五相内置式永磁同步电机硬件在环实时仿真平台的实现

针对车用五相永磁电机构建了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的硬件在环(HIL)实时仿真平台.在FPGA中建立采用定点与单精度浮点相结合的电机驱动系统数学模型,构建半实物电机系统;将其与dSPACE控制器连接,组成HIL实时仿真平台.将实时仿真结果与MATLAB/Simulink离线仿真对比,对比结果说明HIL平台不仅能实现对控制器硬件与软件的在线实时测试,而且在仿真精度上更加逼近车用电机的实际工况.     

永磁同步电机控制硬件在环测试平台的实现

为实现电机控制器的性能设计及验证,提出了基于RT-LAB和JMAG的永磁同步电机硬件在环(HIL)实时测试平台。利用JMAG电磁软件建立了永磁同步电机(PMSM)的有限元分析模型,应用RT-LAB,搭建了永磁同步电机及逆变器的实时仿真系统,将其与真实的电机数字控制器相连,实现了永磁同步电机的矢量控制。将HIL平台实验结果和全实物平台实验结果进行了比较,验证了该平台的准确性和有效性。     

基于现场可编程门阵列永磁同步电机模型的硬件在环实时仿真测试技术

为实现电机控制器的性能测试、设计验证及优化,提出基于现场可编程门阵列(FPGA)永磁同步电机(PMSM)驱动系统模型的硬件在环(HIL)实时仿真测试技术。在FPGA中建立起PMSM及逆变器的实时仿真模型,将其连接真实的数字信号处理器(DSP),实现HIL的半实物实时仿真测试。实时仿真模型在FPGA板卡上以50MHz速度运行,累计延迟(响应时间)4.14μs。将HIL平台(真实控制器和FPGA实时仿真模型)与全实物的通用平台(真实控制器、逆变器和PMSM)进行了试验比较,稳态电流幅值相差1.45%,验证了HIL平台的有效性和准确性。     

考虑铁芯损耗的内置式永磁同步电机模型参数测量

提出一种计及铁芯损耗的内置式永磁同步电机模型参数测量方法。基于实验室常用的永磁同步电机驱动控制平台,详细阐述永磁磁链、定子电阻、等效铁损电阻和d、q轴电感参数的测量原理及实现方法。所提方法具有理论概念清晰、实现简单、通用性强的特点。通过对内置式永磁同步电机进行实际测试,验证所提方法的有效性和可行性。     

车用内置式永磁同步电机线性化损耗最小控制

降低内置式永磁同步电机的损耗,对于提高电动汽车的一次充电续行里程有重要的意义,在分析内置式永磁同步电机(IPMSM)损耗模型的基础上,基于状态反馈精确线性化控制策略,推导出损耗最小控制下最优的励磁电流和转矩电流,使内置式永磁同步电机运行于损耗最小控制方式下,并利用Matlab仿真软件建立了系统模型并进行仿真。仿真结果表明,与传统的最大转矩控制相比,系统在保持线性化解耦快速动态响应的同时,损耗最小控制方式下的电机损耗有明显减小,达到节能提高电动汽车一次充电续行里程的目的。     

永磁同步电机标幺化无权重系数模型预测转矩控制

针对永磁同步电机模型预测转矩控制权重系数设计和调节的问题,采用标幺化成本函数将控制目标转换为无量纲的变量,从而消除权重系数,仿真验证其有效性。研究指出标幺化成本函数统一控制目标的变化范围,仅适用于所有控制目标重要性基本相同的领域,并且计算量大,算法实时性降低。     

基于RT-LAB的永磁同步电机硬件在环实时仿真平台的实现

硬件在环仿真技术是近年来兴起的一种新颖的实时仿真技术,具有置信度高、方便方案验证与设计、缩短开发周期、减小开发成本等优点。将当前在工业中大量运用的永磁同步电机作为控制对象,设计了一种基于RT-LAB的永磁同步电机硬件在环实时仿真平台,实验过程及实验结果都证明了系统的优异性能,大大提高了研究工作的效率。     

基于标幺化模型的PMSM矢量控制系统设计

在电机矢量控制系统中,由于受到控制器位数的限制,采用参数的有名值进行计算存在数据运算精度低、易溢出等问题。研究了永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统参数标幺化的实现方案,推导了PMSM数学模型的标幺化方法和基本物理量基准值的选取,给出了采集信号标幺化的实现过程,最后基于TMS320F28335型数字信号处理器(DSP)进行了实验,实验验证了该方法的可行性、有效性。     

车用电机硬件在环实时仿真与测试平台

车用内置式永磁电机功率密度高,参数非线性变化显著.针对此情况,本文在高速FPGA芯片上建立车用永磁电机的非线性模型,与真实控制器连接,构建了硬件在环半实物实时仿真与测试平台(HIL-bench).利用两台产品级车用永磁电机组成共直流母线互馈对拖平台(M/G-bench),与所构建的实时仿真测试平台进行对比.测试转速范围从恒转矩区到弱磁区,测试转矩从轻载到额定负载.对比结果表明,在高速指标方面,HIL-bench系统仿真步长已达到1μs;在逼近现实工况指标方面,两个平台的平均误差为4.15％.     

