混合式永磁同步电机弱磁性能的研究

针对传统永磁同步电机弱磁性能不佳的问题,提出了应用混合式结构来改善永磁同步电机弱磁性能。研究了传统永磁同步电机的结构,得出了传统永磁同步电机弱磁困难的原因是电枢磁势和转子励磁磁势的不对等。分析了混合式永磁同步电机的结构,得出了其转子永磁体用量少,励磁磁势较小;气隙很小同步电感大,短路电流与额定电流的比值小。介绍了应用短路电流与额定电流的比值来判断永磁同步电机弱磁性能的方法,分析得出了混合式结构弱磁性能要好于传统永磁同步电机。采用了基于直轴电流负向控制的附加闭环方法进行弱磁控制,对传统永磁同步电机和混合式永磁同步电机的弱磁性能进行了对比实验,混合式结构的弱磁扩速倍数为传统式结构的2.63倍。研究结果表明,混合式结构可以有效提升永磁同步电机弱磁性能。     

基于滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制研究

针对永磁同步电机无位置传感器高动态性能控制问题,对传统矢量控制存在电流内环PI控制器对系统性能的影响以及传统滑模观测器中动态转子位置角估计不准、稳态转速估计不精确等观测器性能进行了改进,提出了一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机模型预测电流控制方法。根据永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,选择了电机d、q电流作为状态变量,利用前向欧拉法推导出永磁同步电机d、q轴电流的预测模型。通过实时评估价值函数选出使得下一时刻电流跟踪效果最好的电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器。同时,推导表贴式永磁同步电机的滑模观测器模型并对其观测出的转子位置角和转速进行补偿,得到较为精确的估算值。最后将算法在Matlab/Simulink进行了仿真试验。研究结果表明:所提出的控制方法动态性能好、稳态精度高。     

永磁同步电机无位置传感器带速启动研究

针对无位置传感器永磁同步电机在带速状态下无法可靠启动的问题,通过向逆变器施加两个短时零电压矢量的方式,使电机定子三相绕组短路,根据短路电流相量在αβ坐标系下的角度变化,辨识出电机转向和转速,通过对短路电流在dq坐标系下暂态过程的解析分析,估算出电机转子位置,给出了暂态过程中短路电流幅值大小与初始转速和短路时间之间的关系,提出了具体的带速启动实现方案。在TI公司的TMS320F28027作为主控芯片的驱动系统以及带风机负载的550 W永磁同步电机组成的实验平台上对带速启动方案进行了评价,进行永磁同步电机在不同转速和短路时间情况下的带速启动实验。研究结果表明:设计的带速启动方案能够准确的根据短路电流判断出电机启动瞬间的转向、转速和转子位置,从而保证了永磁同步电机在带速状态下的可靠启动。     

一种基于功率观测的永磁同步电机高效V/f控制

针对永磁同步电机普通V/f控制中抗扰动性差、易失步、控制性能差等问题,对面贴式和内嵌式永磁同步电机的稳态转速波动抑制和高性能的单位电流最大转矩控制进行了研究,对电机稳态运行时的有功功率和转速波动之间的关系以及无功功率和电机单位电流最大转矩控制之间的关系进行了分析,提出了基于有功和无功观测的转速阻尼环补偿和单位电流最大转矩的高效控制方法。利用Matlab/Simulink仿真系统对提出的控制方法进行了仿真分析并对提出的方法进行了测试,同时在CYPRESS公司的PSoC5CY8C5868单片机构成的驱动系统以及350 w的永磁同步电机组成的实验平台上进行了试验。研究结果表明,该方法能够使永磁同步电机的V/f控制在稳态运过程中更加稳定、抗扰动性更强,采用单位电流最大转矩的控制方法有效的降低了电机电流,达到了高效控制的目的。     

机床用永磁同步电机预测电流控制方法研究

近年来,随着数字信号处理器和先进控制理论的发展,模型预测控制得到越来越多的关注和应用。针对数控机床用永磁同步电机常规单矢量模型预测直接电流控制方法存在电流谐波较大的问题,基于两电平电压源逆变器的基本电压矢量构造了6个虚拟电压矢量,并基于所构造的虚拟矢量建立了扩展电压矢量集。然后,设计了一种基于扩展电压矢量集的永磁同步电机预测电流控制方法。与常规的单矢量法相比,所提方法可明显降低电流的谐波,改善永磁同步电机的稳态控制性能。仿真和实验结果均验证了该方法的有效性,能够为同步电机在数控机床或相近的应用场合提供较好的理论支撑。     

高速动车组永磁同步电机牵引控制仿真研究

为研究永磁同步电机电流运行轨迹,分析动车组不同工况下永磁同步电机弱磁方法,首先,分析永磁同步电机最大运行能力,规划电流轨迹;其次,在动车组变工况下根据永磁同步电机交直轴电流相平面关系,按最大转矩电流比控制求解析式方程,分析最小稳定工作点,提高电机的运行效率,实现平滑过渡,并利用Simulink软件进行仿真。     

内置式永磁同步电机定子电流最佳控制标定研究

对内置式永磁同步电机(IPMSM)的最大转矩电流比(MTPA)和弱磁控制进行了分析研究。依据弱磁控制的电压极限椭圆和电流极限圆的限制,解算出了同步电机在弱磁控制时的电流矢量;给出了永磁同步电机全速度范围内的定子电流分配策略,并绘制出永磁同步电机全速度范围内的定子电流指令曲线图。     

基于扰动观测器的永磁同步电机预测电流控制研究

永磁同步电机具有设计简单、性能良好等优势,其应用价值已得到了证实。但受数字控制系统延时等问题的影响,永磁同步电机的动态性能极易出现损失。基于此,首先简要阐述了永磁同步电机的结构,介绍了用于永磁同步电机预测电流控制的扰动观测器的设计方法,然后重点从电压模型、电流控制算法、死区补偿等方面探讨了具体的电流控制措施,并通过实验证实了控制措施的有效性。     

基于模糊自整定的改进型永磁同步电机矢量控制仿真研究

针对永磁同步电机矢量控制系统中存在着响应速度不快,稳态性能差,转矩波动大的缺点,在建立永磁同步电机数学模型的基础上,利用模糊自整定理论来改进永磁同步电机矢量控制系统,并且建立了相应的仿真模型进行了仿真分析,仿真结果表明改进后的永磁同步电机矢量控制系统具有良好的动静态控制效果。     

永磁同步电机三闭环伺服控制设计及实验

采用了永磁同步电机的矢量控制理论,并在此基础上讨论了永磁同步电机的矢量控制方案。结合矢量控制系统,讨论了伺服控制位置闭环、速度闭环以及电流闭环中3个控制器的工程设计方法,并在台架试验中验证了伺服控制位置环和速度环的性能。