电动汽车用开关磁阻电机驱动系统设计及优化

为了达到车用开关磁阻电机驱动系统动态特性优化的目的,建立了其动态仿真模型,分析了负载转矩、开通角、关断角对转矩脉动及电机效率的影响及其规律.以降低转矩脉动,提高电机效率为目标,提出了一种双指标同步优化开关磁阻电机控制参数的方法,建立了基于负载转矩与电机转速的可变开通角、关断角控制参数模型.针对不同优化策略结果的对比分析以及实验结果表明,提出的双指标同步优化策略能很好地降低转矩脉动,提高电机效率,达到了优化开关磁阻电机驱动系统动态特性的目的.     

具有冗余特性的永磁容错电机短路故障分析与控制

为了提高电力推进系统的可靠性,提出了带冗余特性三相永磁容错电机驱动系统的拓扑结构。为了研究绕组短路故障和逆变器开关短路故障对该驱动系统输出电磁转矩特性的影响,本文在分析两种短路故障等效电路的基础上,建立了短路电流和阻碍转矩的数学模型,通过仿真揭示了逆变器开关短路故障对驱动系统输出转矩特性的影响比绕组短路故障更严重的结论,并给出通过控制逆变器的开关状态将开关短路故障转化为绕组短路故障的实现方法。针对短路故障降低驱动系统平均输出电磁转矩和增大转矩脉动的问题,提出了基于稳态数学模型的最佳电流故障控制策略。仿真和实验结果验证了所提出的故障控制策略的有效性。     

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。     

基于转矩误差PWM-DITC开关磁阻电机控制策略

研究了开关磁阻电机直接瞬时转矩控制的方法,针对开关磁阻电机转矩脉动大,提出了一种基于转矩误差PWM-DITC开关磁阻电机控制策略,利用Matlab/Simulink对开关磁阻电机PWM-DITC控制策略进行建模与仿真,仿真结果表明,PWM-DITC控制结构简单,不需要进行电流控制,直接从参考转矩和当前输出转矩进行比较得到每一相的开关状态,能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动。将滞环控制策略和改进的PWM-DITC控制策略相比较,得出开关磁阻电机PWM-DITC控制策略实现简单,响应速度快,可提高系统的性能,能较好地抑制转矩脉动。     

基于非线性模型的开关磁阻电机关断角对系统性能的影响

关断角是开关磁阻电机驱动系统中一个十分重要的控制参数,尤其是在电机的优化运行阶段,关断角的微小变化往往会影响到电机的性能指标,如有效输出转矩、转矩脉动系数、电流及转速等。基于开关磁阻电机的有限元非线性模型对系统的饱和与非线性电磁特性进行了研究,在Simulink环境下建立开关磁阻电机系统的非线性动态仿真模型,将有限元计算的静态电磁数据导入到系统模型中。在此基础上,针对关断角参数进行了仿真研究,分析了关断角对开关磁阻电机系统转矩脉动、有效输出转矩的影响。结果表明：综合考虑各性能指标,合理选择关断角有助于实现开关磁阻电机系统的优化运行,从而提高电机的运行效率。     

电动车用开关磁阻电机驱动系统多指标同步优化

为了提高电动汽车用开关磁阻电机综合性能,在获得开关磁阻电机磁链特性曲线的基础上建立了其非线性动态模型;以改善平均转矩,降低转矩脉动,提高电机效率为目标,提出了一种多指标同步优化开关角度的方法,建立了最优开通角、关断角与转速、负载转矩之间的函数关系;设计了基于可变开通角、关断角的驱动系统优化控制器;定义了均方根电流比例系数、转矩平顺度比例系数和等效功率比例系数3个概念,将多指标同步优化策略与平均转矩最优化策略进行了对比分析,分析及实验结果表明:利用多指标同步优化开关角度的方法建立的转矩优化控制器能很好地平衡平均转矩、转矩脉动和电机效率3个参数指标,达到了优化开关磁阻电机转矩动态特性的目的。     

