五相永磁同步电机串级模型预测电流控制

在五相永磁同步电机（PMSM）模型预测控制中,通过繁琐的计算法获取权重系数难以保证系统控制性能最优。针对该问题,本文采用级联模型预测控制的思想,提出五相PMSM串级模型预测电流控制。首先,分析所提方法选择最优电压矢量的机理。然后,结合五相PMSM的特点,设定被控变量的控制优先级,提出两种无权重系数的成本函数设计方案：基波电流优化方案采用幅值高的电压矢量,提高直流母线电压利用率和动态响应能力;谐波电流优化方案减小定子电流谐波,以降低系统噪声和振动。实验结果表明,所提方法能够保证施加电压矢量的最优性,使五相PMSM在不同工况下获得转矩脉动小、动态响应快、谐波电流小的良好性能。     

一种优化感应电机无权重系数无差拍模型预测控制

为了降低感应电机传统模型预测控制(MPC)因电压矢量作用时间固定引起的转矩和磁链脉动,采用转矩无差拍(DB)控制优化电压矢量作用时间,并从精简电压矢量个数和消除权重系数对传统转矩DB控制进行优化。通过数字仿真和单片机试验对感应电机传统MPC、转矩无差拍模型预测控制(DB-MPC)和提出的优化策略的控制性能和实时性进行对比。仿真结果表明：传统MPC可通过扩充电压矢量来降低转矩脉动。DB-MPC可显著减小转矩脉动、磁链脉动和定子电流谐波含量(THD),可通过扩充电压矢量来减少磁链脉动和电流THD。优化控制策略减少备选电压矢量,无需权重系数,控制性能与DB-MPC基本相当。基于STM32F103单片机的计算耗时试验表明增加备选电压矢量显著增加计算耗时。相同备选电压矢量下,传统MPC与DB-MPC计算耗时基本相当。在相同控制性能下,优化控制策略可显著减少计算耗时,提高实时性。     

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...     

6相感应电机的内模矢量控制系统研究

针对矢量系统中电流环PI控制器的设计依赖电机参数的问题,提出了一种基于内模思想的6相感应电机新型矢量控制方案。通过分析6相感应电机的数学模型来设计电流内环内模控制器,取代传统的PI控制器,从而提高系统的鲁棒性和降低控制器参数调节难度。同时考虑到多相电机定子电流谐波较大的问题,利用空间矢量解耦合成虚拟电压矢量进行电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)。实验结果表明,该控制策略下电机的转速响应快,转矩脉动小,定子电流谐波含量少,能够满足调速系统的性能要求。     

基于SVPWM五相感应电机直接转矩控制研究

针对感应电机直接转矩控制(DTC)采用开关表的滞环方法时,存在电流和转矩脉动等问题,提出在DTC中应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法。根据五相感应电机模型和DTC基本原理,推导出参考电压矢量。分析了五相逆变器的空间电压矢量,并从中选取出22个有效电压矢量,根据最近四矢量SVPWM算法,计算出第k扇区中工作电压矢量的作用时间。建立了基于双DSP控制的实验系统,实验结果表明,该方法减小了电流和转矩脉动,具有良好的稳态和动态性能。     

谐波注入式9相感应电机矢量控制技术研究

对9相感应电机的矢量控制系统及其谐波注入技术进行了研究。首先,推导了9相电机在正交坐标系上的数学模型,将9相电机分解到4个独立平面上,并在各平面上对磁链和转矩进行单独控制。然后,在Matlab中搭建了电机模型和矢量控制系统。与传统的抑制谐波的控制策略不同,在电机定子侧注入3次、5次、7次谐波电压。最后,利用Matlab/Simulink仿真对比了谐波注入与正弦供电2种方式下的电机转速、电磁转矩和定子电流波形。仿真结果验证了谐波注入技术对电机性能的提升作用。     

基于模型预测电流控制的永磁同步电机电磁干扰抑制

共模电压及电流高次谐波是逆变-电机系统主要电磁干扰源,是飞机机电作动系统设计需要解决的核心问题之一.提出一种低共模电压模型预测控制方法.分析了逆变-电机系统共模干扰产生机理,利用参考电流求解最优电压矢量以减小电流谐波含量.为了削弱共模电压,提出了采用零电压矢量的替代策略,通过对非零基础电压进行合成产生最优电压矢量施加给...     

