一种永磁无刷直流电动舵机四象限控制

分析了无刷直流电机(BLDCM)相电流和转矩的关系,得到了控制相电流就可以控制转矩的结论。在此基础上,提出了一种新型的无刷直流电动舵机四象限控制方法,该方法根据不同的转子位置计算反馈电流,并将反馈电流与给定电流滞环比较得到正/反转信号,通过该信号调节相电流以达到控制转矩的目的。本文还分析了BLDCM的换相转矩脉动,得到电机低速运行时,令2α=αt就可以保持非换相电流不变、消除换相转矩脉动的结论;在此基础上,指出了该四象限控制方法通过对相电流的控制能够减小电机低速换相转矩脉动。仿真和实验验证了该四象限方法能够实时、有效地控制相电流,减小电机低速运行时非换相电流的脉动,同时也能够满足系统的动态性能指标。     

基于电流补偿策略的转矩分配函数法抑制整距绕组分块转子SRM的转矩脉动

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有单位铜耗下输出转矩大、损耗低等优点,但转矩脉动大。本文采用余弦TSF控制法即通过控制电机各相电流产生的转矩分量使得低速时整距绕组分块转子开关磁阻电机的输出转矩脉动降低。针对电机转速升高后,由于实际相电流不能跟踪参考相电流,以及关断区间的电流不可控导致电机转矩脉动增大的问题,提出增大或减小其他相的相电流进行补偿的转矩控制策略并进行了分析。仿真和实验结果表明,该电流补偿策略的转矩分配控制法可有效抑制整距绕组分块转子开关磁阻电机的转矩脉动。     

无刷直流电机转矩脉动抑制策略研究

传统的无刷直流电机控制方法存在转矩脉动较大的缺点,限制了其在高性能驱动系统中的推广应用.通过对无刷直流电机换向过程的瞬态分析,针对转矩脉动产生的原因,提出了两种抑制换向转矩脉动的控制方案:非换向相电流不变法和转矩脉动最小法,通过控制电压给定强迫三相电流沿理想轨迹滑至换向后的稳定工作点,使得换向过程中转矩值即相电流与电机反电势标量积变化率为最小.仿真及实验结果验证了该控制策略的正确性.如果采用运算简单的非换向相电流不变策略控制,可将换向转矩波动限制在5%的范围,而采用转矩脉动最小方案则可消除换向转矩脉动.     

减小小功率开关磁阻电机转矩脉动的迭代学习控制

优化开关磁阻电机的相电流波形来减小开关磁阻电机的转矩脉动是国内外学者争相研究的热点问题.本文基于开关磁阻电机的线性和非线性电感模型,在转矩反馈的基础上,提出了转矩补偿的迭代学习控制方法,通过迭代学习,调整各相绕组不同位置的电流给定值,优化开关磁阻电机的相电流波形.仿真研究证实了本文所提出的转矩补偿迭代学习控制方法具有精度高、收敛速度快的优点,从而有效减小了开关磁阻电机的转矩脉动.     

基于三相电流连续的无刷直流电动机驱动技术

针对无刷直流电动机在传统"两两导通"驱动方式下存在非换相电流脉动,导致转矩脉动较大和引起电枢绕组铜耗较高的问题,提出一种"三相电流连续"的驱动方法。该方法以电机转矩方程、反电势方程作为约束条件,求解使绕组铜耗最小的电流极值,并将电机转子位置划分为12个扇区,根据扇区将该极值分配到三相给定电流。依据星形绕组三相电流之和为零的原理,可以通过两相电流闭环控制,实现三相电流的连续输出。为验证该驱动方法的可行性与有效性,进行了基于Simulink的建模仿真并搭建实验平台,仿真与实验结果表明该方法可以有效地抑制转矩脉动,同时可以降低电机的绕组铜耗。     

无刷直流电动机换相转矩脉动控制

针对应用于轻型电动轮的无刷直流电动机的低转矩脉动的要求,提出了一种低成本、高可靠、简单易实现的换相转矩脉动控制方法.该方法依照不同电机转速控制换相过程PWM占空比,进而控制关断相电流和开通相电流在换相过程中的变化率,保持非换相相电流在换相过程中基本恒定,通过减小无刷直流电动机换相电流脉动来减小或消除换相转矩脉动.理论分析和实验验证了该方法的可行性,并已广泛应用于轻型电动车辆领域.     