计及损耗的混合励磁电机建模与硬件在环实时仿真系统

由于混合励磁电机在传统建模时很少考虑电机运行中的损耗,导致电机实时模型仿真与实验存在较大误差。为了解决这一问题,该文提出一种计及铁耗、铜耗以及永磁体损耗的混合励磁电机建模方法。应用神经网络建立混合励磁电机模型,并在此基础上加入损耗计算,从而得到一种计及损耗的混合励磁电机实时仿真模型。以12槽10极混合励磁开关磁链永磁电机为例,在dSPACE中搭建电机与逆变器模型,从而构成硬件在环仿真平台。实验结果表明,与未计及损耗的混合励磁电机模型相比,计及损耗的混合励磁电机相电流幅值的仿真精度在轻载与重载时,分别最大提高了5.7%和12.5%。     

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。     

考虑电流谐波的车用IPMSM振动仿真模型研究

为研究电流谐波对永磁同步电机振动的影响,搭建仿真平台,以一台48槽8极内置式永磁同步电机(IPMSM)为研究对象,分析了两种考虑电机电流谐波的振动仿真模型的异同。理论分析了引入电流谐波的永磁同步电机振动源,建立基于MATLAB-ANSYS的联合仿真模型和实测电流-ANSYS多物理场模型,并通过有限元法计算两种仿真模型的电磁激振力和振动加速度频谱,用振动实验验证了两种模型的有效性。     

考虑饱和效应的IPMSM最大转矩电流比控制

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)d,q轴电感不相等的特性,对最大转矩电流比控制方法,即在相同的电流下可输出更大转矩的控制方法进行了研究,用极值原理推导出在输出转矩一定时所需最小d,q轴电流应满足的关系式,从而在系统容量相同的情况下相对于id=0控制可显著提高系统的低速转矩及动态性能.在最大转矩电流比控制的基础上,进...     

永磁同步电机HIL仿真研究

为改进全数字仿真实时性不足并简化DSP编程,提出了一种永磁同步电机HIL（硬件在回路）实时仿真方法。详细设计了系统硬件,构建了基于Simulink的永磁同步电机的数学及HIL仿真模型,可自动生成优化的嵌入式仿真代码、在线调整模型参数并监视仿真数据,实现了永磁同步电机在HIL仿真下的直接转矩零矢量控制。仿真结果表明,系统具有很好的实时性且可靠性高,与传统的手工编写和修改仿真模型代码的方法相比,加速了电机控制系统的研制,并优化了控制律。     

一种新的内置式永磁同步电机弱磁控制方法

为使基速下采用最大转矩电流比控制方式的内置式永磁同步电机(IPMSM)平稳而快速地切换到基速以上的弱磁控制方式,设计了一种以电流超前角为控制对象弱磁控制策略.根据相电压参考值与实际值的差,运用抗饱和积分器快速调制得到一个比例系数并将其作用到定子电流矢量的超前角上,使定子电流矢量向d轴方向偏转达到弱磁效果.实验结果验证了...     

基于线性磁链的IPMSM位置检测技术

针对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)很难在静止坐标系下利用磁链预估转子位置的问题,在基于线性磁链的IPMSM数学模型的基础上,用电流观测误差构建滑模平面,提出了一种用滑模观测器来预估转子位置和速度的方法。该方法解决了外加低通滤波器引起的预估磁链的相位滞后,提高了位置和速度估算的鲁棒性。建立场路耦合模式下的IPMSM全数字无位置传感矢量控制仿真系统,精确地反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性,并搭建和仿真系统一致的实验平台。实验结果与仿真结果表明该设计方法的正确性和可实现性。     

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。     

永磁同步电机伺服系统电流环的仿真

介绍了永磁同步电机伺服系统电流环仿真模型的建立方法。通过数字仿真探讨了伺服系统电流环调节器参数的设计和调整,研究了电流微分反馈对电流环动态过程响应的改善,分析了电流微分反馈强度的设置。考虑到电流环的简化,分析了将电流环近似等效为一阶惯性环节的可行性,并讨论了所设计系统电流环的稳定性。     

基于新型趋近律和混合速度控制器的IPMSM调速系统滑模变结构控制

为了提高内置式永磁同步电机(IPMSM)调速系统的动、静态性能,提出了一种基于新型变速趋近律的滑模控制器,该新型趋近律基于反双曲正弦函数,根据系统状态量,采取变带宽趋近方式,可有效抑制系统的稳态转矩脉动。为解决滑模控制中电机起动时响应速度快与起动电流大的矛盾,提出了一种基于PI和滑模控制(SMC)的混合速度控制器(HSC),该混合速度控制器中滑模控制基于新型趋近律,通过控制器输入值的大小选择控制方式,有效解决了上述矛盾问题,且该控制器可进一步提高系统的响应速度并能进一步抑制稳态转矩脉动。通过仿真和实验,验证了该速度控制器和该新型趋近律的可行性以及有效性。     

考虑转子异步损耗的永磁同步电机高效率控制研究

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor）功率密度高、转动惯量小、动态响应快,广泛用于电动汽车的驱动、伺服系统和工业等场合。考虑了电机在加速、减速等动态工况工作时产生的转子异步损耗,实现永磁同步电机损耗最小控制,建立了考虑转子异步损耗的永磁同步电机模型,采用数值方法求解电机模型;以电机输入功率最小为目标函数,通过基于模型的黄金分割算法在线搜索当前工况下的最优定子磁链,避免搜索过程中电机的抖动。结果表明,与传统的最大转矩电流比和弱磁控制相比,在加速、减速时总损耗都有明显降低,在额定转速以上响应更快,转矩动荡小。所提出的控制策略实现了动态工况下电机损耗最小,达到了节能的目的。