永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中存在的磁链、转矩脉动大、开关频率不固定等问题,提出了一种永磁同步电机的无差拍直接转矩控制(DB-DTC)方法,在离散化电机方程基础上利用无差拍控制原理计算出电压矢量,并结合了空间矢量调制技术(SVM)产生开关信号控制电机运行。同时针对离散系统运算耗时所带来的控制周期的误差,进一步基于永磁体同步电机数学模型,提出了一种电流观测器以预测下一控制周期的电流值,目的是准确估计定子磁链和转矩。研究结果表明,所提出的PMSM DB-DTC不仅继承了传统DTC动态响应快的优点,而且能极大程度地削弱定子磁链和转矩的脉动,该系统具有良好的动静态性能,电流观测器能预测定子电流,确保了PMSM DB-DTC系统的控制精度。     

基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机控制

针对永磁同步电动机(PMSM)的负载扰动问题,提出了一种基于降阶负载扰动观测器的永磁同步电机前馈控制方法。通过设计降阶负载观测器来实时观测电机负载转矩变化,并将观测值作为电流前馈补偿来增加系统鲁棒性;考虑到转动惯量对观测器的影响,引入了梯度校正参数估计法,对电机的转动惯量进行了实时辨识;最后,将负载转矩观测与永磁同步电机的矢量控制相结合,对永磁同步电机的q轴分量进行了转矩前馈补偿以提升系统的动态性能。仿真结果表明,采用梯度校正参数估算法能快速准确地迭代计算永磁同步电机的转动惯量,所设计的降阶负载扰动观测器能有效地估计转矩变化。研究结果表明,基于降阶负载转矩观测器的前馈补偿与永磁同步电机矢量控制相结合,能有效地提升永磁同步电动机转速控制的鲁棒性。     

永磁同步电机在轨道交通车辆传动系统中的直接转矩控制方式研究

永磁同步电机凭借其优势正在逐步替代轨道交通牵引传动系统中所使用的异步牵引电机，控制方式也在不断地改善和优化。本文研究永磁同步电机在轨道交通传动系统中的直接转矩控制方式及优化策略，通过仿真试验分析改进后的永磁同步电机直接转矩控制方式，提高了系统的整体控制性能。     

基于直接转矩控制策略的PMLSM电磁推力控制与仿真

运用直接转矩控制策略对永磁直线同步电机的电磁推力控制进行研究,提出利用电压空间矢量控制初级磁链和次级永磁体磁链,计算定子坐标系上推力和磁链,将结果进行滞环调节,获得逆变器开关状态,实现对电磁推力的控制。设计电磁推力控制系统,运用MATLAB/Simulink工具包PMLSM直接推力系统进行了建模仿真,运用全数字式伺服系统试验平台进行试验论证。结果表明,采用直接转矩控制策略能够对永磁直线同步电机进行有效控制,具有动态响应速度快,鲁棒性好等优越性能。     

基于模型参考分数阶自适应转速估计的永磁同步电机控制研究

针对模型参考整数阶自适应转速估计存在稳态误差较大、转速估计精度低的问题,结合无传感器技术和分数阶理论的优点,在空间矢量脉宽调制技术的基础上,对永磁同步电机提出了一种模型参考分数阶自适应转速估计方案。仿真实验表明所提速度调节策略和辨识方案可使矢量控制系统具有良好的动、静态性能,对比整数阶控制,分数阶控制下电机转速跟踪精度提高、范围扩大,电机在转速、转矩和电流等方面的控制性能得到提高,改善了永磁同步电机伺服系统的快速性、鲁棒性、稳定性及抗负载突变能力。     

永磁同步电机运行性能研究

针对凸极永磁同步电机,对其数学模型和定子电流最小控制方法进行了介绍,推导了定子电流最小控制方法对应的电流相角条件、基本转速和最大转矩。利用电机数学模型和不同电流控制规律建立了永磁同步电机运行性能仿真模型,避免了传统双闭环模型中控制器参数对仿真结果的影响。在此基础上深入研究了电机永磁磁链、凸极率、电枢电阻三个参数对电机基本转速、输出转矩等运行性能的影响,据此指出了电机电磁设计时应遵循的一般规律。     

