异步电机模型预测直接转矩控制方法

针对传统直接转矩控制存在转矩和定子磁链脉动大的问题,给出一种新颖的模型预测直接转矩控制方法。在逆变器驱动异步电机模型基础上建立了离散时间内部预测模型,以转矩和磁链偏差平方和作为价值函数,并根据该价值函数对每个开关矢量作用时的偏差平方和进行在线评估,选择使价值函数最小的电压矢量,也就是最优电压矢量作用于逆变器。仿真结果表明,本文所给出的模型预测直接转矩控制方法相比于传统的直接转矩控制,能够有效降低转矩和磁链脉动,减小电流谐波畸变,同时继承了传统直接转矩的快速响应特性。     

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。     

三相四开关逆变器供电永磁同步电机预测转矩控制

针对三相四开关逆变器永磁同步电机传统控制方法转矩脉动大、自适应能力差等问题,提出一种基于模型预测控制的转矩脉动优化策略。故障发生时,切换逆变器结构并更新系统性能指标函数,很好地抑制了电机转矩脉动,提高了系统稳态精度和动态响应性能。对三相四开关逆变器中点电压平衡问题进行了控制。仿真结果验证了所提方法的有效性和可实现性。     

基于事件触发的永磁同步电机多步模型预测转矩控制

针对多步模型预测控制(MPC)计算量大的问题,将事件触发机制引入到永磁同步电机(PMSM)多步模型预测转矩控制(MPTC),建立基于转矩误差、磁链误差和连续触发次数的事件触发机制。当满足事件触发条件时,相应的采样周期无需多步预测计算,可从已有的控制序列中选择对应的电压矢量。仿真结果表明,基于事件触发的PMSM MPTC可行,由于事件触发时,牺牲滚动优化的特性,转矩和磁链脉动轻微增大,开关频率和平均运算量有所降低。     

三相并网逆变器事件触发有限集模型预测控制

针对三相并网逆变器采用有限控制集模型预测控制FCS-MPC(finite control set model predictive control)时计算量大的问题,研究了一种事件触发有限控制集模型预测控制ET-FCS-MPC(event-triggered finite control set model predi...     

基于模型预测控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究

针对开关磁阻电机(SRM)调速系统提出了一种基于模型预测控制的转矩脉动抑制方法。通过SRM的基本结构和数学模型,分析了其调速控制系统转矩脉动产生机理。基于模型预测控制的基本原理,建立了SRM非线性模型;使用建立的数学模型根据前一时刻和当前时刻的状态量、实时采样的定子绕组相电流和转子位置以及母线电压得到下一时刻的电机转矩值,建立基于转矩脉动大小的目标函数;通过决定功率变换器上下管工作状态的待选序列,结合目标函数得到一个最优的控制序列;并将该控制序列对应的状态值用于SRM预测控制系统中,实现对电机转矩脉动的抑制。仿真和实验结果表明本文提出的调速控制方法对SRM具有较好的调节效果,转矩脉动得到抑制,验证了所提方法的正确性和有效性。     

低转矩脉动和共模电压的永磁同步电机模型预测脉冲序列控制

文中以三相永磁同步电机(permanentmagnet synchronous machine,PMSM)为研究对象,以降低共模电压及转矩脉动为目的,提出一种模型预测脉冲序列控制(model predictivepulsepatterncontrol,MP~3C)算法。首先,通过电流预测和目标函数最小化得到初始矢量;然后,结合所选初始矢量及逆变器调制度,设计并选择对应的脉冲序列;最后,基于电流无差拍预测控制原则,求解待选序列中基本矢量的作用时间,确定最优序列并作用于逆变器。文中对传统两矢量模型预测控制(modelpredictivecontrol,MPC)、三矢量MPC、基于共模电压抑制的MPC及所提MP~3C4种算法进行实验对比研究。实验结果表明：所提算法能有效地抑制共模电压和转矩脉动,并简化了算法复杂度。     

感应电机模型预测转矩控制优化控制研究

建立了感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统、模型预测转矩无差拍控制系统(MPTC-DB)和转矩无差拍模型预测控制(DB-MPTC)系统仿真模型,并对三种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:与MPTC相比,MPTC-DB可减小转矩脉动均方根误差(RMSE)26.92%;与MPTC-DB相比,DB-MPTC可减小转矩脉动(RMSE)66.93%,减小磁链脉动(RMSE)43.37%,控制性能最优。     

