基于电压注入的高速永磁电机谐波电流抑制方法

针对高速永磁同步电机在运行过程中相电流谐波含量高这一问题,提出了一种基于电压注入的高速永磁同步电机谐波抑制方法。在考虑存在谐波电流的前提下建立了高速永磁电机数学模型,采用闭环谐波电流检测方法,提取5次和7次谐波电流,根据电机谐波数学模型计算谐波电压补偿量,在传统的双闭环系统上设计增加了谐波电流反馈环和谐波电压补偿环,通过注入谐波电压的方式来抑制高速永磁电机运行时相电流中的谐波分量。仿真和实验结果表明,基于电压注入的高速永磁同步电机谐波电流抑制方法可以有效抑制电机相电流中的谐波,验证了该方法的有效性。该方法易于实现,适应性强。     

低速永磁电机转子退磁方法

引言ＴＤＹ系列稀土永磁低速同步电动机具有可靠性高、振动小、噪声低、转速低且稳定、启动力矩大等特点。电机转子由三段铁心组成,即中段、端部铁心和两片已符合图纸尺寸要求的未经充磁的稀土圆形磁钢及隔磁不锈钢轴被对称地夹在三段铁心的中间;轴的尾端处车有螺纹,组...     

基于谐波补偿的永磁电机转矩脉冲抑制

永磁同步电机(PMSM)因气隙磁场畸变及逆变器的非线性特性,容易使电流波形发生畸变,从而导致转矩脉动。在此设计了一种基于谐波电流补偿的转矩脉动抑制方法,在双闭环控制基础上,加入谐波注入补偿环节补偿三相电流的谐波。实验结果表明,该控制方法有效提高了系统的控制精度,能有效改善电流波形从而抑制电机运行时的转矩脉动。     

基于ANSYS的低速永磁电机转子结构减重研究

针对低速永磁同步电机转子质量重的问题,应用ANSYS有限元分析软件对转子支架结构进行优化分析,去除结构上的多余材料,在保证结构刚、强度的基础上,实现了转子结构减重的目标。     

基于级联型SOGI的永磁同步电机谐波电流抑制方法研究

伺服驱动器由于具有很强的非线性,导致永磁同步电机(PMSM)的定子电流中含有大量的高次谐波并且引发较大的转矩脉动。针对这一问题,提出基于级联型二阶广义积分器(SOGI)的谐波抑制方法,将级联型SOGI与电流环d、q轴的PI控制器并联,利用级联型SOGI提取d、q轴电流中的6次谐波分量,并将其注入到PI控制器的输出电压中,从而抵消参考电压中的谐波。仿真结果表明:采用基于级联型SOGI的电压补偿法进行谐波抑制,电流波形的畸变得到了明显改善,证明了所提算法的有效性。     

基于扰动观测器的永磁同步电机电流谐波抑制方法*

在永磁同步电机控制系统中,dq轴电流通常存在多种谐波干扰,例如逆变器死区时间、电机本体磁场分布谐波、电流采样误差等都会引起电流产生谐波。为此提出一种扰动观测器,根据电机dq轴电压方程,观测电压扰动项,并对其补偿,以抑制各类电流谐波。通过对提出的扰动观测器的分析,说明了该方法电流谐波抑制机理,同时也给出了观测器的参数选取和稳定性证明。研究结果表明加入扰动观测器后,A相电流的5次、7次谐波及THD较没加入扰动观测器分别减小了68%、80%和30%,验证了所提扰动观测器的电流谐波抑制效果。     

各向异性永磁同步电机低速控制策略

针对各向异性永磁同步电机(PMSM)无传感器控制时使用高频信号导致的转矩脉动、噪声和振动问题,设计了一种新型的各向异性PMSM无速度传感器控制策略。新方案具有较宽的速度控制范围,尤其是可以适用于低转速,且无需注入任何信号。新控制器基于改进型的反电动势观测器实现,消除了电机在发电模式下运行时传统观测器可能出现的不稳定。利用各向异性PMSM驱动试验平台对新型控制策略进行了测试。实验结果表明,新控制器的电机驱动控制性能较好,并在低速时保持系统正常运行。     