基于参数辨识的内置式永磁同步电机最大转矩电流比电流预测控制

为了实现对内置式永磁同步电机的高效准确控制,解决电机运行过程中参数变化对控制性能的影响,提出了一种基于在线参数辨识的内置式永磁同步电机最大转矩电流比电流预测控制方法。根据内置式永磁同步电机的转矩特性对最大转矩电流比的d-q电流最优关系进行化简以便于工程计算;并针对电机参数变化对最大转矩电流比工作点偏移的影响进行了分析。同时,对MTPA算法影响较大的关键参数q轴定子电感,转子永磁体磁链进行基于参考模型的自适应辨识,以确保实时的最优d,q轴电流分配。在得到准确辨识的参数和最优电流指令的基础上进行电流的鲁棒预测控制,使实际电流更快地跟踪指令,提高系统的动态性能。实验结果表明q轴定子电感,转子永磁体磁链在线辨识的误差分别小于3%,3.5%,收敛时间小于20 ms;电机能有效跟踪最大转矩电流比工作点,电流响应时间小于30 ms,能够满足内置式永磁同步电机系统稳定可靠、高效快速等运行要求。     

轻载荷高精密永磁同步直线电机控制性能研究

分析了轻载荷高精密永磁同步直线电机中的电磁场分布,利用Matlab建立了永磁同步直线电机的模型,采用高能永磁体的正弦电流控制方法实现交轴电流的矢量控制并且构建了永磁同步直线电机位置控制的仿真系统,与实验结果进行了比较。     

永磁直线同步电机的多步虚拟位置预测控制

预测控制是一种通过数学模型对电机未来行为进行预测与调整，以此减小系统时延影响的优化控制方法。系统时延是一种非线性时变扰动，难以被准确估算与补偿，降低了传统位置预测控制应用于直线电机这类响应快速对象时的位置跟踪性能。本文分析了永磁直线同步电机的系统时延来源与影响，在预测模型中引入主动变速系数来降低系统时延以加快电机响应速度，解决了传统预测控制无法进行滚动优化的问题进而提出了一种多步虚拟位置预测控制，实现高性能系统时延补偿。文章对一台医用显微镜用小功率永磁直线同步电机进行仿真和实验，结果表明所提方法能够加快电机动态响应速度，并且在对三角、正弦等不同类型曲线的跟踪中均能够降低系统时延的影响，位置跟踪精度相较传统位置预测控制提高了约20%。     

直接转矩控制方案中的磁链估计

将现代控制理论运用于交流永磁同步电机的直接转矩伺服系统中,以提高系统在低速时的性能.通过分析指出了定子电压积分法估计磁链时存在的不足,提出了采用定子自适应全雏观测器来估计磁链,经仿真比较表明该算法具有较好性能,从而证明了该方法的可行性.     

一种新型磁链滑模观测器的IPMSM无位置传感器最大转矩控制

针对传统内置式永磁电机最大转矩电流比控制中存在的磁路饱和、电感误差较大的问题,在分析传统磁链模型的基础上,设计了一种新型的磁链滑模观测器。通过对内置式永磁同步电动机在d-q坐标系上的电压方程进行变换,定义新型磁链模型,并依据新磁链矢量所在轴建立新的旋转直角坐标系。为了实现内置式永磁同步电机最大转矩电流比的控制,在新建的坐标系上借助相位角分析,完成了新定义磁链的控制方程和磁链滑模观测器设计。仿真与实验结果表明:所提出的方法可以获得精度较高的定子磁链观值,对电机电感的变化具有较强的鲁棒抑制能力,可以非常近似地估计最大转矩(MTC)。     

永磁同步型机床电主轴齿槽转矩抑制方法研究

齿槽转矩引起的转矩脉动会影响永磁同步电主轴电机转矩的平稳性,进而影响加工工件的表面质量。针对传统的工程解析法假设条件多,难以考虑磁路饱和、漏磁和复杂结构等因素,计算结果与工程实际存在较大差距的不足,采用有限元法定量研究了永磁电机定子槽口宽度、斜槽、极弧系数和永磁体偏心距等对齿槽转矩及力能特性的影响规律。揭示了齿槽转矩产生的物理机理,提出了通过优化电机结构参数抑制齿槽转矩的具体策略。研究表明:依据所提策略优化后的电机参数能使永磁电机齿槽转矩显著减小,同时电机的动态特性得到提升。     

永磁直线伺服系统模糊PI速度控制器研究

针对永磁直线同步电机伺服系统常规PI速度调节器动态响应慢、输出超调大等问题,提出了模糊自适应PI速度控制器,对比常规PI速度控制器进行了仿真和实验。基于永磁直线同步电机矢量速度闭环控制,分析了模糊PI速度控制器和基于模糊PI控制器的伺服矢量控制系统的结构,设计了模糊PI速度控制器,在Matlab/Simulink仿真环境下,建立了基于模糊PI速度控制器的永磁直线同步电机伺服系统仿真模型,并通过实际永磁同步直线电机伺服系统实验对仿真结果进行了实验验证。研究结果表明,模糊PI速度控制器,相对于常规PI控制器,可以明显降低超调量和调节时间。将仿真结果和试验结果对比,两者基本吻合,说明模糊PI速度控制确实可以较好地改善永磁直线同步电机伺服系统的动态性能。     

