱和程度。根据谐波注入前后逆变器功率容量保持不变的原则,通过理论推导和仿真分析,得到了电机输出转矩随3次谐波注入率的变化趋势,为五相PMSM的优化设计和性能分析提供了理论基础。设计了基于转子磁场定向的五相PMSM矢量控制系统,实现了对基波和3次谐波电流的解耦控制。仿真和实验结果验证了方法的正确性和可行性。     

两相静止坐标系下的永磁同步电动机模型预测功率控制

为避免转子位置角检测误差给永磁同步电动机调速系统带来的不利影响,提高系统的可靠性,提出一种等价于id=0的永磁同步电动机模型预测功率控制方法.该方法通过建立两相静止坐标系下的电机增量模型,使用枚举法对基本电压矢量作用下的电流进行预测,利用采样得到的电压及电流估计反电动势和转子侧瞬时功率值,然后通过功率价值函数选择最优电压矢量.所提方法无需使用高分辨率位置传感器检测转子位置角进行旋转坐标解耦变换,可降低系统的复杂度.电机增量模型无需使用永磁体磁链参数预测电流,降低了算法对电机参数变化的敏感度.实验对比了所提控制方法与直接功率控制的稳态功率波动、转矩波动和暂态响应速度等指标,证明了所提方法的有效性.     

五相永磁同步电动机缺相故障下的磁动势分析

通过分析五相永磁同步电动机正常与缺相下的磁动势,试图找到一种电流控制策略来调整电机缺相情况下的磁动势波形。包括一相开路、相邻两相开路和不相邻两相开路三种情况。所提及的控制方法能够保证该五相电机在缺相故障下仍然能够安全运行。为了证明该电流控制方法具有可行性,每一种故障都进行了仿真分析,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

矢量控制永磁同步电动机低速轻载运行的研究

提出了削弱电压源型空间矢量脉宽调制逆变器死区效应的方法.给出因死区时间和开关器件开通、关断时间引起的误差电压矢量,依据误差电压矢量的表达式,采用降低载波频率和减小直流母线电压的方法削弱死区效应.分析了降低载波频率对磁链轨迹畸变和转矩脉动的影响,在低速空载情况下通过增大电机定子励磁电流分量获得连续电流波形,通过检测电流矢量角判断电流极性,对死区进行补偿.仿真并对比了不同载波频率下的转矩脉动,实验结果证明了所提出的方法能有效地降低电机转速,改善电流波形.     

永磁同步电机谐波电压与电流的耦合模型及前馈控制

以一组正负序谐波电流对为研究对象,构建了多同步旋转坐标系下永磁同步电机的谐波电压模型,该模型揭示了正负序谐波电压与谐波电流之间的耦合关系。通过在传统矢量控制系统上增加参考谐波电流计算模块与前馈谐波电压计算模块,构建一种谐波电流注入控制系统,该系统中电流比例积分(PI)控制器只需完成基波电流对应直流量的跟踪,谐波电流的跟踪性能则由前馈的谐波电压保证。选取两种永磁同步电机作为谐波电流注入的试验对象,对比具有前馈谐波电压的系统与仅包含电流PI控制器的系统的谐波电流响应结果,台架试验结果表明前馈谐波电压能够有效地改善高频谐波电流注入的效果,另外从时域及频域分别对电机输出的转矩脉动信号进行对比和分析,结果表明:利用前馈谐波电压能更准确地完成谐波电流的注入,进而实现永磁同步电机转矩脉动的有效抑制。     

基于复合控制的永磁同步电机电流谐波抑制策略

当电机转速发生变化时,重复控制(RC)器控制的谐振频率将偏离电流谐波的频率,系统的谐波抑制能力会降低。针对该问题,分析了永磁同步电机(PMSM)的电流谐波数学模型和谐波产生原因,介绍了传统RC原理,并在传统RC的基础上,引入Fal函数,构建了一种基于Fal函数的复合控制策略,使传统RC在稳态过程中具有更好的效果。同时,对传统RC的内模进行改进,并将其嵌入电流环,进一步提高复合控制器的谐波抑制能力。最后以一台5.5 kW PMSM作为研究对象进行仿真分析和试验验证,结果表明了该方法的有效性。     

