基于DSP-FPGA永磁同步电机MTPA弱磁控制研究

永磁同步电机(PMSM)由于其高功率密度、高可靠性的优点,在轨道交通领域得到广泛关注.在此首先对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)的数学模型进行分析,在此基础上针对IPMSM直、交轴电感分量不相等的特殊结构,为充分利用磁阻转矩,提高系统的效率,采用最大转矩电流比(MTPA)控制算法.其次,为拓宽PMSM的调速范围,在基速...     

内置式永磁同步电机新的深度弱磁策略*

将内置式永磁同步电机弱磁运行原理与电压空间矢量脉宽调制和MTPV控制原理相结合,提出了一种新的弱磁控制策略。在弱磁第一阶段,通过用电流调节器输出的参考电压与电压空间矢量脉冲调制后输出的极限电压之差对定子直轴电流进行调节,该控制方法充分利用了直流母线电压,并且能平滑过渡;在弱磁第二阶段,采用MTPV控制原理,并进行线性化处理,该控制方法与传统控制方法相比,解决了永磁同步电机的深度弱磁问题。两个阶段之间运用转折速度作为切换器的切换条件,实现弱磁一阶段到第二阶段的平滑过渡。仿真结果表明了所提的控制策略和算法都具有可行性和正确性。     

永磁同步电机MTPA弱磁控制方法研究

针对永磁同步电机在升速阶段电流过大和高速阶段稳定性差的问题,在分析永磁同步电机弱磁原理的基础上,选用MTPA(最大转矩)弱磁控制策略,通过转矩控制达到减少升速时间的目标;利用修正电流值来控制弱磁从而实现增大调速范围.实验在PSCAD上建立仿真模型,通过对比永磁同步电机在不同运行阶段参数,结果验证了此方法的可行性和正确性.     

永磁同步电机弱磁最优控制策略研究

针对永磁同步电机(PMSM)在恒转矩区起动能力差、在恒功率区电流轨迹不易跟踪等问题,提出基于电压反馈复合电流前馈的定子电流弱磁最优控制策略。通过判断电流前馈环节达到稳定时所需的电流与采用最大转矩电流比(MTPA)算法所得电流大小,使定子电流在恒转矩区通过电流前馈作用快速跟踪MTPA曲线,加快起动;在恒功率区采用电压反馈复合电流前馈的策略,增强系统抗干扰能力的同时最大化直流母线电压利用率。为了验证该策略的可行性,搭建PMSM仿真模型,构建以dSPACE1007为核心的试验平台,对其进行仿真和试验,结果表明了该策略的稳定性和有效性。     

内置式永磁同步电机弱磁调速控制

在对内置式永磁同步电机数学模型深入研究基础上,提出了一种最优弱磁路径控制策略,该控制策略是基于由直轴电流Id和交轴电流Iq所构成的状态空间,以最大电流曲线、最大磁链曲线和最小磁链转矩比曲线为边界而提出的一种最优弱磁路径。该控制策略以实现在电机任何转速下输出力矩范围最大化和电机电枢电流最小化为目标,指出了电机在各种转速下的力矩控制方法,充分挖掘电机的自身潜能,有效保证高速高精型数控机床的加工运行。仿真和实验研究表明,该控制策略可以大大提高电机的调速范围,同时保证转矩有良好的可控性。     

基于交轴电流补偿的内嵌式永磁同步电机深度弱磁控制

针对电动汽车用内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)在深度弱磁区域电流、转矩振荡较大,电流调节器易饱和等问题,提出了一种负q轴电流补偿的电压反馈弱磁控制策略。首先介绍了传统电压反馈弱磁控制策略,分析了在深度弱磁区电流、转矩振荡的原因;然后结合最大转矩电压比控制,采用负q轴电流补偿的方法,降低了q轴电流环增益,且系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡得到了明显抑制,提高了系统的稳定性;同时对传统的MTPA控制和id=0控制与两种弱磁方法进行了稳态特性测试。最后通过实验证明了负q轴电流补偿法弱磁控制策略的可行性。     

一种新的内置式永磁同步电机弱磁调速控制方法

提出了一种新的内置式永磁同步电机弱磁调速的电流调节算法。该算法能够保证电机在整个弱磁调速区以最大的转矩电流比运行。其d轴电流根据外部转矩、转速给定和母线电压值的变化来决定,q轴电流分量则由d轴电流值和转速值来决定。文章通过系统仿真验证了该算法具有动态反应快、调速区间转换平稳的特性。     