基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机无速度传感器控制

提出了一种新型的采用等价输入干扰估计器的永磁同步电机控制系统结构,其控制器采用PI控制方法,估计器采用状态观测器与低通滤波器的组合,在此结构下控制器与估计器的设计满足分离原理.为实时估计电机转速,根据定子侧测量的电压、电流值,基于扩展卡尔曼滤波方法(EKF)设计了电机的转速估计器.仿真结果表明在较宽的速度给定范围内,估计器有较高的估算精度,控制器能很好地抑制未知干扰,提高了永磁同步电机的性能.最后通过dSPACE实验验证了该方法的有效性.     

基于DSP的永磁同步电机控制系统

直接转矩控制(DTC)是一种高性能的电机控制方法,它根据磁通和转距的要求,直接选择逆变器的开关顺序,使电机在最佳状态下运行.本文作者设计了一套基于TMS320F240 DSP芯片的永磁同步电机直接转距控制系统,介绍了其原理、软硬件结构及工作流程.实验结果证明了设计方案的可行性和系统的优良性能.     

机床进给用永磁同步直线伺服单元的设计与实验研究

在与其他形式电机比较的基础上，研究了满足数控机床要求的永磁同步直线电机电磁结构设计和伺服控制系统的软硬件开发，解决了直线电机性能实验加载、与速度相关的参数记录等问题，对研制开发的实验样机进行了性能测试，特别给出了定位力的实验方法和测试结果，测试结果表明所开发的样机具有较好的性能。     

稳态工况下电机-齿轮系统机电耦合动态特性研究

针对由永磁同步电机和一级斜齿轮减速器组成的传动系统进行了研究。建立了永磁同步电机模型和一级斜齿轮动力学模型联合的机电耦合动力学模型。在施加恒定转速和恒定负载条件下,分析了机电耦合传动系统的电信号动态响应。通过研究,发现定子电流和电磁转矩含有反映齿轮啮合频率的信息,并且相比与电磁转矩,定子电流含有的传动系统频率信息更加丰富,这表明机械系统的频率会和电气系统中的定子电流和电磁转矩频率产生调制。证明电机的电气性能会受到机械系统特性的影响,研究结果为通过定子电流及其相关参数进行机电耦合系统的动态性能监测和故障诊断这一研究方法提供了参考,在此基础上,可以展开更深入的研究。     

基于DSP对永磁同步电机直接转矩控制技术的研究

首先讨论了永磁同步电机的结构、3个坐标系下的数学模型及其变换方法,实现交流电机多变量及其相互作用的解耦,将交流电机化简并等效成直流电机来进行分析.然后基于TMS320F2812,对永磁同步电机直接转矩控制系统的软硬件平台进行了设计,最后对控制效果进行了实验验证.     

摆线副结构永磁复合电机的设计与分析

将摆线液压马达与永磁同步电机相结合,设计一种定转子为摆线副结构的永磁复合电机,给出了该电机的运行机理、电机各部分的设计方法,确定了永磁体的布置方式;对所设计电机进行有限元仿真,对比径向、切向电磁力大小,与同尺寸永磁同步电机输出转矩和功率进行对比.结果表明:所设计的复合电机能够提高切向电磁力的比例,增大电机的输出转矩,提...     

基于滑模扰动观测器的PMSM增量式模型预测控制

针对永磁同步电机模型预测控制在强扰动下的控制性能降低,及非增量式预测模型存在静态误差等问题,提出一种基于滑模扰动观测器的永磁同步电机转速-电流单环增量式模型预测控制方法。首先,基于永磁同步电机在同步旋转坐标下的数学模型和模型预测控制的原理,设计了转速-电流单环增量式模型预测控制器以消除静态误差。然后,设计电流限幅器,以保证电机工作于电流约束内。最后,设计滑模扰动观测器对负载扰动进行观测,用于前馈补偿控制,并证明观测器的稳定性。仿真结果显示,所设计的观测器能快速、准确地观测到负载转矩的变化,所提出的单环控制器具有良好的动态性能。与传统PI控制及非增量式模型预测控制进行仿真对比,所提方法具有超调小、抗干扰能力强等优点。