三相永磁同步电机断相容错控制

为了提高三相永磁同步电机(PMSM)控制系统的容错能力,减小定子绕组断路故障时电机电磁转矩的脉动,提出了三相永磁同步电机断相容错控制策略。基于故障后正常相绕组电流与电压之间的关系,建立了三相PMSM一相绕组开路时的数学模型。通过分析故障前后电机的电磁转矩,提出了电磁转矩输出不变的容错控制策略,通过调整非故障相电流的幅值与相位,计算前馈零轴电压,保证一相绕组开路故障时电机的正常运行。为了提升电机故障下电磁转矩输出的平稳性,提出前馈零轴电压与中线电流闭环修正相结合的容错控制策略,实现了电机控制系统故障条件下的无扰动运行。采用转子磁场定向的方法,通过在旋转坐标系下交直轴电流控制器上增加前馈零轴电压和中线电流闭环修正,实现了一相绕组开路时的转矩脉动的补偿。实验结果表明,该文提出的容错控制算法可以有效减小三相PMSM在定子绕组发生开路故障时的电机电磁转矩脉动,提高电机控制系统的容错性能。     

稳态性能改善的双三相永磁电机直接转矩控制

传统直接转矩控制的双三相永磁电机存在电流谐波含量高、磁链脉动和转矩脉动大的缺点.为改善双三相永磁电机稳态性能,该文提出虚拟电压矢量集的新型占空比调制直接转矩控制.首先,电压矢量集由传统的12个基本电压矢量拓展到24个虚拟电压矢量,通过虚拟电压矢量实现对谐波平面的控制,减小谐波电流;再通过增加矢量个数减小磁链的控制误差,...     

基于谐波电流抑制的双三相PMSM容错型直接转矩控制

针对六相PMSM电机直接转矩控制系统在缺相运行时存在的转矩脉动大和电流谐波大等问题，提出了改进方法。根据矢量空间解耦的思想，推导出电机缺相后的数学模型和电压矢量方程，通过方程画出缺相后的电压矢量在基波平面和谐波平面的分布，分析了电压利用率的问题，在利用原始矢量制作出电机故障前后共用一个开关表的基础上，加入虚拟矢量合成后减少电流谐波的想法，以减小电机在直接转矩控制系统中缺相运行时的转矩脉动和电流谐波。利用虚拟合成矢量制作出电机在故障前后共用的一个开关表。仿真建模并验证了该方法的正确性。     

一种改进的双三相永磁同步电机无价值函数模型预测转矩控制

针对双三相永磁同步电机（DTP-PMSM）传统模型预测转矩控制策略转矩性能较差的问题,提出了一种基于虚拟电压矢量的无价值函数模型预测转矩控制策略。首先,对矢量空间解耦（VSD）的数学建模方法进行研究,建立了基于VSD的DTP-PMSM数学模型;其次,构建了一组12个无需矢量替换的虚拟电压矢量,通过无差拍直接转矩和磁链控制预测出参考矢量的角度位置和幅值信息,并筛选出最优虚拟矢量,该方法避免了虚拟电压矢量的遍历寻优从而大幅减小计算负担;同时,通过一种简化的矢量幅值调整方法使该最优虚拟矢量的幅值大小无限逼近参考矢量幅值大小,有效降低转矩脉动;最后,搭建了试验测试平台,将所提策略与传统策略进行对比。结果表明,所提策略有效减小了谐波电流和转矩脉动。     

共模电压抑制的六相串联三相双PMSM系统模型预测转矩控制

高频、高幅值的共模电压(commonmodevoltage,CMV)是电机绕组故障、轴承损坏的重要原因,其造成的电磁干扰也易影响周围设备的正常使用。该文针对六相串联三相双永磁同步电机(permanentmagnetsynchronous motor,PMSM)系统提出一种共模电压抑制的模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)策略。只选用20个共模电压为0的基本电压矢量控制系统,以抑制系统的共模电压。为抑制系统的零序电流,20个基本电压矢量合成出13个零序电压为0的虚拟电压矢量。更进一步,引入零序电流PI调节器调整用以合成虚拟电压矢量的2个基本电压矢量的占空比,以抑制因实际系统非线性因素造成的零序电流。实验结果表明,所提控制策略在实现转矩、定子磁链幅值跟踪和零序电流抑制的同时,系统的共模电压也得到了有效抑制。     

