基于预测控制的异步电机直接转矩控制性能的改善

分析了传统直接转矩控制中造成转矩脉动的原因,提出了一种预测控制算法以改善直接转矩控制性能的方法.在每个采样时刻,根据采样值求出一个能正确补偿当前定子磁链偏差和转矩偏差的定子电压矢量,在下个控制周期内作用于定子绕组,使再下一个控制周期到来时偏差刚好被消除.该电压矢量采用SVPWM进行合成并转化成相应的PWM开关信号,并且使用了一种定子磁链混合模型的磁链观测器以改善低速性能.仿真结果验证了该算法的有效性,明显抑制了转矩和磁链的脉动.     

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.     

永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动和磁链纹波大的问题,提出一种改进的模型预测直接转矩控制方法。在两相静止坐标系下,依据无差拍控制理论计算出使电磁转矩和定子磁链在下一周期达到给定值的期望电压矢量。通过引入虚拟电压矢量将电压矢量空间划分成13个扇区,根据期望电压矢量所在扇区位置选取相应的实际电压矢量,可选取的实际电压矢量由传统的8个电压矢量扩展为14个电压矢量。该方法具有虚拟电压矢量占空比固定、调制简单以及运算次数少的优点。对直接转矩控制、传统的模型预测直接转矩控制以及改进的模型预测直接转矩控制进行仿真对比,结果表明,改进的模型预测控制方法能有效地抑制转矩脉动和磁链纹波,减小定子电流畸变率,提高系统的鲁棒性。     

基于预测控制和占空比控制的感应电机DTC控制策略

对传统感应电机直接转矩控制的转矩脉动及磁链轨迹进行了分析,并在此基础上,提出一种预测控制算法与占空比控制技术相结合的新型控制方法以改善系统性能.该方法根据当前定子磁链偏差和转矩偏差计算出能补偿当前偏差的电压矢量,让其作用于下一个周期,使偏差刚好被消除.然后采用占空比控制技术确定所选的电压矢量与零矢量合成所得的有效电压矢量在采样周期内作用的时间.仿真结果表明该方法能有效减小转矩脉动,改善磁通轨迹.     

异步电动机的SVM-DTC控制

针对基本直接转矩控制(BASIC-DTC)转矩和磁链脉动大的缺点,采用空间电压矢量调制与直接转矩控制相结合(SVM-DTC)的方法,以减小转矩和磁链脉动;为了提高定子磁链的观测精度,利用全阶磁链观测器观测定子磁链,并提出一种单自由度极点配置方法实现磁链观测器的极点配置.仿真结果表明,系统不但实现了转矩和磁链的定量控制,降低了转矩脉动和磁链脉动,提高了定子磁链的观测精度,而且同时使得逆变器开关周期恒定,更易于数字化实现.     

采用预期电压矢量调制的PMSM直接转矩控制

为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制中存在转矩和磁链脉动大的问题,设计了基于空间电压矢量调制(SVM)策略的直接转矩控制,通过SVM产生定子的预期电压,并且采用PI控制器代替传统直接转矩控制中的滞环比较器.同时在定子磁链观测中采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估计方法.实验结果表明,与传统直接转矩控制项相比,所提出的方法能够可靠而有效地估计定子磁链,改善了电磁转矩和定子磁链的脉动,同时减小了电流和转速波动,并具有很好的动态、静态性能.     

转矩预测在三电平直接转矩控制中的仿真研究

在基于磁链幅值和相位补偿的定子磁链观测器的基础上,针对合成矢量三电平逆变器直接转矩控制中,在一个周期内工作矢量的不连续造成了转矩较大脉动的缺点,提出了一种预前控制的方法.该方法根据前一个周期采样的磁链和转矩误差,来确定下一开关周期所应施加在逆变器上的参考电压矢量,然后利用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法,合成此开关电压矢量.这样在保证开关频率一定的情况下,大大减少了转矩脉动.仿真结果表明,该方法可以成功减少转矩脉动,磁链轨迹近似为圆,而且电流波形正弦性良好.     

基于空间电压矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制研究

为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制低速时磁链和转矩脉动大的问题,提出了1种用空间矢量调制(SVM)实现减小电压矢量在1个控制周期中的作用时间的直接转矩控制方法;为进一步提高系统性能,对磁链扇区和电压矢量进行了细分。仿真结果表明该方法有效抑制磁链和转矩脉动,具有传统直接转矩控制固有的优良性能,而且具有恒定的开关频率。     

基于磁链误差改进算法的PMSM直接转矩控制

针对永磁同步电动机DTC系统转矩脉动较大的问题,采用电压空间矢量调制技术,设计了一种基于磁链误差改进算法的直接转矩控制系统(改进型SVM-DTC系统),该方法由磁链误差计算单元计算定子磁链参考值与观测值之间的误差,通过空间电压矢量调制得到有效参考电压,从而输出逆变器控制信号。这样在一个开关周期内选择最合理的空间电压矢量来完全补偿电机转矩和定子磁链的观测值与参考值之间的误差,减小电磁转矩脉动。仿真结果表明,该方案既有效减小了电机转矩脉动,又保持了直接转矩控制快速动态响应的特性。     

基于模型预测的PMSM直接转矩控制转矩脉动抑制方法

针对传统直接转矩控制方法转矩脉动大的问题,提出了一种基于预测控制减小转矩脉动的方法。首先对定子磁链矢量扇区进行了更加细致的划分,增加了可选有效电压矢量的数量,进而提高直接转矩控制的自由度。在此基础上,分析了零电压矢量对定子磁链幅值与转矩的影响,将零电压矢量加入到控制过程中,最后通过预测控制方法选择最优电压矢量。仿真结果表明,所提方法可有效降低转矩脉动,转矩脉动最大可降低61%,同时所提方法与传统直接转矩控制方法相比,具有更好的动态响应性能。