基于定子磁链幅值和角度控制的异步电机直接转矩控制

为减少异步电机转矩脉动和定子磁链固定偏差,提出了一种改进的异步电机直接转矩控制策略。该策略是基于给定定子磁链幅值和角度的解耦控制,用瞬时转差角频率和转子角频率之间的关系来调节定子磁链给定角,而给定定子磁链幅值保持额定值不变。控制结构简单。通过Maflab6．5／simulink建立了仿真模型,仿真结果证实了该控制策略的有效性：     

一种新的直接转矩控制的定子磁链幅值给定机制

针对插入式或内装式永磁同步电动机,介绍了直接转矩控制原理并推导出了定子磁链幅值参考给定的条件。其中详细分析了定子磁链幅值波动对电磁转矩波动的影响,并在此基础上提出了一种精确的定子磁链幅值给定计算方案,使得定子磁链幅值给定有规律可循,而且采用这种改进的直接转矩控制策略可以获得理想的转矩-负载角曲线。Matlab仿真表明,采用这种改进的直接转矩控制策略,能获得更快的电磁转矩动态响应,减弱定子磁链幅值波动对电磁转矩的波动影响。     

定子磁场定向异步电机弱磁运行特性研究

虽然很多学者提出了各种定子磁场定向异步电机弱磁最大转矩控制策略,但是弱磁区域运行时电机特性的定量分析却很少有文献涉及.针对该问题,对弱磁区域运行的定子磁场定向控制异步电机特性进行了详细的定量分析.基于异步电机Г型等效电路,推导出弱磁运行区域一电机阻抗角的极小值和相应同步角频率,以及进入弱磁区域二的同步角频率及电机运行特征值.弱磁区域转折频率和最大转差值的仿真结果与理论值相比,误差不超过3％.搭建了试验平台,实现了弱磁运行区域的最大转矩输出.试验结果表明,电机内部变量的变化规律与理论分析一致,转折频率与理论值误差不超过5％,电压和电流幅值与理论极限值的误差不超过6％.     

基于定子磁链电压模型的感应电动机新型控制策略

针对感应电动机调速系统,基于定子磁链的电压模型提出了一种新型控制策略,实现了对电磁转矩和定子磁链模值的动态控制,调速系统的控制部分主要由转速调节器、转矩调节器、磁链调节器和定子电压计算模块等组成。根据转矩调节器和磁链调节器的输出值,定子电压计算模块计算出定子电压矢量,使电磁转矩和定子磁链模值跟踪各自给定值的变化。这种控制策略的特点是结构简单,计算量小。仿真结果验证了这种新型控制策略的有效性。     

PMSM直接转矩控制中功率因数角与磁链关系研究

针对永磁同步电动机直接转矩控制系统中给定磁链的确定问题,提出了一种通过功率因数角计算给定磁链的方法。在建立了永磁同步电动机直接转矩控制系统数学模型的基础上,通过分析功率因数角、转矩、转速与定子磁链之间的关系,导出了在转速测量值和转矩估算已知、功率因数角给定情况下的定子磁链幅值。将该磁链给定方法嵌入在永磁同步电动机直接转矩控制系统的MATLAB仿真模型中,仿真结果表明,系统能够有效地控制电机在给定功率因数角下运行。     

磁链区间细分控制在DTC系统中的应用

针对直接转矩控制系统中电压矢量对定子磁链幅值和磁通角的影响,指出了传统开关控制表所存在的缺陷.在传统直接转矩控制的基础上,分析了磁链区间细分控制的控制策略及其实现方法,该方法有效地避免了定子磁链幅值和磁通角变化相矛盾时对系统转速与转矩的不利影响.仿真结果表明该控制方案是可行的,能使系统起动响应速度加快,并具有良好的转速与转矩控制性能,提高了系统的稳定性与对定子磁链相位角的鲁棒性.     

