内置式永磁同步电机MTPA和弱磁控制

永磁同步电机(PMSM)的矢量控制恒转矩控制常用两种控制方式:弱磁控制和最大转矩电流比(MTPA)控制。内嵌式永磁同步电机(IPMSM)输出的转矩包含部分磁阻转矩,在相同转矩输出情况下,MTPA控制所需定子电流小于弱磁控制的定子电流,这样就实现了最小铜损。当车速达到额定转速后,电机受到电池电压的限制,恒转矩控制策略无法实现电机转速的继续上升,此时电机进入恒功率运行区,通过弱磁控制策略实现在电压受限条件下的电机转速上升。提出了在低转速和无需足够大扭矩时使用MTPA控制;在转矩输出要求很大时,使用最大电流输出控制;超出额定转速后,使用最大功率输出控制,即最大电压转矩比(MTPV)控制。     

基于电流矢量角的IPMSM最大转矩电压比深度弱磁控制

电机处于高速轻载工况下,为了使电机效率最佳,需要控制电机电流工作点从最大转矩电压比(MTPV)轨迹沿着电压极限椭圆切换至普通弱磁区.基于直轴电流差的MTPV控制算法能够实现该电流轨迹控制,但是切换过程不平滑,伴随着电流和转矩震荡.在超前角弱磁法的基础上,提出一种基于电流矢量角的MTPV控制算法,利用电流矢量角查表得到MTPV轨迹上的电流矢量幅值,以此作为约束条件来实现MT-PV控制,由于未使用开关来完成电流轨迹切换,MTPV轨迹至普通弱磁区实现平滑切换,电流和转矩平滑过渡.Matlab/Simulink仿真验证了所提算法的有效性.     

永磁同步电机宽范围最大转矩控制

提出一种永磁同步电机新的宽范围弱磁控制策略,根据电机在不同转速段运行时的转矩特性,考虑逆变器的输出电压能力及电机的电流约束条件,以输出最大转矩为目标,分析得出全速范围内的电流矢量控制算法。该方法将全速段分为四个运行区间,可实现恒转矩运行与弱磁控制的快速平滑过渡,使系统在额定转速以下具有恒转矩输出,在高速运行时实现恒功率特性。仿真及实验结果表明,提出的方法可有效拓宽电机的转速运行范围,具有较快的动态响应性能。     

增程式电动车用永磁同步电机弱磁控制仿真研究

考虑到增程式电动车(EREV)电驱动系统的特点和特殊要求,在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了永磁同步电机的弱磁控制原理及其控制策略。在基速以下,采用最大转矩/电流控制(MTPA),使电机运行于恒转矩区,以获得最大电磁转矩;当转速增至基速后,则采用弱磁控制策略,以拓宽电机的调速范围,实现高速恒功率运行。在Matlab/Simulink中,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术对永磁同步电机弱磁控制系统进行了建模仿真,验证了该弱磁控制算法正确性。     

基于多模式SVPWM算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压矢量异步调制方法已不能满足控制策略需要,本文在分析空间电压矢量多模式调制算法原理以及永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出了新型的基于多模式空间电压矢量调制算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略,保证永磁同步牵引电机弱磁控制系统能充分利用开关频率,且在异步调制和分段同步调制段都具有良好的输出特性,仿真和试验验证了本方案的可行性和有效性。     

增大飞轮电池储能的控制方法研究

飞轮电池充电时,常采用id=0的矢量控制策略对它的永磁同步电机进行控制.受逆变器最大输出电压和电机最大电流条件的约束,飞轮电池永磁同步电机的最高转速很快受到限制,这影响了飞轮电池的最大存储能量.针对这一问题,对永磁同步电机在基速以上进行弱磁控制,使电机的定子电流沿着电压极限圆与电流极限圆的交点轨迹运行,在弱磁的同时保证电机有较大的输出转矩.通过仿真对比表明,加入弱磁控制能够有效提高永磁同步电机的最高转速,拓宽飞轮的转速范围,增大飞轮电池充电时的存储能量.     

