定子双馈电双凸极电机恒功率弱磁控制的研究

介绍了定子双馈电双凸极电机(SDFDS)的结构、原理和弱磁调速控制方法。相对于永磁电机,定子双馈电双凸极电机磁场可调,易于实现弱磁控制和基速以上的恒功率控制,大大扩大了电机的调速范围。针对一台三相12/8极定子双馈电双凸极电机,运用Matlab/Simulink软件建立仿真模型,实现该双凸极电机的恒功率弱磁调速,从而说明电机有调速范围更宽的优点。     

定子双馈电双凸极电机SVPWM控制建模与仿真

文章分析并建立了定子双馈电双凸极(SDFDS)电机在d、q旋转坐标系下的数学模型。依据空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理,SDFDS电机调速系统的电流环采用空间矢量脉宽调制方式以提高SDFDS电机的电枢电流的控制性能。并基于Matlab/Simulink建立了SDFDS电机调速系统的SVPWM控制系统仿真模型。仿真结果表明,采用SVPWM控制的SDFDS电机调速系统电枢电流谐波明显减小,电机转矩脉动降低,电机转速控制性能良好,验证了整个SDFDS电机SVPWM控制系统的正确性和有效性。     

电动车用新型定子双馈电双凸极电动机驱动系统的设计和实现

设计了基于DSP TMS320F2812电动车用新型定子双馈电双凸极(SDFDS)电动机(以下简称电机)驱动系统.介绍了SDFDS电机的结构和工作原理,给出了驱动系统的控制算法,用系统辨识方法得到速度环PI参数范围,通过仿真确定PI参数,用C语言编制控制程序,对一台三相12/8极750W SDFDS电机样机进行控制.实验结果表明,该SDFDS电机驱动系统符合设计要求,具有良好的稳态和动态性能,为进行电机弱磁扩速与效率优化奠定了坚实的基础.     

基于损耗模型的定子双馈电双凸极电机在线效率优化实验研究

作为电动车用的定子双馈电双凸极(SDFDS)电机,具有励磁磁场可独立调节的优点.为了满足电动车自身既要求效率高、又要求宽调速范围内转矩响应快的特点,使用基于损耗模型的方法实现了SDFDS电机的在线效率优化.但其控制性能取决于电机损耗模型的精度,而这却受电机参数变化和模型简化假设影响.对此采用对实测数据进行最小二乘法辨识来获取电机的损耗模型参数.基于此损耗模型,仿真和实验结果表明,SDFDS电机的效率提高效果较明显,验证了其有效性.     

基于带载能力最大化的PMSM单电流调节器弱磁控制

单电流调节器弱磁控制主要针对永磁同步电机高速运行时因交直轴电流高度耦合而导致调速性能变差的问题提出。根据永磁同步电机数学模型从理论上分析了其单电流弱磁控制的可行性,并针对电机单电流调节器弱磁控制时带载能力弱的问题提出了一种全新的q轴电压给定方法,改善单电流调节器弱磁控制性能。仿真分析和实验结果证明了该方法的正确性和可行性。     

定子双馈电双凸极电动机转矩脉动分析与抑制

对定子双馈电双凸极(SDFDS)电动机(以下简称电动机)的转矩进行了理论分析,探讨磁阻转矩对转矩脉动的影响.在用傅里叶级数近似逼近SDFDS电动机感应电动势的基础上,采用谐波消去法得到消除转矩脉动的理想电流波形,并在一台三相12/8极SDFDS样机上进行了实验研究.实验结果表明:与方波电流相比,利用理想电流控制电机能有效抑制转矩脉动,验证了所提方法的正确性和可行性.     

电动车用定子双馈电双凸极电机驱动系统的单神经元PID控制

由于其双凸极结构,电动车用定子双馈电双凸极（SDFDS）电机驱动系统具有较强的非线性,常规PID控制器参数固定不易调节,难以得到较好的控制特性。由于单神经元具有自学习和自适应能力,且结构简单易于计算,因此该文设计了单神经元自适应PID控制器作为SDFDS电机的速度控制器,并在以数字信号处理器（DSP）TMS320F2812为核心的平台上进行了实验。实验结果表明,单神经元自适应PID控制器具有比常规PID控制器更好的动态和稳态性能,满足电动车对驱动电机的要求。     

基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略研究

从工业场合下多电机系统高速运行的实际需求出发,分析了传统多电机控制系统和传统弱磁控制系统的优缺点,针对多电机高速运行时的弱磁特性进行了研究。模型预测控制(MPC)是一种基于被控对象模型的新型控制算法,具有较强的鲁棒性和较好的控制性能。交叉耦合控制是一种在并行控制基础上对每个电机进行相应补偿的控制系统。将MPC应用到多电机控制系统中并对其进行改进使其具有弱磁控制能力;对传统的交叉耦合控制策略进行改进。将二者结合提出了一种基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,并以双电机系统为例。最后,进行了仿真验证,仿真试验结果表明,基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,可获得比传统双电机系统更好的跟随性能和同步性能。     

电动车用定子双馈电双凸极电机的设计与电磁特性

介绍了定子双馈电双凸极(SDFDS)电机的设计方法,导出了电机尺寸方程,设计了一台三相12/8极电机样机.基于二维有限元对电机的磁场分布、磁链、反电动势、电感和静态转矩等电磁特性进行了计算和分析,计算中考虑了励磁磁场和电枢反应的相互作用.样机实验结果验证了设计方法和理论分析的正确性,为该电机的进一步研究和控制系统的设计奠定了基础.     

