六相串联三相双永磁同步电机直接转矩控制的研究

为了进一步提高串联系统中电机转矩的控制性能,提出一种对称六相凸极式永磁同步电机串联三相凸极式永磁同步电机单逆变器供电的直接转矩控制策略。建立在自然坐标系下串联系统的数学模型,并利用正交变换矩阵转将机电能量转换变量和非机电能量转换变量变换到3个相互正交的αβ-xy-o1o2子空间中,采用电压矢量合成和单电压矢量相结合产生的方法产生新电压矢量,利用六相逆变器输出电压矢量实现对两台电机解耦独立控制。Matlab/simulink仿真验证表明,采用本文所提的控制策略后,系统中各台电机可以解耦独立运行。     

单逆变器供电六相串联三相双永磁同步电机直接转矩控制

为了减小大容量电机和小容量电机混合使用时变换器的个数,进一步提高各电机转矩控制性能,提出一种对称六相凸极式永磁同步电机串联三相凸极式永磁同步电机的直接转矩控制策略。利用正交变换矩阵将两台电机的机电能量转换变量投影到空间正交的两个直角平面上,而非机电能量转换变量投影到零序空间中,实现两台电机定子磁链和转矩的解耦。为了实现两台电机的电磁转矩、定子磁链和零序电流直接控制,采用单电压矢量和部分合成电压矢量结合的方法构建最优开关矢量表。实验结果表明,采用该文所提的控制策略后,各台电机定子磁链、电磁转矩相互解耦。     

双三相永磁同步电机直接转矩控制

针对基于开关表的直接转矩控制技术的定子电流谐波和磁链误差较大等问题,提出一种旨在减小定子谐波电流的基于空间矢量调制的直接转矩控制技术。电机解耦后,保持α-β平面电压矢量最大和x-y平面电压矢量最小原则,给出最大4矢量空间矢量调制策略中SVPWM波形产生过程。在Matlab/Simulink中构建双三相永磁同步电机调速系统模型,结果表明使用所提出的控制技术,调速系统动态响应快、磁链接近理想圆形、定子电流谐波因数减小到1.83%。     

六相永磁同步电机缺四相容错型直接转矩控制

为了进一步改善六相对称绕组永磁同步电机(PMSM)驱动系统的可靠性,提出了一种针对六相对称绕组PMSM任意缺四相的容错型直接转矩控制(DTC)策略。为实现电磁转矩及圆形轨迹磁动势的平稳控制,定义了虚拟磁链和虚拟电流,在此基础上推导出电机任意四相开路时虚拟定子磁链与电磁转矩间的关系式。利用健康相逆变器输出电压矢量同时实现电磁转矩及圆形轨迹虚拟磁链控制。实验验证了该控制方案的可行性。     

双三相永磁同步电机直接转矩控制谐波电流抑制研究

针对基于开关表的双三相永磁同步电机直接转矩控制中采用基本电压矢量会在z1-z2子平面产生大量6k±1(k=1,3,5,…)次谐波电流问题,通过引入脉宽调制的思想,对电压矢量进行修正,并对修正后的中间矢量进行了中心化处理,使其易于硬件实现。对两种直接转矩控制方法进行仿真分析和实验验证,结果表明通过采用修正后的中间矢量进行直接转矩控制可以很好的抑制z1-z2子平面的谐波电流,从而减少系统损耗,且控制系统的动静态性能不会受到影响。     

双三相永磁同步电机合成电压矢量直接转矩控制

针对传统多相电机的直接转矩控制算法在运行过程中存在转矩脉动和大量电流谐波的问题,提出了一种基于合成电压矢量的改进直接转矩控制算法。利用双三相永磁同步电机电压矢量丰富的特点,结合高阶滞环控制器的优点,在电机运行时减小转矩脉动。以电压矢量在谐波平面的电压分量等于零为约束条件,构造三组合成电压矢量。使用合成电压矢量替代传统电压矢量,达到降低电流谐波的效果。仿真结果表明,改进的直接转矩算法可以有效减小谐波电流和转矩脉动,具有良好的运行性能。     

六相串联三相PMSM缺相容错型低转矩脉动直接转矩控制

文中针对单相绕组开路故障下六相串联三相永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM)串联系统,提出一种转矩、磁链精确控制的直接转矩控制策略。基于转矩、转矩角及定子磁链关系,采用变比例积分分离式PI分别在两个子空间计算一个控制周期内定子磁链增量;根据两台电机定子电压方程,计算出两个平面内电压矢量参考值;由零序平面电压方程计算得到零序平面电压;根据三个平面电压矢量计算健康相桥臂的占空比,实现两台电机的解耦控制,同时实现对两台电机转矩及磁链的精确控制。仿真与实验结果表明,所提占空比调制型直接转矩控制策略(duty cycle modulation direct torque control,DCM-DTC)能实现两台电机的解耦控制,系统故障切换前后可平稳运行,与传统直接转矩控制相比,转矩脉动与磁链幅值脉动大幅降低。     

