基于全阶磁链观测器的间接转矩控制研究

介绍了间接转矩控制的基本原理,提出了基于单神经元PID的动态位角调节器来改善转矩脉动响应的方法,建立了一种能同时准确观测定子磁链和转子磁链的新型全阶磁链观测器,通过引入弱磁控制算法,将间接转矩控制扩展到全速度区范围.仿真实验结果表明,定子磁链轨迹为圆形,转矩脉动小,动态响应快,开关频率恒定,证明了该方案是可行的,并且具有良好的动静态性能.     

一种恒定开关频率感应电机直接转矩控制

在感应电机I(M)的直接转矩控制(DTC)中,为了提高定子磁链观测的准确性,引入一种结合常规电压模型法和电流模型法优点的混合定子磁链观测模型代替常用的电压模型来观测磁链。针对传统开关表-滞环DTC中开关频率变化大和转矩脉动大的缺点,提出一种具有恒定开关频率控制的DTC策略,使其在定子磁链旋转坐标系内,利用空间电压矢量调制技术合成电压矢量,以实时准确补偿当前定子磁链与转矩误差,从而有效降低了电机运行中的转矩脉动和电流畸变。最后,通过仿真和实验验证了方案的可行性。     

电压矢量细分的感应电机DTC滑模变结构控制

通常造成感应电机转矩直接控制局限性的关键问题在于低速情况下的转矩产生脉动磁链和控制开关频率波动无法固定。设计了基于转矩与磁链滑模变结构异步电机直接转矩控制器。此控制器设计的输入信号分别采用定子磁链误差、电磁转矩误差等信号,输出信号采用12个细分电压矢量DTC空间矢量合成电压空间矢量。与传统的方案中将滞环比较器以及开关电压矢量选择表应用到DTC中相比,这个控制器具有磁链控制更为准确、转矩控制更为精细的特点,同时还能确保逆变器保持恒定的开关频率。最终的仿真以及实验的结果说明该控制方法具有有效性和可行性。     

基于神经网络模糊控制的永磁同步电动机直接转矩控制

针对永磁同步电动机的直接转矩控制(DTC)存在较大转矩脉动的特点,提出了基于神经网络与模糊逻辑的永磁同步电机直接转矩控制策略,用训练好的神经网络建立定子磁链观测器,将模糊控制算法引入逆变器状态开关选择器,通过对转矩误差、定子磁链误差和磁链位置角的模糊分级来实现逆变器开关的分级控制.仿真及实验结果表明,与常规DTC相比,该控制方法转矩、转速、磁链响应速度快、响应脉动小,具有良好的稳态跟踪性能和优异的动态响应,适合工程实际应用.     

基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制方法转矩和定子磁链脉动大、开关频率不恒定等问题,本文在详细分析转矩脉动和定子磁链脉动数学模型的基础上,提出了一种基于占空比调制的模型预测直接转矩控制策略.该策略根据转矩和定子磁链的综合误差确定所选电压矢量的占空比,根据不同的控制目标,占空比的计算方法可分为最终值法、平均值法和有效值法,每种方法均给出了精确的数学模型并进行了对比分析.同时考虑到实际应用中控制延迟的问题,引入了模型预测控制方法对系统变量进行预测,提前一个采样周期计算出所需施加的电压矢量及其占空比.仿真结果表明,基于占空比调制的模型预测直接转矩控制可以有效地抑制转矩脉动和定子磁链脉动,且逆变器开关频率恒定,同时降低系统采样频率.     

一种基于空间矢量调制的永磁同步电动机新型直接转矩控制方案

针对永磁同步电动机(PMSM)的传统直接转矩控制(DTC)中存在的磁链转矩脉动大和开关频率不恒定等问题,分析了直接转矩控制中影响磁链和转矩增量大小的因素,在建立定子磁链坐标系下永磁同步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于空间矢量调制(SVM)的新型DTC方法,该方法利用定子电压在定子磁链坐标轴上的分量控制电动机的磁链和转矩,再结合空间矢量调制方法控制逆变器运行。仿真和实验结果证明了这种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法可以有效地减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。     