基于定子磁链的双馈电机矢量控制系统的研究

以双馈电机为研究对象,定性分析了其速度调节和功率因数调节的基本原理,从主电路拓扑结构、定向矢量选择、磁链观测器结构和原理、前馈解耦控制等方面对双馈调速系统进行了研究,搭建了定子磁链定向双馈调速系统仿真模型,验证了双馈电机调速的先进性。在基于TMS320LF2812型DSP的实验平台上,初步完成有速度传感器定子磁场定向矢量控制实验,实验结果证明了矢量控制的可行性与优越性。     

定子双馈电双凸极电机的模糊自适应PI控制

定子双馈电双凸极(SDFDS)电机具有结构简单可靠,功率密度高,可控参数多,容错性能好等优点。但它的转矩和转速之间具有强烈的非线性关系,采用常规线性PI控制器难以得到令人满意的控制特性。针对这个问题,结合模糊控制灵活、鲁棒性强的优点和PI控制精度高的特点,设计了模糊自适应PI控制器,并通过仿真和实验与传统的PI控制器和模糊控制器进行了比较。结果表明,模糊自适应PI控制器继承了模糊控制和PI控制的优点,能获得优良动静态性能和适应性。     

基于DSP的新型无速度传感器直接转矩控制系统的研究

将磁链状态预测器应用于直接转矩控制系统中,取代了传统的积分器,同时与一种简单实用的速度估计器成功地结合在一起,实现了系统的无速度传感器运行状态,针对1.1kW异步电机,采用数字信号处理器DSP（TMS320C232）进行了数字化实现,仿真与实验结果表明,该系统对电机定子磁链的观测精度高,速度估算准确,尤其是在较低转速下仍能保持很高的性能。     

基于PR控制器的永磁同步电动机弱磁控制

介绍了永磁同步电动机的数学模型,并对其弱磁原理进行阐述.因传统的调速控制经解耦后常采用PI调节器,引入与温度和电路参数有关的交叉耦合项和前馈补偿项,影响了控制系统的鲁棒性,特别是在额定转速以上的弱磁运行时影响更大.分析了比例谐振PR控制器特点,并提出一种基于改进PR控制器及转子磁链定向的移相弱磁控制策略.仿真结果表明,所述的控制策略能实现永磁同步电动机的高倍弱磁扩速,具有良好的鲁棒性和动态性能,验证了该方法的正确性.     

利用极端学习机的新型定子双馈电双凸极电机效率优化

通过励磁电流和电枢电流的协调控制,可以使电动车用定子双馈电双凸极电机在整个调速范围内运行在较高率区,以满足电动车的高效率要求。但电机中励磁电流与电枢电流、转速和转矩的非线性特性使协调控制实现困难。极端学习机作为单隐层前向神经网络的一种典型学习算法,可以有效解决这个非线性问题。该文提出基于极端学习机的励磁电流和电枢电流的协调控制技术,利用电机运行中效率最高的实验数据作为训练样本,构成两输入两输出的单隐层神经网络,对网络进行离线训练,得到隐层单元的节点数和输出权值用作在线控制。实验结果表明,该方法可以使定子双馈电双凸极电机在整个运行范围内运行在高效率区。     

Flux-Weakening Regime Operation of an Interior Permanent-Magnet Synchronous Motor Drive

The interior permanent magnet (IPM) synchronous motor is compatible with extended-speed-range constant-power operation by means of flux-weakening control. Flux weakening uses stator current components to counter the fixed-amplitude magnetic airgap flux generated by the rotor magnets, performing a role similar to field weakening in a separately excited dc motor. The nature of current regulator saturation caused by the finite inverter dc source voltage is described, marked by premature torque and power degradation at high speeds in the absence of flux-weakening control. This is followed by presentation of a new flux-weakening control algorithm developed as a modification of an established feedforward IPM torque control algorithm described previously in the literature. Attractive features of this new algorithm include smooth drive transitions into and out of the flux-weakening mode, fast response, as well as automatic adjustment to changes in the dc source voltage. Simulation and empirical test results from a 3-hp laboratory IPM motor drive are used to confirm the constant-power operating envelope achieved using the new flux-weakening control algorithm.     

一种复合转子永磁无刷直流电机恒率弱磁的研究方法

由永磁段和磁阻段构成的复合转子是永磁同步电机实现弱磁的有效结构，也可用于永磁无刷直流电机(BLDCM)中。为求解复合转子结构BLDCM的复杂磁场，分析转子加入磁阻段对弱磁性能的影响，需要引入一种有效的弱磁控制模型。该文通过建立场路结合的状态空间模型将磁场与通电模式相结合，准确模拟了最小分析区间中转子每个位置磁状态；以磁链空间位置函数的差分替代磁链对位置的偏微分，采用准静态场有限元分析解决BLDCM运行中磁场随空间位置变化的复杂性以及高速时无功电流增加带来磁路饱和的非线性，为准确预测复合转子BLDCM的弱磁性能提供了有效的处理手法。样机试验与仿真结果的吻合表明了这种方法的准确性。