基于DSP的永磁同步电动机直接转矩控制系统研究

围绕永磁同步电动机直接转矩控制系统并设计了相应的DSP数字实验平台.提出了一种基于改进的扩展卡尔曼滤波器(EKF)的永磁同步直接转矩控制方法.EKF对永磁同步电动机的转子位置、角速度、定子磁链和转矩进行了精确参数估计.直接转矩控制的实现方法采用了最大转矩/磁链的直接转矩控制策略,提出通过控制定子磁链给定幅值直接控制电磁转矩,推导出在电流限制条件下、基速以上采用最大转矩/磁链运行时的稳定条件.仿真及实验结果验证了该控制方法的可行性和有效性.     

永磁同步发电系统中转矩和磁链精确线性化解耦控制

为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为状态变量的永磁同步发电机仿射非线性模型。然后以该非线性模型为基础,结合输入输出线性化理论推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为输出变量的定子电压矢量给定数学模型。根据定子磁链幅值平方和电磁转矩跟踪控制要求,设计出线性化后系统输入控制变量形式,并据此进一步计算出定子电压参考矢量。最后利用空间电压矢量调制(space voltage vector modulation,SVVM),实现永磁同步发电机定子磁链幅值和电磁转矩控制的动态解耦。实验结果表明,采用该文提出的新型控制策略发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能,转矩及电流脉动较小,直流输出电压控制迅速而平稳。     

直接转矩控制系统磁链区间细分控制的应用

针对传统异步电动机直接转矩控制系统中电压空间矢量对定子磁链幅值和磁通角的不同影响,指出了传统开关控制表在定子磁链幅值和磁通角变化相矛盾时所存在的缺陷.在6区间圆形磁链控制的基础上,提出了12磁链区间细分控制的控制策略及其实现方法.该方法充分利用了8个电压空间矢量,有效地避免了定子磁链幅值和磁通角变化相矛盾时对系统转速与转矩的不利影响.仿真结果表明该控制方案是可行的,能使系统起动响应速度加快,并具有良好的转速与转矩控制性能,提高了系统的稳定性与对定子磁链相位角的鲁棒性.     

基于定子磁链最优的五相永磁电机直接转矩控制

五相永磁电机传统直接转矩控制(direct torque control,DTC)系统中磁链给定是固定的。为了维持这个恒定的定子磁链,往往需要定子电流提供较大的无功分量。为解决该问题,提出了一种基于定子磁链最优的DTC策略。该策略利用定子磁链与定子电流幅值之间的关系,设计了定子磁链最优探测器。该策略在不影响DTC性能的同时,能有效降低定子电流幅值,且不依赖任何电机参数。同时,该策略保持了DTC运算简便和结构简洁的初衷。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性及所提控制策略的可行性。     

永磁同步电机最优直接转矩控制

永磁同步电机转矩中定子磁链幅值和转矩角均为可控变量,直接转矩控制的实现方法不唯一。根据永磁同步电机定子磁链和转矩角均可控的特点提出了一种最优直接转矩控制方法。该方法不要求保持定子磁链幅值恒定,直接以转矩为最终控制目标选择最优电压矢量实现对电机转矩的直接控制,省去了传统直接转矩控制方法中的磁链环。实验结果验证了理论分析的正确性和转矩控制方法的可行性。     

永磁同步电机直接转矩控制中定子磁链的分析

针对交轴电感大于直轴电感(Lq＞Ld)的凸极永磁同步电机转矩表达式的特点,得出了为了保证电磁转矩和负载角变化趋势一致时必须保证定子磁链给定幅值限制在一定的范围内,以及在基速运行范围内如何来改变定子磁链给定幅值达到最大转矩/磁链(MPTF)运行的目的,从而达到提高系统运行的效率,仿真结果表明采用基于MPTF的直接转矩调速系统较传统的直接转矩调速系统效率大为提高.     

Modified direct torque control method for induction motor drives based on amplitude and angle control of stator flux

This paper proposes design and implementation of a direct torque controlled induction motor drive system. The method is based on control of separation between amplitude and angle of reference stator flux for determining reference stator voltage vector in generating PWM output voltage for induction motors. The objective is to reduce electromagnetic torque ripple and stator flux droop which result in a decrease in current distortion in steady-state condition. In addition, the proposed technique provides simplicity of a control system. The direct torque control is based on the relationship between instantaneous slip angular frequency and rotor angular frequency in adjustment of the reference stator flux angle. The amplitude of the reference stator flux is always kept constant at rated value. The system has been implemented to verify its capability such as torque and stator flux responses, stator phase current distortion both during dynamic and steady state with load variation, and low speed operation.     