低速永磁直线电机优化设计及仿真

传统的直线电机在恒低速运行时,需要采用与控制设备相结合的方式或采用复杂的工艺结构,从而导致成本大幅增加。针对上述问题提出了低速永磁直线电机,并给出电机结构和基于磁路、技术指标下,结合直接搜索算法的电机最优设计。并通过建立电机三维有限元模型,显示出永磁体工作点和气隙磁场特性符合磁路设计要求,验证了电机结构的有效性,为该电机的优化设计提供了依据。     

九相开绕组永磁电机SVPWM谐波抑制方法

该文针对九相半对称开绕组永磁电机驱动系统,提出一种新的调制方法实现谐波抑制,该方法通过分析逆变器开关状态与绕组电平状态之间的联系,使用电平组合替代开关组合的方式简化计算量。把电平组合对应的九组矢量集作为空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的备选矢量,分析电平组合在不同谐波平面投影矢量之间的关系。以消除 3、5 次谐波电流为目标进行矢量选择,根据计算出的比例关系分配各矢量的作用时间。该方法可在省略谐波平面控制器的情况下,大幅度抑制 3、5 次谐波分量。最后,通过仿真和实验验证,证明了所提分析方法的有效性。     

改进的感应电机静态补偿电压模型及低速性能分析

针对静态补偿电压模型磁链观测器存在的低速运行时磁链估计不准确、低速性能不佳等问题,提出了一种改进的感应电机静态补偿磁链估计电压模型。该模型在高速运行时采用静态补偿电压模型进行磁链估计,低速时采用d-q电流模型进行补偿。该模型能在全速范围内实现平滑切换,有效提高了电机低速运行磁链估计性能。结合感应电机数学模型,通过理论推导建立了基于改进静态补偿电压模型的矢量控制非线性磁链动态模型,并利用李雅普诺夫线性化理论分析了该非线性动态模型在低速运行时的稳定性。同时,对电机参数不准确情况下的改进静态补偿电压模型磁链估计参数敏感性进行了分析。仿真研究和实验结果验证了理论分析的正确性。     

永磁同步电机用坐标变换的电流谐波抑制方法

针对永磁同步电机在运行过程中电流波形发生畸变、谐波含量高等问题,结合同步旋转坐标变换理论提出一种谐波抑制方法。建立永磁同步电机的数学模型,分析时间谐波和空间谐波的产生原因及对电机正常运行造成的不利影响。采用坐标变化与低通滤波器检测5次与7次谐波,在原有的双闭环系统基础上增加谐波电流环,通过PI控制抑制谐波电流。最后以4k W表贴式磁悬浮永磁同步电动机为对象进行仿真分析和实验验证,仿真和实验的结果表明,采用坐标变换的谐波抑制算法可以有效抑制谐波电流,提高电机相电流的正弦度,对不同原因造成的谐波均有抑制作用,并且具有计算简单、容易实现的特点。     

基波电压线性化的永磁同步电动机控制策略

针对轨道交通永磁同步牵引系统全速度范围内的调速性能,在低速区采用异步调制模式,在中高速区采用不同分频的同步调制模式;为了满足各种模式之间的平滑过渡,提出了对基波电压进行线性化处理的策略,并将所提方法与恒转矩区的最大转矩电流控制、恒功率区的弱磁控制相结合,实现了轨道交通永磁同步牵引系统全速度范围内的调速。在充分利用开关频率的同时,提高了直流电压的利用率,可以保证三相电流和线电压波形的对称性,减少谐波含量,降低尖峰电流;同时对基波电压进行线性化处理后,各个模式之间的切换及负载突变时,系统稳定、抖动小。通过仿真及地面试验,验证了本文提出方案的有效性。     

