基于占空比控制的永磁同步电机新型直接转矩控制策略

永磁同步电机传统直接转矩控制在电机低速运行时存在着转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,本文在详细分析影响磁链和转矩脉动大小因素的基础上,提出了一种准确确定占空比大小的永磁同步电机新型直接转矩控制方法.该方法基于精确的数学模型利用转矩误差计算出当前所选有效电压矢量的作用时间在整个采样周期中的占空比,实时地调整有效电压矢量的作用时间.仿真和实验结果表明,基于占空比控制的永磁同步电机直接转矩控制在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能够有效减小转矩脉动,改善了传统直接转矩控制系统性能.     

基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制方法转矩和定子磁链脉动大、开关频率不恒定等问题,本文在详细分析转矩脉动和定子磁链脉动数学模型的基础上,提出了一种基于占空比调制的模型预测直接转矩控制策略.该策略根据转矩和定子磁链的综合误差确定所选电压矢量的占空比,根据不同的控制目标,占空比的计算方法可分为最终值法、平均值法和有效值法,每种方法均给出了精确的数学模型并进行了对比分析.同时考虑到实际应用中控制延迟的问题,引入了模型预测控制方法对系统变量进行预测,提前一个采样周期计算出所需施加的电压矢量及其占空比.仿真结果表明,基于占空比调制的模型预测直接转矩控制可以有效地抑制转矩脉动和定子磁链脉动,且逆变器开关频率恒定,同时降低系统采样频率.     

永磁同步电机直接转矩控制转矩调节器设计

在以往永磁同步电机直接转矩控制研究中,将零电压矢量引入到直接转矩控制转矩调节器中,起到了降低转矩脉动的作用.但是,这些研究没有定量的解决优化计算转矩调节器中零电压矢量作用范围的问题.该文分析了永磁同步电机直接转矩控制中电机转矩变化规律,推导出了转矩调节器中使转矩脉动最小的零电压矢量作用范围优化计算公式,从而解决了转矩调节器优化设计问题.仿真和实验结果均验证了理论分析的正确性和优化计算公式的有效性.     

扇区细分和占空比控制相结合的永磁同步电机直接转矩控制

传统永磁同步电机直接转矩控制系统存在磁链控制不对称、转矩脉动大等问题,该文在分析传统直接转矩控制中磁链和转矩运行轨迹及脉动的基础上,提出了一种把扇区细分和占空比控制相结合的新型永磁同步电机直接转矩控制方法。该方法将传统的6个扇区细分成18个扇区,并根据转矩误差计算出所选择电压矢量在整个采样周期中的占空比,实时调整有效电压矢量的作用时间。实验结果证明该结合扇区细分和占空比控制技术的新型永磁同步电机直接转矩控制方法与传统直接转矩控制相比,能够有效改善磁链轨迹,减小转矩脉动,改善传统直接转矩控制系统性能。     

基于模糊零矢量永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中的转矩脉动问题,对传统直接转矩控制中产生转矩脉动的机理、零矢量在永磁同步电机直接转矩控制中的作用进行了详细分析.通过采用带零矢量的模糊控制器代替传统的滞环比较器,构建了一种基于模糊零矢量的永磁电机直接转矩控制方法,实现了永磁同步电机磁链和转矩的协同控制,将磁链偏差和转矩偏差进行合理的模糊分级,有效地抑制了转矩脉动,同时保持了直接转矩控制的响应速度快和鲁棒性强的优点.仿真和实验验证了该方法的可行性和有效性.     

零矢量在永磁同步电机直接转矩控制中的作用及其仿真研究

在以往的永磁同步电机直接转矩控制研究中,将零电压矢量引入到转矩调节器中,认为其起到保持当前转矩的作用。该文对永磁同步电机中零电压矢量对转矩脉动和磁链脉动的影响进行了详细的理论分析,指出在电机高速运行的情况下,零矢量实际是起到减小转矩的作用。转速越高,零矢量减小转矩的效果越明显。仿真结果证明了理论分析的正确性,这为正确理解零矢量在永磁同步电机直接转矩控制的作用以及今后对零矢量作用的范围进行优化设计具有指导意义。     

永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动抑制研究

针对直接转矩控制系统不合理转矩脉动问题,依据永磁同步电机直接转矩控制理论,提出了基于12定子磁链扇区和12电压矢量的控制策略,分析了不同电压矢量在不同定子磁链扇区内对转矩的作用,给出了不合理转矩脉动产生的原因,并提出了一种新颖的开关表.理论分析和仿真结果表明这种控制策略可以最大程度上减小不合理转矩脉动范围.     