电励磁双凸极电机转矩脉动抑制的控制策略

造成电励磁双凸极电机转矩脉动的原因有很多,通过适当的控制策略可以优化某些因素从而改善转矩脉动。从控制策略方面总结了近年来优化转矩脉动的研究成果,介绍了几种有效的控制方法,大体思路可以从改善绕组相电流(包括稳定相电流、消去谐波电流、电流矢量分解等)、优化开关角度弥补换相电流缺陷以及优化输出转矩控制等方面来减小转矩脉动。     

基于开绕组的BLDCM DTC换相转矩脉动抑制方法研究

针对传统星形连接无刷直流电动机直接转矩控制下存在较大关断相续流引起转矩脉动坠落的问题,提出在断开电机绕组下通过电压矢量来实现关断相电流的抑制方法。该方法基于开绕组多维度的电压矢量分析,结合共直流母线拓扑自身多电平的优势,利用新型零电压矢量和正电压矢量的联合控制来实现关断相电流抑制并最终达到转矩脉动的抑制效果。仿真结果表明,该方法在电机正常运行的基础上可以减小关断相续流,从而达到转矩脉动抑制效果。     

基于电流矢量分解的开关磁阻电机转矩脉动抑制

为了降低关磁阻电机转矩脉动,本文提出了基于电流矢量分解的开关磁阻电机转矩脉动抑制的控制策略。在该控制策略中,采用i_d=0的控制方式,在不同区间内将i_q分解为两相电流的矢量和,并用傅里叶级数模型建立了满足磁路饱和的转矩模型。根据新建立的转矩模型得到恒定转矩条件下的i_q变化规律,给定电流i_q以此规律变化就可以减小转矩脉动。本文分别分析了单极性正弦励磁、恒i_q型单极性励磁和变i_q型单极性励磁条件下的转矩模型。最后,搭建了以TMS320F2812为核心的开关磁阻电机调速系统的实验平台,进行了系统的实验研究。实验结果证明了基于矢量分解的变i_q型单极性励磁控制方法能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究

转矩脉动是开关磁阻电机亟待解决的问题和研究难点之一,其限制了速度控制性能和位置测量精度的进一步提升。基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的理论研究已取得较大进步,但由于电机磁路的非线性,使得在实际应用中转矩很难准确反馈。本文根据电机的实际规格和尺寸,采用Maxwell3D计算出在不同转子位置和相电流下的转矩,建立了转矩-电流逆模型;通过合理地设置开通角、换相重叠角和关断角,简化了程序设计,抑制了反向制动转矩;进而根据转矩分配函数,采用电流闭环对转矩进行间接控制。仿真和实验结果证明了该方法可以有效地减小转矩脉动。     

电励磁双凸极电机九状态转矩闭环控制策略研究EI北大核心CSCD

针对电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)运行时存在的转矩脉动问题,提出1种九状态转矩闭环控制策略。该控制策略基于实际非线性电感模型,通过在电机反电势过零点进行状态切换,抑制由电流续流引起的换相转矩脉动,并在各相反电势负过零点附近区域引入传统的两相导通模态,以增加电机出力。分析DSEM在各个模态下相电流、转矩输出的变化特性,基于占空比分析论证所提控制策略的可行性,并总结换相角度对控制策略的影响。最后,通过实验验证所提控制策略能够有效抑制电机转矩脉动,具有良好的动态性能以及较高的转矩电流比。     

基于比例积分-准谐振控制器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于受逆变器固有的非线性特性和气隙磁通谐波等因素的影响,永磁同步电机定子电流中含有大量的高次谐波分量,这些谐波电流分量与转子永磁体磁场作用,使电机产生谐波转矩脉动,特别是在直接驱动系统中,转矩脉动更为严重。针对这一问题,从转矩脉动产生的机理出发,提出一种基于比例积分-准谐振控制器的转矩脉动抑制方法。该方法根据理想谐振控制器在谐振频率点处的增益为无穷大,可以对谐振频率点处的正弦信号实现零稳态误差跟踪控制,将谐振控制器与电流环PI控制器并联,对定子电流中的谐波分量进行补偿,改善定子电流波形,实现抑制转矩脉动的目的。仿真与实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

基于电流迭代优化的SRM总转矩TSF闭环控制

开关磁阻电机(SRM)存在低速转矩脉动大的问题,这制约了它在电动汽车领域的推广和应用。以减小转矩脉动为目的,在传统转矩分配控制基础上引入总转矩负反馈,采用迭代学习控制(ILC)算法优化各相参考电流曲线,提出了基于电流迭代优化的SRM转矩分配控制策略;其中优化后的参考电流采用分区细化的滞环控制器跟踪控制。仿真研究结果验证了提出的控制策略可以有效减小电机的转矩脉动。     

磁链与电流自适应补偿的开关磁阻电机TSF的抑制转矩脉动控制

转矩分配策略是目前抑制开关磁阻电机(SRM)转矩脉动的主要控制策略之一,通过对各相电流的控制,保证各相瞬时转矩之和为恒定值,以达到减小转矩脉动的目的。由于传统转矩分配控制采用SRM的线性模型,所设计的参考电流与理想的分配电流存在偏差,因而难以达到理想的控制效果。该文提出了一种磁链与电流自适应补偿的TSF优化方案,在传统转矩分配控制基础上,引入有限差分扩展卡尔曼滤波(FDEKF)预估磁链,间接补偿电流和柔性神经网络(FNN)自适应PID直接补偿电流,优化得到恒转矩下的较理想的参考电流波形,间接达到减小转矩脉动的目的。仿真结果验证了该文提出的控制策略可以有效抑制转矩脉动,控制效果明显改善。     