四相开关磁阻电机直接转矩控制方法研究

目前三相开关磁阻电机直接转矩控制方法,是三相交流电机直接转矩控制基本方法的应用,不适合任意相开关磁阻电机.针对应用广泛的四相开关磁阻电机直接转矩控制方法进行研究,提出了四相开关磁阻电机磁链矢量的构造方法和电压矢量的选择原则,实现了四相开关磁阻电机直接转矩控制.该方法的研究结果和控制规则,很容易扩展到任意相开关磁阻电机,...     

六相串联三相PMSM缺相容错型低转矩脉动直接转矩控制

文中针对单相绕组开路故障下六相串联三相永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor,PMSM)串联系统,提出一种转矩、磁链精确控制的直接转矩控制策略。基于转矩、转矩角及定子磁链关系,采用变比例积分分离式PI分别在两个子空间计算一个控制周期内定子磁链增量;根据两台电机定子电压方程,计算出两个平面内电压矢量参考值;由零序平面电压方程计算得到零序平面电压;根据三个平面电压矢量计算健康相桥臂的占空比,实现两台电机的解耦控制,同时实现对两台电机转矩及磁链的精确控制。仿真与实验结果表明,所提占空比调制型直接转矩控制策略(duty cycle modulation direct torque control,DCM-DTC)能实现两台电机的解耦控制,系统故障切换前后可平稳运行,与传统直接转矩控制相比,转矩脉动与磁链幅值脉动大幅降低。     

模糊调节电压矢量角度和幅值的SPMSMDTC系统

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩和磁链脉动较大的问题,提出了模糊调节电压矢量角度与幅值表面式永磁同步电机模糊直接转矩控制系统,采用模糊控制器和空间矢量调制技术取代传统直接转矩控制系统的滞环比较器和开关表输出电压矢量。模糊控制器输入量为磁链和转矩误差,输出量为输出电压矢量的角度和幅值。基于电压矢量幅值和角度对磁链和转矩的变化影响规律设计了模糊控制规则表。为了进一步抑制转速为负时的转矩脉动,设计自适应模糊直接转矩控制系统。仿真结果表明:模糊调节电压矢量角度与幅值的直接转矩控制系统可实现四象限运行,电机系统运行良好,仅在转速为负时,转矩脉动略有增大。自适应模糊直接转矩控制系统运行效果良好,在四象限内均可较好抑制转矩和磁链脉动。     

六相感应电机直接转矩及容错控制

针对传统直接转矩控制转矩脉动大的问题,在考虑六相感应电机自身特点及分析其缺相数学模型的基础上,提出了一种六相感应电机直接转矩及容错控制方法。首先,建立和分析电机正常及缺相时的数学模型,并确定空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方案以减小电机定子电流谐波含量;然后,通过对电机转矩和磁链进行分析,为直接转矩控制提供理论依据;在此基础上,利用模糊推理和改变矢量作用时间占空比的方法,使得逆变器可以输出任意角度和幅值的电压矢量。实验结果表明,该控制方案下电机转矩响应迅速,并能很好地改善电机转矩脉动和定子电流波形。     

反电动势非正弦的五相PMSM缺一相容错型DTC

为了提高反电动势非正弦波的五相永磁同步电机直接转矩控制系统的可靠性,在无故障数学模型的基础上,重构缺一相后剩余四相逆变桥输出电压矢量,研究缺一相时基波平面转矩及三次谐波平面电流直接控制策略。在减小电机输出转矩脉动的原则上,采用添加转矩给定前馈补偿的方式,克服了因不解耦而导致的转矩脉动。实验结果表明,该控制策略能够使电机在缺一相下平稳运行,且能由绕组无故障不间断切换到缺相运行。     