基于高频脉振电压注入的内置式永磁同步电机控制

低速运行控制是无传感器永磁同步电机控制系统的关键技术之一。为提高无传感器PMSM矢量控制系统的低速性能,深入研究了一种基于高频脉振电压注入的转子位置估计方法。在估计的转子参考坐标系中注入脉振的高频电压信号,通过检测IPMSM定子侧的高频电流响应并对其进行适当的信号处理,获得了估计的转子位置和转速,实现了采用高频脉振电压注入法的无传感器速度控制。仿真结果表明该方法对电机转子位置和转速都具有良好的跟踪效果,能够使电机稳定有效地运行在低速甚至零速度状态。     

双三相永磁同步电机谐波电流抑制技术

针对双三相永磁同步电机定子电流中存在较大谐波问题,根据比例谐振(proportional resonant,PR)控制器在谐振处无穷大增益,能够对交流输入信号进行无静差跟踪调节特性,提出一种基于PR控制器对谐波电流进行抑制的改进型矢量控制策略。基于谐波基下的双三相永磁同步电机数学模型和谐波电流分析基础,在z1-z2子平面引入2个PR控制器对定子电流的5、7次谐波进行控制,并进行了软件仿真与实验验证。结果表明,在z1-z2子平面引入PR控制器能有效地改善定子电流波形,谐波电流含量下降50%以上,能较好地降低电机损耗与逆变器容量,提高电机运行性能。     

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。     

基于SVPWM的时间谐波对永磁电机损耗的影响

针对在变频器驱动永磁电机因时间谐波引起的附加谐波损耗大小及分布问题,对基于SVPWM变频器电路输出的电流波形,采用傅里叶计算方法,分析不同变频器参数下的各次电流时间谐波分布规律及波形畸变程度,与SPWM对比发现SVPWM优化谐波程度高,且直流母线电压利用率较优。以一台5kW、3000r/min表面式永磁同步电动机为例,运用场路耦合联合仿真方法,研究附加谐波损耗在永磁电机中的分布特性,计算电机定子铁心各区域的磁通密度变化情况,附加谐波损耗以永磁体涡流损耗为主,其次集中于定子齿顶。参考电机损耗计算的国家标准搭建样机试验平台,通过有限元计算与试验结果的对比分析,校核附加谐波损耗计算结果。     

误差补偿的永磁同步电机电流环解耦控制

针对矢量控制永磁同步电机电流环在动态调节过程中的相互耦合问题,提出一种基于电流误差的多项式交叉耦合补偿方案.以一阶延迟的电流环为目标,在经典的d轴和q轴电流反馈控制结构的基础上,设计基于电流误差的交叉耦合补偿控制器,采用误差零点的Taylor展开式进行纯积分补偿结构的逼近,减小电压饱和效应,得到多项式结构的补偿控制器,...     

基于无差拍控制的PMSM电流预测控制算法

在传统的离散化矢量控制系统中,由于电流采样和PWM占空比更新等数字延时的存在,限制了PMSM控制系统在动态过程中对电机电流的控制能力.为了提高系统电流环性能拓展其带宽,在同步旋转轴系下,基于无差拍控制原理,提出了一种对电机电流的离散化预测控制算法.在理论上消除了矢量控制系统中的各种数字延时,提高了电机电流的控制能力.最后使用1台750 W的永磁同步伺服系统验证了这种算法的性能,实验结果表明永磁同步电机电流预测控制算法有效地提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度.     

PWM控制永磁同步电机电压偏差下的损耗研究

永磁同步电机通常采用变频器进行驱动,长线路运行时易受供电质量影响出现电压偏差。为探究电压偏差对永磁同步电机损耗的影响,本文以一台50k W永磁同步电机为例,采用有限元法对其在变频驱动PWM控制时额定负载下电压发生偏差情况进行了数值计算与分析。着重研究了定子与转子铁心磁密及绕组电流的基波和谐波分量,得出了定转子铁耗、绕组铜耗以及永磁体涡流损耗的分布特性;同时,选取A相电流进行仿真并与实验测量相对比,以验证研究方法的正确性。结果表明,随着PWM控制时电压的增大,定转子铁耗、永磁体涡流损耗以及绕组铜耗均呈增加趋势。数值计算结果与实验数据相吻合。此研究可为电机设计优化提供一定参考。