电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制

通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

内置式永磁同步电机牵引系统宽调速非线性控制器

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)牵引系统机械参数时变、恒转矩区需高转矩输出、恒功率区需宽调速问题,运用非线性自适应控制理论,设计了一种电流滞环控制非线性自适应反步控制器。该非线性控制器在恒转矩区采用最大转矩比电流控制,提高转矩输出能力;在恒功率区采用弱磁控制策略,扩大调速范围;同时对电机参数摄动有较强的抑制能力,表现出较好的鲁棒性。仿真结果证明了IPMSM牵引系统非线性控制器的正确性和有效性。     

永磁同步电动机直接转矩控制系统的最大转矩电流比控制

在永磁同步电动机直接转矩控制和最大转矩电流比控制理论基础上,研究了永磁同步电动机直接转矩控制驱动系统最大转矩电流比控制的实现。仿真结果表明永磁同步电动机直接转矩控制系统最大转矩电流比控制可以降低定子电流,减小损耗,从而提高系统效率。     

内置式永磁同步电机效率优化控制策略

以效率优化作为内置式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统控制目标,研究了IPMSM的最大转矩电流比控制(MTPA)系统,并分析了MTPA控制的不足。在传统效率优化控制算法基础上充分考虑分析铜耗、铁耗和杂散损耗影响,并考虑参数变化的二次补偿,提出新的损耗最小化控制策略,并对其实际应用进行了工程化简,兼顾了效率优化精度和工程实现性。采用MATLAB软件建立了系统仿真模型,分析对比了以上两种控制策略效率优化效果,仿真结果证明了该策略的有效性。     

基于最大转矩电流比的永磁同步电动机矢量控制

在分析永磁同步电动机数学模型基础上,通过极值原理推导出基于最大转矩电流比控制方法下电磁转矩与d、q轴电流之间的关系式,给出了一种关系式的工程近似求解方法,分析了3次拟合多项式与5次拟合多项式下的拟合特点.分析结果表明5次拟合情况下的电机空载运行电流明显小于3次拟合情况下的电机空载运行电流,有利于降低电机空载运行时的损耗.仿真对比了两种拟合多项式控制下的电机运行状态,仿真结果与理论分析相符.     

基于智能PI的永磁同步电动机近似最大转矩电流比控制

在永磁同步电动机数学模型和最大转矩电流比(MTPA)控制理论基础上,通过优化算法研究了一种近似最大转矩电流比控制,对转矩电流关系进行线性化,便于工程应用。为了改善传统PI调节系统的动态性能,采用一种智能PI调节器作为系统的转速外环控制器。仿真结果表明:近似最大转矩电流比控制性能接近最大转矩电流比控制,相同的负载扰动下智能PI控制系统的动态速降和恢复时间均小于传统PI控制系统。     

永磁同步电机矢量控制系统MTPA控制实现

分析了永磁同步电机矢量控制系统最大转矩电流比控制,并给出了一台15kW内置式永磁同步电机矢量控制系统分别在id=0控制和最大转矩电流比控制下的实验结果.实验结果表明,相比较于id=0控制,最大转矩电流比控制可减小定子电流,从而减小电机和逆变器损耗.     

基于端口受控哈密顿方法的PMSM最大转矩/电流控制

永磁同步电动机(PMSM)可看作是二端口的能量变换装置。基于能量成形方法和端口受控哈密顿(PCH)系统原理,研究了永磁同步电机(PMSM)的建模与速度控制问题。从能量平衡的观点,建立了PMSM的PCH系统数学模型。利用互联和阻尼配置的能量成形方法,给出了PMSM系统的反馈镇定原理。根据最大转矩/电流(MTPA)控制原理确定了系统期望的平衡点,分析了PMSM系统平衡点的稳定性,并设计了负载转矩恒定已知情况下的控制器。针对负载转矩恒定未知的情形,研究了负载转矩的实时估计与控制器设计方法。仿真结果表明所设计的控制器具有很好的性能和应用前景。     

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。     

永磁同步电机效率改善策略比较研究

基于永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)平台,针对最小损耗模型和最大转矩电流比两种效率改善策略进行了比较研究。前者通过计算PMSM的铜损和铁损,建立了最小损耗模型,求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。后者利用Lagrange乘子法推导出了最大转矩电流比(MTPA)时输出转矩与最小定子电流之间的关系式,利用曲线拟合的方法求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。仿真实验表明,两种控制策略都能够在保持良好性能的基础上提升运行效率,且最大转矩电流比方法要优于最小损耗模型法。     

一种新的电动车用IPMSM弱磁方法研究

在电动车用内置式永磁同步电机矢量控制系统中,对其恒转矩区控制性能的研究居多.而电动车实际运行工况复杂,对IPMSM的变速范围和转矩要求较高.针对这一现状,在分析IPMSM的数学模型的基础上,提出了一种新的电动车用内置式永磁同步电机弱磁控制算法,开展了全速域范围的IPMSM矢量控制研究.仿真结果表明该算法在宽调速范围内动...