开关频率恒定与占空比调制相结合的PMSM-DTC控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)存在转矩脉动和磁链脉动大以及开关频率不恒定等问题,提出一种基于简单占空比的开关频率恒定永磁同步电机直接转矩控制。分析了电压矢量在不同转速和定子磁链位置对电磁转矩和磁链的影响,并设计了一种简单的占空比计算方式。PWM调制采用矢量控制的思想,使得逆变器开关频率恒定。仿真和实验结果表明,该方法能有效减少转矩和磁链脉动,保证逆变器的开关频率恒定,控制简单,动态性能好,鲁棒性强。     

神经网络模糊直接转矩控制在感应电机中的应用研究

针对感应电机直接转矩控制中存在较大转矩脉动的特点,提出基于神经网络与模糊逻辑的感应电机直接转矩控制策略,用训练好的神经网络建立定子磁链观测器,将模糊控制算法引入逆变器状态开关选择器,通过对转矩误差、定子磁链误差和磁链位置角的模糊分级来实现逆变器开关的分级控制。仿真及实验结果表明,与常规DTC相比,该控制方法转矩、转速、磁链响应速度快、响应脉动小,具有良好的稳态跟踪性能和优异的动态响应。     

基于模糊逻辑细分矢量的感应电动机DTC控制

提出了一种基于模糊逻辑细分矢量的感应电动机DTC控制方案.该方案以减小转矩脉动和改善DTC系统转矩与磁链控制性能为目标,将定子磁链误差、转矩误差和磁链角度进行细分,引入模糊逻辑思想进行合理的模糊分级,再结合细分的十二空间电压矢量建立模糊开关选择表,以利于选择最优空间电压矢量,改善磁链、转矩的平稳性及转矩脉动.仿真和实验研究结果表明,模糊逻辑十二空间电压矢量的DTC控制比传统DTC系统转矩与磁链控制性能更优越.     

磁链区间细分控制在DTC系统中的应用

针对直接转矩控制系统中电压矢量对定子磁链幅值和磁通角的影响,指出了传统开关控制表所存在的缺陷.在传统直接转矩控制的基础上,分析了磁链区间细分控制的控制策略及其实现方法,该方法有效地避免了定子磁链幅值和磁通角变化相矛盾时对系统转速与转矩的不利影响.仿真结果表明该控制方案是可行的,能使系统起动响应速度加快,并具有良好的转速与转矩控制性能,提高了系统的稳定性与对定子磁链相位角的鲁棒性.     

Microcontroller implementation of direct torque control

The switching frequency of a conventional direct torque control (DTC) strategy which is based on hysteresis controllers results in a variable switching frequency which depends on the mechanical speed, stator flux, stator voltage, and the hysteresis band of the comparator. In this paper, a DTC scheme using space vector modulator (SVM) and fuzzy logic controller (FLC) is suggested. A comparison with the classical DTC is presented. The suggested control strategy guarantees very good dynamic and steady state characteristics with low sampling rate and a constant switching frequency. The experimental results are presented to validate the scheme. Copyright © 2005 John Wiley & Sons Ltd.     

永磁同步电机模糊自适应变开关次数权重系数模型预测转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)传统模型预测转矩控制(MPTC)中逆变器开关频率较高的问题,提出将减小开关次数也作为成本函数控制目标之一,构建包括定子磁链控制、转矩控制和开关次数控制在内的多目标成本函数,通过搜索法确定了开关次数权重系数.提出自适应变权重系数控制策略:系统动态下,将开关次数权重系数设置为零,静态下,使用固定...     

Speed-sensorless direct torque control of induction motors using anadaptive flux observer

This paper presents a new sensorless induction motor drive. The drive uses an adaptive flux observer for speed estimation and the discrete-time direct torque control technique for torque and stator flux control. The adaptive flux observer uses a mechanical model to improve the behavior during speed transients. The estimated stator flux of the adaptive observer is used in the discrete-time direct torque control method to provide fast torque response combined with torque-ripple-free operation over the whole speed range. The sensorless drive system is capable of working from very low speed to high speed and exhibits good dynamic and steady-state performance. The steady-state and dynamic performance of the proposed sensorless drive using simulation and experimental results are demonstrated     