永磁同步电机有限控制集模型预测转矩控制系统研究

建立了基于定子磁链x-y坐标系的永磁同步电机(PMSM)有限控制集模型预测转矩控制(FCS-MPTC)系统,仿真验证了系统的有效性和可行性。针对磁链和转矩预测模型较为复杂的问题,提出了磁链和转矩的简化预测模型。理论分析、仿真和试验结果验证了FCS-MPTC的简化模型与常规模型控制效果相当,可明显减小计算负担,提高系统实时性能。将电压矢量幅值和角度作为FCS-MPTC的控制变量,设计了变幅值变角度的备选电压矢量集合。仿真结果表明该备选电压矢量集合可有效减小稳态转矩脉动,但动态性能不及传统备选电压矢量集合。基于不同备选电压矢量的特点,提出了根据系统状态自适应动态变化的备选电压矢量策略。仿真结果表明,该控制策略在静动态下均可取得良好的控制性能。     

三电平逆变器驱动的感应电机模型预测直接转矩控制系统

将模型预测控制应用于电机调速领域,对三电平逆变器驱动的感应电机模型预测直接转矩控制(MPDTC)系统进行了研究.MPDTC系统利用感应电机的离散化数学模型对三电平逆变器27种电压空间矢量对应的定子磁链和转矩未来状态进行预测,构造定子磁链和转矩的给定值与预测值偏差的目标函数,滚动优化,选取最优开关状态,实现对转矩和磁链的有效控制.仿真结果表明MPDTC策略具有转矩动态响应快,速度和定子磁链跟踪性能好,转矩脉动较小等优点.     

Signal injection method without torque ripple based on maximum torque control frame

This paper presents a new signal injection method without torque ripple for sensorless controls of salient‐pole synchronous motors at low speeds. At low speeds, since the back electromotive force (EMF) including position information decreases, additional signals are injected to estimate position information of saliency. The torque ripple caused by the injections of signal currents can be represented by a cross product of a virtual flux and a differential current vector. An f‐axis of maximum torque control frame is defined to the direction of the virtual flux. Therefore, signal injection without torque ripple is realized by using the f‐axis current. In this paper, a signal injection method with f‐axis current is proposed, and the effects of the estimation error are discussed to apply the method for position‐sensor‐less controls. The proposed injection method allows us to flexibly design frequencies of the signal current. The validity of the proposed method and applicability to position estimation are confirmed by experimental tests. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

直接转矩控制系统中减小转矩脉动方案的比较

采用离散空间矢量调制(DSVM)和转矩预测技术减小感应电机直接转矩控制系统(DTC)低速时的转矩脉动,为了系统实现时编程简单,对DSVM的开关表进行了优化,将每个采样周期分为3个相等的时间段,每个时间段中作用一个电压矢量,采用单一非零电压矢量与零电压矢量的组合来代替非零电压矢量与非零电压矢量的组合,简化了开关表,降低了开关频率,保证了低速时的带载能力.在此基础上将DSVM与转矩预测进行了实验对比.实验结果表明:与转矩预测相比,开关表优化后的DSVM在减小低速时的转矩脉动,改善电流和磁链波形方面取得了更好的控制效果,且保持了转矩动态响应快的优点.     

基于GPIO的永磁同步电机模型预测转矩控制

在永磁同步电机模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)中,由于目标函数控制变量的量纲不同,为了在代价函数中选取最优的权重系数,提出一种改进高斯变异鸽群算法(Gaussian mutation pigeon-inspired optimization algorithm, GPIO)实现权重系数自整定。首先,基于代价函数最小化原则设计PIO的目标函数,用电流id、iq脉动误差均方根评价权重系数。其次,在传统高斯变异算子的基础上引入自适应调整动态参数实现变异。仿真和实验结果表明,将改进后的算法应用于永磁同步电机模型预测转矩系统,能在较少的迭代次数内整定出最优的权重系数,极大地降低了转矩误差和电流谐波畸变率。     