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。     

一种抑制开关磁阻电机转矩脉动的电流控制方法

本文提出一种无需反馈瞬时转矩和计算开通、关断角,即可降低开关磁阻电机转矩脉动的电流控制方法。该方法借鉴同步电机的dq轴控制思想,根据开关磁阻电机的电流、电感特性将参考电流非负处理和修正,以保持输出转矩的平稳。为保证电机的系统效率,减少转速较高时因续流产生的负转矩,采用电流前移法,通过模糊算法调整移动角,进一步完善参考电流。搭建三相9/6极开关磁阻电机仿真系统和实验平台,实现传统电流控制和提出的电流控制,对这两种控制方式在不同转速下的开关磁阻电机转矩脉动进行对比和分析。仿真和实验结果表明,提出的电流控制方法在开关磁阻电机中低速运行时均可有效降低27%～34%的转矩脉动。     

实现感应电机宽范围最大转矩控制的电流优化策略

针对广泛应用于数控机床主轴驱动系统中的交流感应电机,提出了一种新的宽范围运行的电流优化控制策略。根据感应电机在不同速段的转矩特性,充分考虑逆变器的输出电压限制、电机本体的电流约束条件及最大转差频率限制,以输出最大转矩为目标,得出了全速范围内的最优电流控制轨迹和感应电机宽范围转矩输出最大化的电流优化分配指导原则。在此基础上,设计了一种工程实现算法,依据电机实际运行的状态变量实现恒转矩区、恒功率区与恒电压区的快速平滑过渡,完成了对最优电流控制轨迹的逼近。实验结果证明了提出方法的有效性,可以实现感应电机宽范围运行的最大转矩输出,并且使系统具有较快的动态响应性能。     

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。     

New direct torque control of induction motor for minimum torqueripple and constant switching frequency

In this paper, a direct torque control (DTC) method of an induction machine is proposed which enables the minimum torque ripple control, while maintaining constant switching frequency. Some drawbacks of the conventional DTC are the relatively large torque ripple in a low speed range and the variation of switching frequency according to the amplitude of hysteresis bands and the motor operating speed. In the proposed strategy, an RMS torque-ripple equation is derived using instantaneous torque equations and, at each switching cycle, an optimal switching instant which satisfies the minimum torque-ripple condition is determined based on the ripple equation. The proposed strategy improves the performance of the DTC by combining a low-torque-ripple characteristic in steady state with the fast torque dynamics. Experimental results prove the feasibility of the proposed strategy as compared with the conventional method     

开关磁阻电动机电流双幅值斩波控制

The torque-ripple of switched reluctance motor is inevitable for switch power source. The method of double amplitude chopping control is presented on the basis of limiting current vibration amplitude to minimizing the torque-ripple under the low speeds operating. The control circuit is designed. The total torque is simulated under two kinds of control methods to demonstrate the validity of decreasing the torque-ripple. The measured results show the validity of decreasing the noise.     

基于神经网络的开关磁阻电机控制系统研究

应用神经网络精确建立了SRM的正模型网络与逆模型网络,仿真结果验证了所建模型的正确性和高精度.基于所建模型,提出了有效的SRM转矩脉动最小化控制技术,即以转矩分配函数为基础的期望电流波形控制技术.在期望电流波形控制的基础上,提出了电流滞环控制技术和基于电压模型控制技术,从不同的角度实现了SRM转矩脉动最小化控制,比较了各自的优缺点.     