自适应改进模糊调节电压矢量占空比永磁同步电机直接转矩控制

设计了模糊调节电压矢量占空比永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC),采用开关表选择电压矢量,采用模糊控制器确定电压矢量占空比。仿真结果表明,与传统DTC相比,可有效抑制磁链和转矩脉动,但也存在转矩较大时开关表控制失效引起转矩脉动的问题。针对开关表控制失效问题,提出了采用电压矢量选择策略取代开关表来选择电压矢量的改进控制策略。仿真结果表明：改进控制策略可有效抑制因开关表失效引起的转矩脉动,但动态性能较差。因此,进一步提出采用开关表与模糊调节电压矢量占空比的自适应切换控制。动态下,系统采用开关表控制;稳态下,系统采用改进模糊调节电压矢量占空比控制。仿真结果表明,自适应改进模糊调节电压矢量占空比控制可在保证良好稳态性能的基础上提升动态性能。     

永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。     

包含零矢量的永磁同步电机直接转矩控制

提出了一种基于包含零矢量模糊逻辑的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统的实现技术.通过分析零矢量的作用,阐述了将零矢量合理地包含在模糊控制器(FLC)中的方法,使零矢量能够充分发挥在PMSM DTC中保持电磁转矩的特点.通过与以往的包含零矢量的PMSM模糊DTC控制技术进行理论分析和仿真对比,表明本文提出的技术可以有效抑制电磁转矩脉动,取得更优越的运行性能.     

永磁同步电机直接转矩控制双模糊控制系统

设计了永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)双模糊控制系统,采用模糊控制器同时控制电压矢量角度和电压矢量幅值。一个模糊控制器取代传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表来输出基本电压矢量,即电压矢量角度;另一个模糊控制器输出基本电压矢量作用时间,即电压矢量幅值。仿真结果表明:PMSMDTC双模糊控制系统运行良好,可实现四象限运行。与仅采用模糊控制输出电压矢量角度或电压矢量幅值控制相比,双模糊控制系统可有效抑制转矩和磁链脉动。     

空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制

提出一种基于空间电压矢量调制的表贴式永磁同步电机直接转矩控制方法.基于表贴式永磁同步电机的数学模型,通过计算在一个控制周期内能同时精确补偿转矩误差和磁链误差的空间电压矢量,得出基于磁链与转矩的无差拍控制方法.相对于传统的永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法能够明显减小磁链与转矩脉动,并且保持了传统直接转矩控制中转矩动态响应快的优点.不同于传统的永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法由于使用了空间电压矢量调制,系统在不同工况下具有恒定的开关频率.仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性和可行性.     

永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动的产生及其抑制方法综述

针对永磁同步电机直接转矩控制中存在转矩脉动大、逆变器开关不恒定的问题,国内外学者已经做出了相当大的贡献,提出了很多优化或改进措施。文章综述了近几年来国内外在这方面的研究成果,分析了采用直接转矩控制产生转矩脉动的原因以及抑制脉动转矩方法的优缺点。     

永磁同步电机转矩脉动占空比最优控制方法

传统直接转矩控制(DTC)在每个控制周期内仅作用单一的电压矢量,存在转矩脉动大和开关频率不固定等缺点。针对上述问题,提出了一种基于占空比优化的永磁同步电机(PMSM)转矩脉动抑制方法。建立了PMSM调速系统的基本数学模型,推导了非零电压矢量和零电压矢量对应的转矩变化率,并指出数字系统的离散化特性和单一的转矩变化趋势是造成转矩脉动过大现象的本质原因。采取占空比优化的方式在一个控制周期内输出一个主矢量和一个零矢量,以单个控制周期内转矩脉动均方值最小为原则,推导并计算出主矢量对应的最优占空比。样机实验结果表明,该方法在保留传统DTC高动态响应的基础上,可以减小电磁转矩脉动、固定开关动作频率,有效地提升了PMSM调速系统的稳态性能。     