双绕组永磁容错电机断路容错转矩脉动分析

双绕组永磁容错电机在矢量控制(电流滞环)正常工作时,其电机的转矩脉动在额定允许范围内。当电机处于断路故障下,电机若无容错控制时,电机将会产生较大的转矩脉动。对双绕组电机本身设计时,转矩脉动的抑制方法进行论述,并对电机正常工作,无容错控制断路故障时与断路容错控制时,转矩脉动的抑制进行理论分析。同时把DSP28335作为控制器,搭建硬件平台,以双绕组三相永磁容错电机为实验对象,实际验证电机所产生的转矩脉动是否在电机允许的范围内。     

TPFS逆变器驱动PMSM双矢量模型预测控制

当三相六开关逆变器出现单管开路故障时,可将其重构为三相四开关(TPFS)结构,从而实现容错运行。针对常规基于TPFS逆变器驱动的永磁同步电机(PMSM)模型预测控制,每个周期仅使用一个电压矢量,导致电流谐波较大的问题,提出了一种基于TPFS逆变器驱动的PMSM双矢量模型预测控制方法,以降低电流谐波。所提方法根据TPFS逆变器的4个基本电压矢量构造了4个虚拟双矢量,并假设每个基本电压矢量的作用时间与其价值函数成反比。由于所构造的虚拟双矢量的相位和幅值可调,当在每个控制周期内通过对比并选择1个最优虚拟双矢量用于控制TPFS逆变器时,PMSM的电流谐波得到显著降低。对比实验研究验证了所提方法的有效性。     

永磁同步电机直接转矩控制双模糊控制系统

设计了永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)双模糊控制系统,采用模糊控制器同时控制电压矢量角度和电压矢量幅值。一个模糊控制器取代传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表来输出基本电压矢量,即电压矢量角度;另一个模糊控制器输出基本电压矢量作用时间,即电压矢量幅值。仿真结果表明:PMSMDTC双模糊控制系统运行良好,可实现四象限运行。与仅采用模糊控制输出电压矢量角度或电压矢量幅值控制相比,双模糊控制系统可有效抑制转矩和磁链脉动。     

双三相永磁同步电机合成电压矢量直接转矩控制

针对传统多相电机的直接转矩控制算法在运行过程中存在转矩脉动和大量电流谐波的问题,提出了一种基于合成电压矢量的改进直接转矩控制算法。利用双三相永磁同步电机电压矢量丰富的特点,结合高阶滞环控制器的优点,在电机运行时减小转矩脉动。以电压矢量在谐波平面的电压分量等于零为约束条件,构造三组合成电压矢量。使用合成电压矢量替代传统电压矢量,达到降低电流谐波的效果。仿真结果表明,改进的直接转矩算法可以有效减小谐波电流和转矩脉动,具有良好的运行性能。     

五相永磁同步电机磁链矫正容错控制策略

针对五相永磁同步电机出现两相开路故障时系统电磁转矩及转速脉动大、动态响应差,且利用空间电压矢量调制技术(SVPWM)推导过程又极其复杂的问题,提出了一种磁链矫正容错控制策略。该策略在正常运行模式下克拉克变换矩阵的基础上推导出两相开路故障模式下的推广克拉克变换矩阵,计算出两相静止坐标系下的定子磁链表达式。对比正常运行状态下的磁链表达式,设计相关系数,使其恢复到正常运行状态,从而间接控制磁动势。采用直接转矩控制技术实现电机转矩和磁链控制。仿真结果表明该方法能够平缓故障状态下的转矩和转速、实现电机的容错运行。     