永磁同步电机模型预测直接转矩控制

针对传统直接转矩控制方法转矩和定子磁链脉动大的问题,提出基于性能指标评估函数的永磁同步电机模型预测直接转矩控制,在dq旋转坐标系下建立内埋式永磁同步电机预测模型,阐述模型预测控制方法具体实施过程,提出可实现不同控制目标的权重系数可调的性能指标评估函数,并以评估结果为依据选取最优电压矢量,同时与传统直接转矩控制进行详细比较。实验结果表明,所提出的模型预测直接转矩控制优于传统直接转矩控制,可以有效地抑制转矩和定子磁链脉动,同时降低逆变器开关频率,减小开关损耗,并可以通过调节权重系数控制电机运行状态,验证了该方法的可行性和有效性。     

单逆变器供电双五相永磁同步电机串联型直接转矩控制研究

电机串联技术不仅能够节省逆变器以及控制设备的成本,而且还能节省逆变器所占用的空间。串联的电机可实现独立控制,其转速和转矩都是独立控制的,这在诸多领域中有着重要的实用意义。针对2台串联的五相永磁同步电机PMSM（permanent magnet synchronous motor）提出一种直接转矩控制DTC（direct torque control）策略。首先,建立了变换矩阵,分析推导了静止坐标系以及旋转坐标系下双五相PMSMs串联系统的数学模型;然后,对直接转矩控制进行研究,构建最佳开关矢量表,设计系统的控制框图;最后,在MATLAB下建立电机的模型以及串联系统的模型,对单逆变器供电双五相PMSMs串联系统进行稳态及动态的仿真与分析。     

低转矩脉动五相永磁同步电机直接转矩控制

反电动势非正弦五相永磁同步电机采用直接转矩控制(DTC)策略,具有控制系统简单、动态响应快等优点,但同时也存在转矩脉动较大的缺点。因此,提出一种低转矩脉动直接转矩控制(LTR-DTC)策略。该策略基于电磁转矩误差和磁链的给定,计算出定子磁链误差;根据定子磁链误差与定子电压关系推导出参考电压矢量;结合正交变换矩阵求出逆变器每相桥臂导通的占空比,从而输出电压矢量去精确补偿转矩误差和磁链误差。实验结果表明,所提出的控制策略能够明显降低转矩脉动。     

永磁同步电机直接转矩控制双模糊控制系统

设计了永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)双模糊控制系统,采用模糊控制器同时控制电压矢量角度和电压矢量幅值。一个模糊控制器取代传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表来输出基本电压矢量,即电压矢量角度;另一个模糊控制器输出基本电压矢量作用时间,即电压矢量幅值。仿真结果表明:PMSMDTC双模糊控制系统运行良好,可实现四象限运行。与仅采用模糊控制输出电压矢量角度或电压矢量幅值控制相比,双模糊控制系统可有效抑制转矩和磁链脉动。     

永磁同步电机双模糊自适应直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制存在转矩脉动较大的问题,引入双模糊自适应控制策略。转速控制环中,以模糊自适应PID调节器替代常规PI调节器,实现控制参数的实时自整定。转矩控制环中,将转矩及磁链的误差模糊分级,设计MIMO模糊控制器,取代传统直接转矩控制中的滞环控制器和开关表,消除滞环宽度对转矩脉动的影响,选择基本电压矢量更精确。仿真结果表明,与基于电压空间矢量的直接转矩控制相比,引入双模糊自适应控制策略和零电压矢量后,可进一步改善转速跟随性和负载转矩的抗干扰性能,转矩脉动减小,磁链轨迹圆度更好。     

永磁同步电机直接转矩控制与模型预测转矩控制比较研究

对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统和基于定子磁链坐标系的模型预测转矩控制(MPTC)系统的控制性能、平均开关频率、参数鲁棒性等进行比较。DTC系统结构简单,平均开关频率较低,但磁链和转矩脉动大于MPTC。MPTC性能较好,但计算复杂,实时性较差。同时,两者均存在参数失配鲁棒性较差和开关频率不恒定的共性问题。针对开关频率不恒定的问题,提出一种开关频率固定的PMSM MPTC方法,可将每个采样周期开关切换次数固定为2次。仿真结果表明：该方法可使开关频率固定为采样频率的1/3,且将备选开关状态减少为3个。     