永磁同步电机直接转矩控制系统转矩调节新方法

从开关频率优化和电压空间矢量合理选择2个方面提出了1种新的转矩调节方法。通过逆变器开关频率PI调节得到转矩滞环比较器的滞环宽度值,在充分利用功率器件开关频率的同时,不仅克服了圆形磁链轨迹对功率器件高开关频率要求的缺陷,而且克服了在转速变化过程中采用固定滞环宽度值带来的功率器件开关频率波动范围大且低速转矩调节性能下降的缺陷。针对零电压空间矢量的特点,为降低系统低速稳态运行时的转矩脉动且保证瞬态运行时转矩的快速响应,提出了在低速稳态运行时选用零电压空间矢量减小转矩、在低速瞬态运行时选用有效电压空间矢量来减小转矩的转矩调节方法。该方法在保证系统响应速度的同时减小了系统平均转矩脉动。实验结果表明新的转矩调节方法不仅能充分利用功率器件的开关频率,而且在低速时由于开关频率的提高反而获得了相对圆形磁链轨迹更小的转矩脉动。     

永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制的对比研究

随着永磁材料的发现和现代电机控制技术的不断发展,三相永磁同步电机的控制方式逐渐演变为矢量控制和直接转矩控制两大流派,并各有千秋。矢量控制和直接转矩控制虽然在控制系统组成、控制过程、形式以及效果等方面存在差异,但是2种控制方式拥有相同的理论基础,控制本质是一致的。通过Matlab/Simulink软件仿真和转矩公式分析进行了验证。     

基于模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制

设计了基于模糊控制的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统,采用模糊控制器取代了传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表。仿真结果表明:模糊控制PMSM DTC系统运行良好,可实现四象限运行,与传统开关表相比,可有效减小转矩脉动和平均开关频率。研究了转矩误差论域和零电压矢量对模糊控制性能的影响,并基于转矩角对电压矢量作用的影响规律,提出了考虑转矩角的PMSM模糊直接转矩控制。仿真结果表明:在转矩角较大时,考虑转矩角的PMSM模糊DTC系统可有效减小转矩和磁链脉动,改善控制性能。     

矢量细分占空比控制的改进直接转矩控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统直接转矩控制(DTC)磁链和转矩脉动大的问题,提出了一种矢量细分与占空比控制结合的改进DTC方法。该方法对传统6个电压矢量进行细分产生12个可选电压矢量,并结合占空比控制来减小转矩脉动。实验验证了所用方法可明显减小传统DTC中的转矩脉动,系统运行可靠,易于实现。     

永磁同步电机直接转矩控制系统开关表分析

使用三相和两相混合连接,两电平电压源逆变器可以生成12个不同相角的电压矢量,从而为永磁同步电机直接转矩控制系统优化开关表提供更多的电压矢量选择.提出了一种基于12电压矢量优化开关表,并实验对比了永磁同步直接转矩控制系统在传统开关表和基于12电压矢量优化开关表控制下的性能.实验结果表明,优化开关表能够减小不合理转矩脉动,但两相导通方式也带来了换相转矩脉动,恶化了系统控制性能.     

基于矢量细分的永磁同步电机直接转矩控制研究

传统永磁同步电机直接转矩控制采用六边形磁链控制或6区间的圆形磁链控制,造成转矩脉动大等缺陷.针对传统6区段控制方式的缺陷和当定子磁链处于区段线附近时控制性能差的特点.采用矢量细分的方法,将传统的6个电压矢量和6个磁链扇区细分成12个电压矢量和12个磁链扇区,并且制定了相应的开关表;通过Matlab对矢量细分的永磁同步电机直接转矩控制策略进行仿真实验,仿真结果表明该控制策略能够有效改善磁链轨迹,减小转矩脉动,提高系统的性能.