基于SVPWM过调制的超前角弱磁控制永磁同步电机的策略研究

研究了电动车用内置式永磁同步电机的控制策略,提出了超前角弱磁控制与空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制结合的控制系统。超前角弱磁控制使用转速、电流和电压的3个闭环控制,电机端电压与直流侧电压组成电压控制环,产生电机弱磁的电流超前角直接给定交直轴电流。SVPWM过调制算法可以有效提高逆变器输出电压基波幅值,电机使用弱磁控制方式达到最大转速后使逆变器进入过调制状态,最大限度扩大转速范围。对该控制系统进行了仿真研究,仿真结果证明了理论分析的正确性和可行性。     

永磁同步电机改进弱磁策略

常规矢量控制方式下永磁同步电机调速系统不会对电机气隙主磁场作弱磁调理,限制了永磁同步电机调速能力。采用电压反馈弱磁能够提升PMSM的调速能力,但是传统弱磁控制策略在深度弱磁区域给定的电流较大,容易导致实际电流无法跟踪给定电流,电流与输出转矩波动大,甚至存在调速系统失控的风险。改进后采取在深度弱磁区域中加入q轴电流误差积分的弱磁控制环节。仿真和实验验证了改进后的弱磁控制策略能够有效地抑制电流和转矩的波动问题。为了进一步改善电机速度响应性能,速度环采用模糊PI控制器,减小速度响应时的超调量和调节时间。     

内埋式永磁同步电机的弱磁控制策略

针对内埋式永磁同步电机的弱磁控制,提出一种修正电流设定值的方法.该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算.电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到;设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定.通过实验验证了该控制策略的正确性和可行性,实验结果表明所提出的控制策略控制精确度高、响应速度快、鲁棒性好.     

电机驱动操动机构永磁同步电机矢量控制策略

为了降低高压断路器的故障率,研究了一种永磁同步电机(PMSM)驱动的高压断路器操动机构及其控制方法。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态响应、大范围的速度和位置控制。描述了永磁同步电机的数学模型,在数学模型的基础上,分析了永磁同步电机矢量控制的3种电流控制策略:i_d=0控制,MTPA最大转矩电流比控制和弱磁控制。描述了3种控制策略的控制原理和特点,通过仿真对3种控制策略进行了验证。     

Speed control of interior permanent magnet synchronous motor drivefor the flux weakening operation

A novel flux-weakening scheme for the interior permanent magnet synchronous motor (IPMSM) is proposed. This is implemented based on the output of the synchronous PI current regulator-reference voltage to the PWM inverter. The onset of flux weakening and the flux level are adjusted inherently by the outer voltage regulation loop to prevent saturation of the current regulator. Attractive features of this flux weakening scheme include no dependency on the machine parameters. The guarantee of current regulation at any operating condition, and smooth and fast transition into and out of the flux weakening mode. Experimental results at various operating conditions including the case of detuned parameters are presented to verify the feasibility of the proposed control scheme     

交流调速系统脉宽调制方法研究

对于交流调速系统中脉宽调制(PWM)过程同时应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)和特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM),低频时采用SVPWM,中频时采用SHEPWM。这种混合调制方法避免低频时SHEPWM计算存储量较大和中频时SVPWM谐波特性变差等问题。采用一种谐波电流过零点切换方法,实现了SHEPWM中开关角个数由5~1逐步切换过程的平滑过渡;在与SVPWM的切换过程中,采用参考电压矢量同相切换方法,实现了混合调制之间的平滑过渡。仿真结果验证了理论的正确性。     

基于交轴电流补偿的内嵌式永磁同步电机深度弱磁控制

针对电动汽车用内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)在深度弱磁区域电流、转矩振荡较大,电流调节器易饱和等问题,提出了一种负q轴电流补偿的电压反馈弱磁控制策略。首先介绍了传统电压反馈弱磁控制策略,分析了在深度弱磁区电流、转矩振荡的原因;然后结合最大转矩电压比控制,采用负q轴电流补偿的方法,降低了q轴电流环增益,且系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡得到了明显抑制,提高了系统的稳定性;同时对传统的MTPA控制和id=0控制与两种弱磁方法进行了稳态特性测试。最后通过实验证明了负q轴电流补偿法弱磁控制策略的可行性。     