低转矩磁链脉动型电励磁同步电机直接转矩驱动系统的研究

电励磁同步电动机定子电感通常较小,转子阻尼绕组的存在使得电机暂态电感更小。若采用转矩及磁链滞环型直接转矩控制(基本DTC)策略电机电磁转矩及定子磁链脉动较大。针对电励磁同步电动机引入一种空间矢量调制型直接转矩控制(SVM-DTC)策略。它基于电励磁同步电动机中转矩角控制电磁转矩原理,利用空间电压矢量合成出最佳电压矢量实时补偿定子磁链矢量误差,以达到减小电动机在运行中电磁转矩及定子磁链脉动量之目的,同时又能基本维持开关频率恒定。仿真和实验结果证明,与基本DTC相比较,SVM-DTC电磁转矩和定子磁链脉动大幅度降低;电机起动电流峰值大大减小,稳态电流畸变较小;同时系统能够平稳地由恒转矩区过渡到弱磁区运行。     

基于优化PWM的定子磁链轨迹跟踪控制研究

在异步电机的高性能控制方案中,为了降低开关损耗,采用优化脉宽调制(PWM)实现低开关频率下较小的电流谐波畸变。但在调制模式频繁切换时,优化PWM会产生电流和转矩冲击。因此,研究了将优化脉冲在线移位的闭环定子磁链轨迹跟踪控制方法,提出了由基于自控电机的降阶观测器与电机电流模型观测器组成的双观测器模型,实现了基波分量观测。结合电流谐波最小脉宽调制（CHMPWM）开关角,利用其重构参考磁链与实际磁链的差值,实现定子磁链轨迹跟踪。提出了无差拍下修正开关角小于2时的脉冲模式调整方案,消除了系统的动态调制误差,实现了低开关频率下异步电机的高性能控制。在开关频率为300 Hz以下的NPC型三电平逆变器上的仿真和试验证明了定子磁链轨迹跟踪控制策略的有效性。     

基于空间矢量调制的直接转矩控制算法研究

针对传统的直接转矩控制由于采用滞环比较器对磁链和转矩进行直接控制,导致出现开关频率不恒定,磁链和转矩脉动大的问题,提出一种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法.根据感应电机的数学模型,建立磁链、转矩双闭环PI控制回路.直接以磁链和转矩作为控制量,采用空间电压矢量调制策略.该方法具有矢量控制连续平滑和直接转矩控制快速响应的特性.仿真和实验结果表明,相对于传统的直接转矩控制,基于空间矢量调制的直接转矩控制方案的开关频率恒定,大大减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,使系统具有良好的动、静态性能,验证了该方法的可行性和有效性.     

基于SHEPWM调制的电力机车全速度运行策略及切换方法研究

电力机车功率大、直流侧电压高、开关频率低、运行速度快,针对牵引状态下电机电流谐波含量大、转矩脉动大、定子发热等问题,研究了电力机车在整个运行速度范围内的调制策略。提出了电力机车调制方式由异步调制切换至同步SHEPWM调制然后再到最大电压利用区(方波调制)的策略。理论上分析推导了减小切换电流畸变的方案,针对该策略和方案进行了仿真研究并在异步电机小功率实验平台上进行了实验验证。仿真和实验结果表明,所提出的调制策略可以作为电力机车全速度范围调制策略,切换方案能够减小电流谐波含量,提高电压利用率,使电力机车在全速度范围内平稳运行。     

基于空间矢量调制的感应电机无速度传感器模型预测磁链控制

传统的模型预测控制(MPC)以电磁转矩和定子磁链的幅值为控制变量,在目标函数中需要设计一个权重系数,而目前尚无完善的理论来设计该权重系数,多采用试凑的方法得到,从而限制了MPC在实际工业中的应用。通过解析推导感应电机的内部关系,将定子磁链幅值与转矩的控制转换为对一个等效定子磁链矢量的控制,提出了模型预测磁链控制(MPFC)的解决方案,从而避开了传统MPC中权重系数设计困难的难题,降低了算法复杂度。为提高感应电机控制系统的实用性,将MPFC与速度自适应全阶观测器相结合实现了无速度传感器运行,进一步采用空间矢量调制(SVM)来得到驱动脉冲,提高了电机的稳态性能和低速带载能力。在两电平感应电机仿真与实验平台上进行了验证,结果表明该文提出的感应电机无速度传感器MPFC在宽速范围内具有良好的动静态性能。