永磁同步电机注入谐波电流减小振动噪声的设计研究

永磁同步电机(PMSM)及其逆变器、控制器属于装备动力系统关重件,其振动噪声指标对装备质量目标的实现有较大影响。由于极槽数配合、气隙磁密正弦度不佳等因素会使其绕组电流中包含5、7次等谐波,从而导致电机产生谐波转矩脉动,并使电机产生振动和噪声。为了减小PMSM在运转过程中的振动和噪声,探讨一种新颖的谐波抑制策略,即在PMSM系统的相电流中注入谐波电流产生谐波转矩,从而抵消已有的低次谐波转矩脉动。通过仿真及试验验证了该策略的有效性。     

变频器供电永磁直线同步电动机谐波特性分析及计算

研究了变频器输出谐波电源对永磁直线同步电动机的磁势、电流、损耗、效率等的影响,分别计算了同台永磁直线同步电动机在传统正弦波电源与变频器输出非正弦电源下的效率、功率,分析了谐波问题的影响。给出了补偿变频器输出谐波的方案,采用基于瞬时无功功率理论的ip-iq的谐波电流检测法对谐波进行检测,仿真结果为提高变频器供电电机的绝缘及永磁直线同步电动机的推广应用提供了依据。     

基于双旋转坐标的永磁同步电机无速度控制切换方法

针对永磁同步电机无速度反馈控制在全速范围内存在开环和闭环切换的问题,本文提出了切换时对电流和电压矢量采用双旋转坐标轴的控制方式。通过电压矢量偏移,使控制系统内同时存在电流和电压双旋转坐标。该方案在采用反电动势作为转速估计的应用场合下,开环控制时能保证轴电压矢量接近真实闭环值。从而使估算的电机速度逼近真实值,最大限度降低电机运行过程中因两种控制算法切换而造成的不稳定现象。通过分析和实验相结合的方式验证了此方案的有效性,使电机在流频法控制下顺利切换到假定旋转坐标法的闭环控制,具有较强的通用性和鲁棒性。     

考虑零电流嵌位的永磁同步电机死区效应补偿方法

死区效应的存在使得电压型逆变器输出电压和电流不能跟踪参考电压和电流,相位发生变化,谐波分量增加,输出转矩脉动增大,尤其在电机低速运行时,可能导致系统的不稳定。深入分析了死区效应和零电流嵌位对输出电流的影响。针对电流过零区域极性判断不准从而导致误补偿的问题,提出在电流过零区域设置夹断区间,在夹断区间外采用固定值补偿占空比,在夹断区间内采用线性补偿占空比。通过TMS320F2812数字信号处理器(DSP)芯片实现补偿算法,在750W永磁同步电机上得到验证。仿真和试验结果表明,采用该方法可有效减小电流畸变、谐波分量及零电流驻留时间。     

五相永磁同步电机磁链矫正容错控制策略

针对五相永磁同步电机出现两相开路故障时系统电磁转矩及转速脉动大、动态响应差,且利用空间电压矢量调制技术(SVPWM)推导过程又极其复杂的问题,提出了一种磁链矫正容错控制策略。该策略在正常运行模式下克拉克变换矩阵的基础上推导出两相开路故障模式下的推广克拉克变换矩阵,计算出两相静止坐标系下的定子磁链表达式。对比正常运行状态下的磁链表达式,设计相关系数,使其恢复到正常运行状态,从而间接控制磁动势。采用直接转矩控制技术实现电机转矩和磁链控制。仿真结果表明该方法能够平缓故障状态下的转矩和转速、实现电机的容错运行。     

双三相永磁同步电机模型预测电流控制研究

六相逆变器为双三相永磁同步电机提供了丰富的电压矢量资源,能够使预测电流控制变得更加精准,但更多的电压矢量会带来算法计算量过大的问题,同时双三相电机的谐波电流会使电机的损耗增加,需要对其进行抑制.提出了一种改进的模型预测电流控制方法.利用最外围大矢量与次外围中矢量在z1z2子平面方向相反的特性,在一个控制周期内将两个矢量...     

用谐波注入抑制永磁同步电机转矩脉动

气隙磁场的畸变和逆变器的非线性特性使永磁同步电动机（permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM）电流中含有大量高次谐波,电流波形发生畸变,导致电机电磁转矩脉动。针对这一问题,提出了一种新颖的谐波抑制算法,在建立PMSM谐波数学模型的基础上,利用注入谐波电压的方式来抵消电机运行时电机电流中的谐波分量,改善电机电流波形,抑制电机电流谐波分量和电磁转矩脉动。通过仿真及实验验证了该算法的有效性。该算法不需要增加任何硬件和离线实验测量,具有较强的灵活性和适应性。