基于双频矢量调制的五相永磁同步电机四维电流控制方法

五相永磁同步电机驱动系统中,由于多相电机的非线性及逆变器的死区效应,传统最近四矢量实现的二维电流控制无法控制谐波子空间的谐波电流。为更好地控制五相电机的谐波电流,需要对五相永磁同步电机采用四维电流控制,其不仅可实现谐波电流的抑制也可通过控制电流提升转矩输出。针对双平面电压调制方法,提出一种基于空间矢量调制的双频矢量调制法及两种结合方式(M1和M2),其能有效解决脉宽调制波形非中心对称及调制比受调制周期限制的问题。分析五相永磁同步电机四维电流控制策略,以两种双频矢量结合方式进行仿真,对不同相差下的调制比进行深入分析,并给出调制比的详细分布,验证了双频矢量调制方式对调制比的提升作用。最后通过实验验证双频矢量调制方式的正确性和可行性,验证了基于双频矢量调制的四维电流控制对谐波电流抑制及死区补偿的有效性。     

基于离散占空比的永磁同步电机转矩控制研究

针对传统电机谐波电流大、转矩脉动大、电机性能易受加权因子影响等缺陷,提出了一种具有离散占空比优化的新型模型预测转矩控制方法.首先,基于DTC理论建立了两步查找表,通过选择初始最佳电压矢量调节子空间的转矩和磁通量,抑制x-y子空间中的谐波电流.其次,在最优电压矢量中插入零矢量调整占空比,并运用成本函数确定最佳占空比,最大程度地减小转矩和磁通误差.最后,与传统的MPTC方法进行对比试验,验证了所提方法的有效性.试验结果表明:所提出的方法在降低谐波电流和减小转矩纹波方面具有良好的性能优势,对六相永磁同步电动机具有较高的鲁棒性,且能够有效降低加权因子变化对电机性能的影响.     

感应电机准无差拍模型预测电流控制策略

针对中点箝位型三电平逆变器驱动的感应电机模型预测电流控制,为了缩短其在线优化耗时、提高控制性能,提出了一种感应电机准无差拍模型预测电流控制策略。建立感应电机数学模型,对电流未来值进行预测。利用无差拍原理求出给定电压,选取给定电压所在小扇区的电压矢量,建立目标函数进行滚动优化,选取最优电压矢量对应的开关状态作为逆变器未来输出状态。同时引入全阶闭环磁链观测嚣,提高磁链观测的准确度;进行系统延时补偿,提高电机控制性能。仿真和实验结果表明,基于此种控制策略的调速系统,计算耗时小,转矩和电流动静态性能优良。     

基于双平面同步旋转变换的五相感应电机气隙磁场间接矢量控制

在五相集中整距绕组感应电机系统中,通过注入特定3次谐波电流,可以减小电机气隙磁密幅值,从而减小电机铁磁饱和度,提高电机铁磁材料利用率与转矩密度。该文建立了五相集中整距绕组感应电机在d1-q1-d3-q3坐标系下的矢量控制数学模型;为了满足准方波气隙磁场的控制要求,分析了气隙磁链基波与3次谐波分量之间的关系,建立了3次谐波电流交轴、直轴分量与基波之间的非线性函数关系表达式。在此基础上,提出了通过注入3次谐波电流来改善感应电机气隙磁场的控制方法,并应用该方法对一台5.5 kW五相集中整距绕组感应电机进行了Matlab/Simulink仿真和实验。结果表明,该方法满足电机气隙磁场为准方波的控制要求,采用该方法后系统具有良好的运行性能。     

船用五相感应电动机的矢量控制研究

为实现高性能的船用五相感应电动机变频调速,对考虑三次谐波子空间影响的转子磁链定向五相感应电动机矢量控制进行了研究。根据五相感应电动机的数学模型,建立矢量控制方程,构建基波及三次谐波子空间的电流闭环解耦模型,详细讨论了考虑三次谐波的五相最近四矢量SVPWM的算法实现。建立了五相感应电动机的矢量控制系统仿真模型,根据螺旋桨负载特性进行调速系统起动和过载的动态仿真,仿真结果表明,基于该结构的控制系统,具有较好的动、静态性能及抗扰能力。     