基于连续型定子磁链轨迹的异步牵引电机低转矩脉动控制算法

本文提出了一种定子磁链轨迹优化的异步牵引电机基速以内的中高速区直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)算法。所提出DTC算法是从以改善转矩脉动角度出发,牵引电机在基速以内的中高速度运行阶段时,随着转速的增加,通过实现定子磁链轨迹从圆形-多边形-六边形的连续切换,获得转矩脉动小与平稳,磁链轨迹平滑、开关频率利用率以及谐波消除能力等的提高。该DTC算法仅需在传统DTC基础结构上仅增加定子磁链调节算法即可,因此它的主要优点是算法简单性,并保留了传统DTC算法快速动态响应,控制电路不复杂,对电机参数依赖性低等特征。理论分析和实验结果都证明了该连续型磁链轨迹的DTC算法的有效性和可行性。     

基于模糊控制的永磁同步电机动态有限状态集模型预测转矩控制

永磁同步电机传统有限状态集模型预测转矩控制一般采用逆变器生成的全部电压矢量,并且电机在任何运行状态下,备选电压矢量集合均固定,从而使得转矩脉动大和计算量较大.基于电压矢量幅值和角度对磁链和转矩变化的作用规律,采用模糊控制器动态确定备选电压矢量集合.模糊控制器输入为定子磁链和转矩误差,输出为3个备选电压矢量的幅值和角度....     

基于预测虚拟转矩控制的DFIG并网逆变方法

针对双馈风力发电机组(DFIG)高性能并网控制问题,提出一种DFIG并网逆变系统预测虚拟转矩控制方法。虚拟转矩的概念衍生于直接转矩控制中的电磁转矩,是由DFIG的转子磁链和电网虚拟磁链合成产生的。在建立DFIG并网逆变系统数学模型的基础上,分析了不同扇区中电压矢量对系统虚拟转矩、转子磁链的影响趋势,选取一个包含两个有效电压矢量和一个零电压矢量的三矢量序列,并给出功率无差拍跟踪时的矢量作用时间求取方法。最后,基于55 kW双馈风力发电实验样机对所提预测虚拟转矩方法进行性能验证。实验结果表明,该方法可实现DFIG系统平滑、无冲击并网,保证了并网接入点的动、稳态电能品质。     

Direct torque control of brushless DC drives with reduced torque ripple

The application of direct torque control (DTC) to brushless ac drives has been investigated extensively. This paper describes its application to brushless dc drives, and highlights the essential differences in its implementation, as regards torque estimation and the representation of the inverter voltage space vectors. Simulated and experimental results are presented, and it is shown that, compared with conventional current control, DTC results in reduced torque ripple and a faster dynamic response.     

基于抗频率偏移电感辨识的并网逆变器模型预测控制

电感参数对实现并网逆变器高精度模型预测控制至关重要,而传统电感辨识方法易受到电网频率偏移的影响,且在有功功率为零时无法使用。为提高模型预测控制中电感参数的频率鲁棒性,提出了一种基于模型参考自适应的电感在线辨识方法。首先,设计了一种二阶滑模观测器观测电网电压。其次,在不补偿低通滤波器造成观测电压幅值和相位偏差的情况下,令实际电网电压也产生相同的幅值和相位偏差,而后利用二者之间的误差与电感误差的关系建立电感辨识模型,从而克服了电网频率偏移对电感辨识结果的影响,且在有功功率为零时也可实现电感辨识。最后,将辨识出的电感参数代入模型预测控制算法,即可实现对逆变器更准确地控制。实验研究验证了所提电感辨识方法的有效性和准确性。     

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...     

基于模型预测控制的微电网逆变器控制方法研究

针对微电网内负荷随机性大和网内分布式电源对负荷变化敏感度高的问题,利用模型预测控制中的动态矩阵预估控制对适用于微电网这一特点的专用逆变器输出控制器进行改进。对传统分布式发电系统的并网逆变器内部控制结构在保留传统功率控制器的基础上,利用基于模型控制的动态矩阵预估控制方法设计了模型预测控制器来替代传统控制结构中交流侧的电压环、电流环输出控制器和直流侧电压控制器。仿真实验验证了该逆变器控制方法提高了逆变器控制器的动态响应速度,改善了传统控制器的超调、振荡、稳态误差等问题,逆变器内部控制系统的动态性能得到提升。