五相永磁同步电机缺两相容错型直接转矩控制

为了增强五相永磁同步电机(PMSM)驱动系统的可靠性,以永磁体磁通中含有3次谐波分量的五相凸极式PMSM为研究对象,在无故障数学模型的基础上,针对五相绕组缺两相故障情况,提出了相应的缺两相容错型直接转矩控制(PTC)策略。该策略通过构建五相电机缺两相后的α_1β_1空间电压矢量分布图,基于当前周期的基波磁链信息和基波转矩信息,挑选出下一周期逆变器输出的最优电压矢量。为了实现平滑转矩,基波转矩采用总转矩给定值前馈补偿的方式以抵消电机缺相后3次谐波磁链耦合至α_1β_1空间而产生的转矩脉动。最后通过试验验证了所提控制方案能够在互相电机缺两相故障情况下平稳运行,且能实现正常运行到容错运行的快速切换。     

一种双三相永磁同步电机的多矢量模型预测转矩控制

双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)的传统模型预测控制(MPC)在一个控制周期内仅作用一个电压矢量,使得电机的控制效果不理想,尤其是稳态时的转矩波动。针对这个问题,提出一种基于虚拟电压矢量(VVV)的多矢量模型预测转矩控制(MPTC)策略。该方法在一个控制周期内作用多个电压矢量,扩大了矢量调制范围。通过这种方式,减小了转矩脉动,提高了稳态性能。此外,该策略采用了VVV,因此该策略抑制了谐波电流。选用无权重因子的代价函数对候选矢量组合进行筛选,降低了算法的复杂度。最后,在试验平台上,通过与传统双矢量MPTC进行对比验证了所提算法的有效性。     

双转子永磁同步电机模型预测转矩控制

为了减少传统模型预测转矩控制(MPTC)计算复杂、权重因子选择对最优矢量的选取影响较大等问题,研究了一种改进的控制方法。该方法利用转矩与磁链对双转子永磁电机的参考电压矢量进行了预测,并通过对参考电压矢量所在扇区的判断将备选矢量由传统的7个减至2个,减少了计算量;同时,构建了无权重因子的电压目标函数,进一步提高了系统的运算能力。仿真与实验表明,采用改进的MPTC控制时,双转子永磁电机系统转速波动会有所减少,验证了控制方法的有效性与可行性。     

双三相和两相永磁同步电机串联系统方法研究

基于冗余自由度独立控制和相序转换规则,实现多台多相电机的串联控制,提出一种由单台逆变器驱动一台双三相永磁同步电机和一台两相永磁同步电机的串联系统,建立了两台永磁同步电机串联系统解耦数学模型和相序转换规则,研究了串联电机间基波磁动势的相互影响关系,采用空间矢量调制技术对串联系统电机的变速、变载进行驱动控制。仿真结果表明:单逆变器驱动双三相和两相电机串联系统可以独立运行,转速和负载的变化对另一台电机没有影响。     

永磁同步电机模糊直接转矩控制研究

直接转矩控制系统具有良好的动态响应,但转矩及磁链的脉动较大.针对这一问题,用模糊控制器代替传统直接转矩控制系统中的滞环比较器,将电机定子磁链误差、电磁转矩误差及定子磁链空间角三个量作为模糊控制器的输入,进行模糊处理,并在模糊控制器中根据预先制定的模糊推理规则进行模糊推理运算,从而最优的选择出电机所需要的电压矢量,作为模糊控制器的输出,直接控制逆变器的开关状态.仿真结果表明,模糊直接转矩控制在很大程度上可以改善传统直接转矩控制的定子磁链和电磁转矩脉动,并有很好的动态特性.     

双三相永磁同步电机模型预测电流控制研究

六相逆变器为双三相永磁同步电机提供了丰富的电压矢量资源,能够使预测电流控制变得更加精准,但更多的电压矢量会带来算法计算量过大的问题,同时双三相电机的谐波电流会使电机的损耗增加,需要对其进行抑制.提出了一种改进的模型预测电流控制方法.利用最外围大矢量与次外围中矢量在z1z2子平面方向相反的特性,在一个控制周期内将两个矢量...     

永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动抑制研究

针对直接转矩控制系统不合理转矩脉动问题,依据永磁同步电机直接转矩控制理论,提出了基于12定子磁链扇区和12电压矢量的控制策略,分析了不同电压矢量在不同定子磁链扇区内对转矩的作用,给出了不合理转矩脉动产生的原因,并提出了一种新颖的开关表.理论分析和仿真结果表明这种控制策略可以最大程度上减小不合理转矩脉动范围.