内置式永磁同步电机直接转矩控制系统电压矢量选择策略

分析了永磁同步电机直接转矩控制系统中电压矢量对定子磁链幅值和转矩角的影响,并分析了施加电压矢量后转矩的动态变化,得出了电压矢量选择策略,给出了传统开关表无法满足转矩控制的原因,并提出一种增加可用电压矢量的简单方法,优化开关表抑制转矩脉动.仿真结果验证了理论分析.     

异步电动机低转矩脉动直接转矩控制研究

针对异步电动机直接转矩控制中存在的转矩脉动问题,提出了一种基于多扇区的转矩脉动抑制策略.通过减小磁通在旋转过程中的空间角度,使磁通与电压矢量间的夹角趋向于连续,从而降低电压矢量步进式切换造成的脉振转矩,同时提取电压空间中的主矢量,以对称地改变定子磁通幅值并消除电流畸变引起的转矩脉动.仿真结果表明,该方案能有效降低异步电动机低速运行时的转矩脉动,提高直接转矩控制系统的响应特性.     

基于SVPWM的永磁同步电动机直接转矩控制

针对永磁同步电动机（PMSM）传统直接转矩控制（DTC）系统中磁链和转矩脉动大的问题,研究基于电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略的PMSM DTC.给出PMSM在αβ坐标系下的数学模型,然后结合SVPWM原理,在定子磁链Ψs幅值保持恒定的情况下,通过控制转子磁链Ψs和定子磁链Ψs间负载角δsm的增量△δsm来控制电磁转矩Te的增量△Te,从而达到控制电动机转速的目的.在Matlab/Simulink仿真环境下,对该控制系统进行了建模和仿真,与传统DTC系统比较,该方法具有更好的动、静态性能,定子两相电流的正弦度更好,磁链和转矩脉动明显减小.     

感应电动机系统的变结构反推控制研究

感应电动机系统的矢量控制为了进行电流(或电压)的3/2(或2/3)坐标变换需要进行转子转差或磁链角的计算，转子转差的计算容易受转子电阻变化的影响，而磁链角的直接计算容易受定子电阻变化的影响，因此避免转子转差或磁链角的计算对于感应电动机系统的控制是非常有意义的。文中把变结构反推控制运用于感应电动机系统的转矩和磁链控制，设计方法避开了转子转差或转子磁链角的计算，通过一定的坐标变换，基于定子侧的静止坐标系实现转矩和磁链的解耦控制。变结构反推控制设计能够实现快速的速度、转矩和磁链的渐近跟踪，同时系统控制器能够保证系统性能在电动机参数和外部负载变化时具有强的鲁棒性，通过Matlab仿真验证了系统设计的有效性和可行性。     

基于拓展电压矢量集合的表贴式永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制

建立了定子磁链坐标系下表贴式永磁同步电机(PMSM)磁链与转矩变化量简化计算模型,针对直接转矩控制（DTC）转矩脉动较大的问题,提出磁链和转矩无差拍（DB）控制。基于简化计算模型,推导出DB控制的理想电压矢量,并采用模型预测控制（MPC）技术实现DB控制。为了提升系统性能,提出一种基于角度拓展电压矢量的方法,将备选电压矢量数目增加到37个,并通过判断理想电压角度减少了计算负担。采用查表方式直接生成电压矢量,无需空间矢量调制（SVM）计算,提高系统实时性能。仿真结果表明：拓展电压矢量集合可降低转矩脉动。为了进一步减低磁链与转矩脉动,提出一种基于角度与幅值的电压矢量拓展方法,仅需判断电压矢量角度和幅值是否接近理想状态,查表即可产生幅值任意的电压矢量。仿真结果表明：该方法可进一步显著减小磁链和转矩脉动。