改进的参考电压矢量获取方法

针对基于空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制方法中,参考电压矢量获取涉及电机参数,而电机参数的变化又导致预测结果不可靠的问题,提出了一种不依赖电机参数的参考电压矢量获取方法。通过对转矩误差以及定子磁链幅值误差进行PI控制,对其输出量分别分配一定的权重,用其绝对值的加权,作为参考电压矢量幅值的控制量,用其比值作为确定参考电压矢量相对于定子磁链矢量角度偏差的依据。仿真结果表明,该方法能很好克服电机参数变化造成的影响,从而试验验证了该方法的有效性。     

新型三相感应电机直接转矩控制系统建模与仿真

本文针对传统直接转矩控制中磁链溢出和转矩脉动大等问题,对三相感应电机直接转矩控制进行了研究,提出了基于电压空间矢量PWM的新型控制方法。首先,根据转速的变化量产生电磁转矩的目标,然后根据定子磁链的变化量计算出电压矢量的大小,利用转矩的变化量确定电压矢量的方向,再经过电压矢量PWM逆变得到电机的三相输入电压,完成整体控制。该方法克服了传统方法的缺点,对磁链的控制完全定量,较好地实现了磁链轨迹圆形控制,最后利用Matlab/Simulink软件搭建了系统仿真模型,验证了该方法的有效性。研究结果表明,磁链幅值保持恒定,转矩脉动小,系统响应速度快,暂态时间短,能够有效地模拟真实系统,充分证明了本文提出的直接转矩控制系统的可行性、优越性和有效性。     

永磁容错电机的直接转矩控制策略

针对六相永磁容错电机及其驱动拓扑的特点,深入研究永磁容错电机电压空间矢量的分布规律,确定其选择原则,并设计了永磁容错电机的磁链和转矩估计观测器。详细分析系统在正常态和故障态时综合电压空间矢量对磁链和电磁转矩的影响,确定开关电压矢量的扇区和选择表,从而建立了具有容错能力的直接转矩控制策略。通过对一套750W六相永磁容错电机及其控制系统进行绕组断路和短路故障实验,表明系统发生单相断路或者短路故障时,电机输出转速和有功功率基本不变,实现了容错控制,进而证明了该控制策略的正确性及可行性,这为应用于高可靠性航空用电动燃油泵系统奠定基础。     

一种五相异步电动机直接转矩控制策略

针对三相异步电动机直接转矩控制（DTC）因转矩脉动大而影响调速性能的不足,采用五相电动机来代替三相电动机。推导了五相逆变器电压空间矢量的表达式,分析了其对五相电机定子磁链作用的规律,并以此对电压矢量进行分级,建立了五相电机DTC的开关状态表。针对该表的不足,提出了一种改进方法,该方法具有方便、快速的特点,仿真验证了该方法的正确性。通过与三相异步电动机DTC的对比,证明了该方法应用于五相异步电动机能改善电机的转矩脉动,取得较好的控制效果。     

基于虚拟电压矢量的双三相直线磁通切换永磁电机容错SVPWM策略

高可靠性是电梯驱动系统的首要指标。针对双三相直线磁通切换永磁(dual-three-phase linear flux switching permanent magnet,DTP-LFSPM)电机单相开路故障,提出一种基于虚拟电压矢量的容错空间矢量脉宽调制策略。首先,基于单相开路故障下的五维变换矩阵计算得到故障后的32个空间电压矢量分布。然后,筛选部分空间电压矢量,以z子空间电压幅值为零且每个扇区产生对称的脉宽调制波形为目标,重构得到12个虚拟电压矢量,相邻的2个虚拟电压矢量都由3个基本电压矢量组成,并用于合成参考电压矢量,不仅可以减少单相开路故障容错控制时的电流谐波,而且具有计算简单,易于硬件实现等优点。最后,搭建DTP-LFSPM电机驱动控制系统仿真与实验平台,仿真和实验测试结果证明所提容错策略的正确性和有效性。