基于改进自抗扰控制的共直流母线开绕组永磁同步电机转矩脉动抑制策略EI北大核心CSCD

由于存在零序路径,共直流母线开绕组永磁同步电机会在运行过程中产生零序电流,影响系统效率和稳定运行。传统的零序电流闭环抑制方法调制范围有限,不能充分利用双逆变器系统的调速范围,且交叉耦合、逆变器死区等因素会导致零序电流不能被完全消除。为抑制零序电流和三次谐波反电势相互作用产生的转矩脉动,该文首先提出一种基于改进自抗扰控制的抑制方法,通过并联谐振单元将扩张状态观测器改进为通用积分型扩张状态观测器,以实现对频率较高转矩脉动的准确观测;然后,通过自抗扰控制律对该转矩脉动进行补偿,所提方法能够有效抑制零序电流和三次谐波反电势产生的转矩脉动,尤其是高调制比、零序电压不能被准确合成时,转矩脉动抑制效果明显。最后,在1kW开绕组电机驱动平台上验证所提方法的抗扰能力和鲁棒性。     

基于有限状态模型预测控制的无刷直流电机转矩脉动抑制方法

为抑制无刷直流电机换相过程中产生的转矩脉动,提出一种有限状态模型预测控制的换相转矩脉动抑制策略。根据电机数学模型,从电流角度分析换相转矩脉动产生的原因。建立无刷直流电机非换相相电流预测模型,分析换相阶段电机在低速与高速下不同开关状态的非换相相电流变化,通过反馈校正和价值函数选择适当的开关状态,使非换相相电流保持恒定,达到抑制换相转矩脉动的目的。该方法在全转速范围内均可有效抑制换相转矩脉动,并通过选取有限状态降低预测控制的计算量。仿真和实验结果表明:与传统双闭环PI控制方法相比,采用有限状态模型预测控制可以有效抑制无刷直流电机换相转矩脉动。     

非理想反电动势无刷直流电机的转矩脉动抑制仿真研究

在伺服系统中要求电机转速平稳,抑制转矩脉动是实现转矩平稳的关键,而非理想反电势会引起较大转矩脉动。为了有效平滑无刷直流电机转矩,分析了两种不同的方法：根据定子电流和反电势与转矩表达式的关系,对于一台给定的电机,只要其反电势一定,通过优化定子电流就可以消除主要的转矩谐波分量,从而达到减小转矩波动的目的;通过坐标变换在厶=0时求解产生恒定电磁转矩所需的q轴电流,并在dq坐标系下通过矢量控制对q轴参考电流进行跟踪实现转矩脉动抑制。利用MATLAB／SIMULINK仿真平台建立系统的仿真模型,对系统模型进行仿真和分析并比较了这两种方法的特点,为实际电机的控制提供了研究方向。     

抑制无刷直流电机换相转矩脉动的新型电流控制

针对无刷直流电机换相转矩脉动问题,提出一种考虑电枢电阻的换相时刻三相电流配合调制控制方法。该方法在电机全速段换相时刻采用"导通相全开、关断相脉宽调制、非换相相保持"的三相电流控制策略;通过建立换相时刻相电流数学模型,对换相时刻每一相电流变化过程进行理论分析,确定关断相占空比与电机运行参数关系,使导通相和关断相变化速率一致,保证非换相相电流无脉动。该方法在有效抑制换相电流脉动基础上实现了高速区和低速区统一控制,避免了分区不清问题。实验结果表明:与传统换相脉动控制方法相比换相电流有明显抑制效果,全速段电机转矩脉动系数在0.1左右。     

基于谐振数字滤波器的直驱式永磁同步电机转矩脉动抑制方法

由于受逆变器的非线性特性、转子永磁体磁场谐波和齿槽转矩等因素的影响,永磁同步电机定子电流中含有大量的高次谐波分量,这些谐波分量与转子永磁体磁场作用,使电机产生转矩脉动,特别在直驱系统中,转矩脉动更为严重。针对这一问题,提出一种基于谐振数字滤波器的转矩脉动抑制方法。该方法基于理想谐振控制器在谐振频率点处的增益为无穷大,可以对谐振频率点处的正弦信号实现零稳态误差跟踪控制的特点,在文中设计了一个谐振数字滤波器,并把它串联在电流环PI控制器的输出端。通过谐振控制器产生谐波电压补偿信号,抵消电流环PI控制器输出电压中的谐波分量,实现对输出电压的数字滤波,从而减小定子中的谐波电流含量,实现对转矩脉动的抑制。仿真与实验结果验证了文中所提方法的正确性和有效性。     

基于模型预测和谐振调节器的PMSM电流控制

为了提高永磁同步电机(PMSM)的控制性能,提出了一种基于模型预测控制(MPC)和谐振调节器的电流控制方法。首先,通过建立预测模型和滚动优化,设计PMSM电流预测控制器。然后,针对电流谐波造成的电机转矩脉动问题,在模型预测电流控制方法基础上引入了谐振调节器。实验结果表明,所提方法具有良好的电流动态性能和电流跟踪特性,且能有效地改善电流波形,减小转矩脉动。