基于反推控制的机械弹性储能永磁同步电机最大转矩电流比控制

与id=0控制相比,同等容量下最大转矩电流比控制可使永磁同步电机输出更大的低速转矩,动态性能也更优,适合于作为机械弹性储能系统驱动控制。提出一种基于反推控制的永磁同步电机最大转矩电流比控制方法,运用极值原理建立最大转矩电流比控制下最小d、q轴电流关系式,利用带遗忘因子的最小二乘算法辨识同时变化的涡簧负载转矩和转动惯量,在此基础上,设计速度反推控制器和电流反推控制器分别取代传统速度PI控制器和电流PI控制器,并从理论上证明了控制算法的稳定性。实验结果表明,最大转矩下该方法比基于反推的id=0控制需要的定子电流更小,而与基于PI的最大转矩电流比控制相比,具有跟踪参考信号迅速、动态性能好、参数调整少的优点。     

直接转矩控制系统的自适应模糊控制方法的研究

针对基于直接转矩控制的异步电动机在低速运转时存在较大的转矩脉动和磁链脉动的问题,提出一种新的控制方法。方法在传统直接转矩控制的基础上,对异步电动机的转矩和磁链引入自适应模糊控制策略,使其脉动达到最小。实验结果表明该方法能够有效地解决转矩脉动和磁链脉动问题。     

直接转矩控制系统的自适应模糊控制方法的研究

针对基于直接转矩控制的异步电动机在低速运转时存在较大的转矩脉动和磁链脉动的问题，提出一种新的控制方法。方法在传统直接转矩控制的基础上，对异步电动机的转矩和磁链引入自适应模糊控制策略，使其脉动达到最小。实验结果表明该方法能够有效地解决转矩脉动和磁链脉动问题。     

基于滑模神经网络直接瞬时转矩控制的优化

针对开关磁阻电机在滞环控制策略中存在的较大转矩脉动问题,在传统直接瞬时转矩控制的基础上引入了反向传播(BP)神经网络控制策略,以转矩误差的平方为性能指标函数对直接瞬时转矩控制进行优化调整,抑制了电机在运行时的转矩脉动。进一步,在整体双闭环控制策略基础上,引入滑模控制对转速环节进行改进,提高了系统的响应速度和鲁棒性。最后,利用Matlab/Simulink对传统直接瞬时转矩控制和改进直接瞬时转矩控制进行仿真测试,验证了所提策略的有效性和可行性。     

Torque-ripple minimization in switched reluctance motors usingadaptive fuzzy control

An adaptive fuzzy control scheme for the torque-ripple minimization of switched reluctance machines is presented. The fuzzy parameters are initially chosen randomly and then adjusted to optimize the control. The controller produces smooth torque up to the motor base speed. The torque is generated over the maximum positive torque-producing region of a phase. This increases the torque density and avoids high current peaks. The controller is robust toward errors in the rotor position information, which means inexpensive crude position sensors can be used. Detailed simulation and experimental results are presented. The controller shows good response in both cases     

基于扩展卡尔曼滤波的永磁同步电动机低速研究

为改善永磁同步电动机低速控制性能,提出一种基于扩展卡尔曼滤波器的新型估算方法对永磁同步电动机的瞬时速度和负载转矩进行估算.该方法即使在使用低精度编码器时,也能获得实时准确的转子位置、转速和负载转矩.通过使用观测的转子位置、转速,以及将观测的负载转矩对速度PI控制器进行前馈补偿,系统的控制性能得到了极大的改善.同时,考虑到转动惯量的改变对观测器的影响较大,使用最小二乘法辨识转动惯量,用以提高观测器的鲁棒性.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于有限集电流预测控制的永磁同步电机转矩脉动抑制

永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制策略鲁棒性差、动态响应速度慢,一般需要复杂的PID参数整定方法,并且很难在较大的速度范围内通过固定的一组PI参数获得较优的静动态性能。为了解决上述难题,提出一种有限控制集电流预测策略用于PMSM的电流环控制,该方法直接处理离散开关状态集合而无需复杂的空间矢量调制过程,利用快速转矩响应通过电流偏差构造价值函数对电机负载切换时转矩脉动进行优化。对控制延时进行补偿减小电流谐波畸变降低稳态转矩脉动。仿真结果表明:与传统的磁场定向控制方法相比,所提方法具有更好的静动态性能,且在低速、高速时该方法均可以有效的减小定子电流波动,抑制了电机的转矩脉动。