一种改进型超前角弱磁控制算法

针对表贴式永磁同步电机弱磁控制中随负载增大易产生的速度响应动态过程电流震荡,速度稳态误差和稳态时速度波动变大的问题,本文在分析传统超前角弱磁控制算法原理的基础上,将动态和稳态性能变差的原因分别归结于SVPWM逆变器电压输出能力不足和弱磁阶段的电压闭环控制,提出一种改进型超前角弱磁控制算法.此方法采用一种运算量小的SVPWM过调制算法,同时使用q轴电流误差闭环代替电压闭环的弱磁控制策略.实验结果表明,改进型超前角弱磁控制算法可以有效地减小动态过程的电流震荡,避免加载时的稳态速度下降,且稳态速度波动小,从而提高了表贴式永磁同步电机弱磁阶段的带载能力.     

两相SVPWM原理及经典两相SVPWM算法

分析两相电压空间矢量脉宽调制原理及其实现方法,提出了经典两相SVPWM算法,该算法根据调制比将调制模式分为线性调制模式、过调制模式Ⅰ和过调制模式Ⅱ。重点分析了过调制模式,利用傅立叶分析给出对应模式下参考角的推导方法,计算了在过调制模式下的输出相电压各次谐波幅值。经典两相SVPWM算法能实现电压空间矢量调制由线性调制模式到过调制模式直到方波的连续过渡,实现了全调制区域的运行,最大限度地利用了直流电压。     

DSP空间矢量控制三电平逆变器的研究

介绍了三电平PWM逆变器的研究前景和三电平空间矢量控制的原理，提出了一种基于检测直流侧电容电压和中点电流方向的新型平衡中点电位的空间矢量调制方法，讨论了这种方法的平衡中点电位的原理、脉冲序列的安排和该方法中小脉冲的处理和死区处理等。给出了用DSPLF2407A实现这种矢量控制方法的流程图，讨论了DSP实现中的一些问题。最后建立了三电平逆变器实验模型，实验结果验证了中点电位平衡方法的有效性和用DSP实现SVPWM的方便性。     

混合励磁同步电机驱动系统弱磁控制

针对混合励磁同步电机低速大转矩及宽调速的特点,提出一种基于空间电压矢量算法的弱磁调速控制方法.该控制方法在速度分区控制的基础上,在高速区,采用保持q轴反电势不变的铜耗最小控制策略,对电枢电流与励磁电流进行优化配置.搭建该电机驱动系统的仿真模型,对无电流弱磁、励磁电流弱磁、d轴电流与励磁电流共同弱磁3种不同电流控制模式下的调速效果进行分析;构建该电机驱动控制系统的实验平台,通过实验得到该电机的启动电流波形与稳态电流波形,对所提出的算法进行验证.仿真和实验结果表明,在铜耗最小控制条件下,采用d轴电流与励磁电流共同弱磁的混合励磁同步电机驱动系统比单纯采用励磁电流弱磁或无电流弱磁的驱动系统具有更宽的调速范围.     

轨道车辆用永磁同步电机系统弱磁控制策略

内置式永磁同步电机可利用其磁阻效应来提高电机效率和改善调速特性,适宜用作轨道车辆的牵引电机。研究了轨道车辆用内置式永磁同步电机的弱磁控制,提出了利用电压极限椭圆的梯度下降法进行弱磁和电流参考值修正的新方法。该方法主要分为弱磁区域的确定和电流参考值的修正。弱磁区域由恒转矩曲线方向和电压极限椭圆递减方向之间的夹角大小来确定,电压极限椭圆递减方向信息通过梯度下降法计算得到。电流参考值的大小根据不同弱磁区域内弱磁方向和电压差值的幅度大小来确定。采用Matlab软件建立了系统仿真模型,针对100kW的轨道车辆用永磁同步电动机开发了基于TMS320LF2407A DSP的弱磁控制系统实验平台。仿真和实验结果证明了该策略的有效性。     

单相级联型五电平逆变器SVPWM控制研究

本文介绍了单相级联型五电平逆变器电路拓扑及其工作原理,详细分析了一种适用于单相五电平逆变器的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法.该方法将单相空间矢量图划分为四个区间,在区间内由两个电压矢量实现对输出电压的合成.最后利用Matlab仿真软件建立了单相五电平逆变器SVPWM算法仿真模型,并在不同调制度下进行仿真,仿真结果验...