基于DSP28335的七相感应电机矢量控制

七相感应电机因其缺相运行具有代表性近来受到关注。采用空间解耦模型,对其基波子空间dq分量采用基于转子磁场定向矢量控制方法实现转矩和磁链解耦控制,鉴于其谐波子空间会产生谐波电流,采用了消除谐波的七相载波型UVM调制方法,该法追加谐波子空间电压为零的约束条件并通过闭环控制得以保证,算法通用性强,开关损耗小,且能够有效消除定子谐波电流。在计算机仿真基础上,以DSP芯片TMS320F28335为控制核心构建的七相感应电机变频调速系统,实验结果验证了控制方法的正确性和有效性。     

改进的五相电压源逆变器SVPWM算法

根据五相系统基波空间的大空间电压矢量在三次谐波空间相应地变成小空间电压矢量的特点,在五相电压源逆变器最近四矢量SVPWM算法的基础上,提出了一种改进的SVPWM算法。新算法能够同时合成基波空间和三次谐波空间的参考电压矢量。以电压源逆变器供电的五相永磁同步电机的驱动系统为例,搭建了基于Simulink的仿真模型,仿真结果表明:采用改进的SVPWM算法能够同时控制定子基波和3次谐波电流,定子电流近似于平顶波,定子电流峰值降低,电机性能得到提高。     

基于简化有限集模型预测电流控制的五相PMSM统一容错控制

在五相永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)中,有限集模型预测容错控制(finite control set model predictive fault tolerant control,FCS-MPFTC)存在计算量大、电流谐波含量高等问题。因此,该文提出一种简化FCS-MPFTC来实现相开路和短路故障情况下的统一容错控制。首先,将模型预测电流控制的电流代价函数等效转化为电压代价函数,并采用无差拍方法通过电流模型计算出参考电压。然后,基于抑制三次谐波电流为0的原则合成虚拟电压矢量(virtual voltage vector,V3);通过重构V3和扇区,以直接获得参考电压矢量对应的最优电压矢量。最后,对传统和简化FCS-MPFTC在开路和短路故障下进行对比实验。结果表明,所提策略能够有效减小故障后计算量、转矩脉动以及电流谐波含量。     

六相感应电机直接转矩控制系统

电压源型逆变器驱动的六相感应电机有64个综合电压矢量,对准"定子电流谐波最小"这一控制目标,选择机电能量转换子空间(dq子空间)的12个最大矢量进行合成,得到12个零序平衡矢量。在此基础上,优化设计出一种新型六相直接转矩控制(DTC)系统,使零序子空间(z1z2,o1o2子空间)的定子谐波电流小,从而有效控制定子损耗、减小转矩脉动。在Simulink环境下建立起各部分仿真模块和总体仿真模型,仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

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。     

三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法

将空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制(DTC)相结合,并根据集中整距绕组的特点,提出了三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法.对3种实现三次谐波注入的五相感应电机的SVM-DTC方案进行比较,并通过仿真实验分别予以实现.实验表明,提出的优化控制方案不仅实现了基波和三次谐波电压的闭环控制,并且同时保证了基波和三次谐波磁链的相位关系恒定,能够达到气隙磁密波形为准方波的控制要求.     

非正交坐标系下双三相感应电机SVPWM控制策略

针对传统双三相电机空间矢量脉冲宽度调制( space vector pulse width modulation,SVPWM)算法中含有大量的三角函数和求根运算,且电机定子电流谐波含量大的问题。结合双三相电机的矢量分类技术,在120°的非正交坐标系下提出了一种双三相感应电机的空间矢量脉冲宽度调制算法。判断三相给定电压信号的最大值和最小值,通过总结规律,可直接求得各相开关的切换时刻,无须进行扇区和基本电压矢量作用时间的计算。对仿真和实验结果的分析表明,与传统双三相SVPWM算法相比,所提出的双三相感应电机SVPWM算法可以有效抑制电机定子电流谐波的同时,大大缩短算法执行时间。定子电流谐波的抑制可提高电机控制性能,算法执行时间的缩短将为处理器节约资源。     

基于十二中间矢量的六相SVPWM系统的设计与仿真

电压源型逆变器驱动的六相感应电机有64个电压空间矢量,选择由子空间上12个最大矢量进行合成,得到12个中间矢量。利用这12个中间矢量,优化设计出一种六相SVPWM系统。在Simulink环境下构造出该系统的仿真模型,仿真结果表明,系统的磁链、转矩脉动小,定子电流谐波小,具有良好的动态性能和稳态性能。