一种基于单D轴电流调节器的PMSM在方波下的控制策略

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)由于其多方面的优点,在轨道交通领域得到越来越多的重视。轨道交通领域的牵引电机在高速区通常会进入方波工况。针对永磁电机在方波工况下电机电压完全失去调节能力的问题,提出一种基于单d轴电流调节器调节q轴电压的控制策略(single D-axis current regulator-variable Q-axis voltage,SDCR-VQ),该方法可适用于任意形式的永磁电机在全弱磁区域内的控制。通过建立该方法的小信号模型,对其稳定性以及动态性能进行分析。基于该方法,针对永磁电机在运行中电机参数会发生变化的问题,对电机参数不准的影响进行分析,并提出一种多参数在线补偿策略。最后通过仿真和实验验证了所提方波下控制策略以及参数补偿策略的有效性。     

三相永磁同步电机单电流传感器矢量控制策略

为提高三相永磁同步电机单电流传感器条件下的控制性能,提出了一种基于全阶滑模观测器和准比例谐振调节器的电流重构方法。该方法首先在两相静止坐标系下以电流和扩展反电动势为观测量,建立了全阶滑模观测器的数学模型。然后利用准PR调节器对未知相电流误差进行重构,以获得全阶滑模观测器所需要的电流误差信息。最后利用观测器估计的电流信息实现高性能的闭环矢量控制,并给出了观测器和准PR调节器的参数设计方法。相较于传统的低通滤波器与PI调节器的控制方法,所提方法实现简单并且避免了低通滤波器造成的相位滞后和幅值衰减问题。半实物实时仿真结果表明,新方法在不同工况下的dq轴电流谐波减小10%~20%,并且具有更高的转矩控制精度和更好的动态性能。     

基于虚拟电阻的永磁同步电机单电流调节器弱磁控制

单电流调节器弱磁控制是一种有效的永磁同步电机弱磁控制策略,该控制方法只需要一个电流调节器就可以同时实现速度调节和弱磁控制,结构简单、动态响应快,并且能够解决传统弱磁控制策略中双电流调节器在电机高速时易于饱和的问题,但是电机不能充分利用逆变器输出电压,且电机的带载能力和效率不能兼顾。该文提出基于虚拟电阻的单电流调节器弱磁控制策略,对单电流调节器弱磁控制中的弱磁电压依据电流轨迹进行优化设计,在保证动态调速性能和带载能力的同时实现效率优化;构建基于虚拟电阻的单电流调节器弱磁控制系统,通过仿真和实验验证了该算法的正确性和有效性。     

永磁同步电机复矢量电流调节器解耦性能分析

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)d,q轴电流存在动态耦合的问题,在此基于有效磁链概念得到了IPMSM的复矢量数学模型,设计了相应的复矢量电流调节器,实现了d,q轴电流的动态解耦。相比于状态反馈解耦控制,复矢量解耦控制具有更好的动态解耦效果,并且在一定程度上提高了电流环控制系统的参数鲁棒性。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

一种新型的基于单电流调节器提高永磁同步电机系统负载与抗扰能力的算法

提出了一种根据永磁同步电机(PMSM)转速来调节交轴电压的最大转矩法。算法对电压极限矢量圆与电流极限矢量圆定量分析,找到电机稳定运行时的最大转矩点,通过在电压极限矢量圆补偿定子电阻压降修正最大转矩点。通过直接给定交轴电压的方式,充分利用修正最大转矩点的电磁转矩,提高电机的负载能力和抗干扰能力。仿真验证了该算法的有效性和可行性。对于最大转矩点的定量分析,使此模型具有良好的可移植性。     

汽车换挡控制中电流调节器的设计

在汽车换挡过程中,电机控制需要从力矩环切换到速度环,进行速度跟踪.若速度跟踪准确,则从速度环切换到力矩环对电机控制,而在此过程中电流调节器存在饱和问题.针对上述问题,利用一种有效的方法来解决换挡过程中电流调节器的饱和问题.该方法通过电流解耦环和电压补偿环的控制,能够解决永磁同步电机在速度变化较大时电流调节器饱和的问题,并且能够快速、准确地跟踪电流.最后建立了电流解耦和电压补偿的PMSM的双闭环控制系统模型,仿真结果证明了该方法的可行性,并且在工程实际中得到了验证.     

基于自适应模糊PI的PMSM定子电流最优控制

根据永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)的数学模型和转子磁场定向控制策略,建立了采用定子电流最优控制的PMSM驱动系统。利用模糊控制构建自适应模糊PI控制器,实现转速和电流双闭环控制,提高了系统的动态和稳态性能。为使电动机在整个运行速度范围内能输出最大功率,采用交轴电流参考由模糊PI环节给出,直轴电流参考分段,即恒转矩、弱磁扩速及恒功率段,计算给出定子电流最优算法。实验结果表明,基于模糊PI控制的系统模型具有动态响应快、稳态精度高及抗干扰能力强等优点。     

基于定子电流和转速的新型IPM电流调节器的研究与实现

内置式永磁同步电机(IPM)以其能量密度大,调速范围广的特点在插入式混合动力电动车(PHEV)上得到广泛的应用。该文针对传统矢量控制两电流调节器高速调节(TCC)困难的问题,给出了一种单电流调节器(SCC),并提出一种根据反馈的定子电流和转速提高SCC效率和稳定性的方法即可调节单电流调节器(ASCC)。利用电机稳态数学模型,推导出q轴及其解耦分量可由d轴电流决定的数学表达式,通过在矢量图上对比最大电流/转矩(MTPA)及理想控制曲线,说明了ASCC的有效性。仿真和实验结果证明所设计的控制器具有很好的效率和应用前景。     

基于谐振调节器的永磁同步电机电流谐波抑制方法

当永磁同步电机在转子磁场定向控制方法下运行时,由于电机齿槽以及逆变器死区效应等非理想因素的影响,d、q轴电流中会包含谐波。为了抑制电流谐波,该文采用在电流控制环上并联谐振调节器的方法对特定的谐波进行抑制。谐振调节器在给定的谐振频率下有无穷大的增益,因此可以对该频率的谐波进行完全抑制,但是当输入为阶跃信号时,电流响应会出现超调。为了消除超调,同时提高电流的动态响应速度,采用一种前馈控制方法,同时考虑数字控制延时的影响,达到了电流响应没有超调,快速跟踪的效果。为验证该文提出的方法,进行了仿真分析,并在1.25 kW永磁同步电机实验平台进行了实验,验证了该文方法对电流谐波抑制及动态响应速度的提升作用。     

PMSM最大转矩电流比全速控制策略及其仿真

在恒功率区,电机运行主要受电压极限椭圆的约束。基于永磁同步电机转子磁场定向数学模型,提出了在全速范围内实现最大转矩电流比的电流控制算法,并在MATLAB/Simulink环境下建模仿真。仿真结果表明,提出的永磁同步电机全速范围MTPA控制算法获得了电流、转矩的准确、快速响应,实现0～9 000 r/min的宽范围调速。采用SVPWM实现圆形磁场利于降低转矩波动。     

基于交直轴电流耦合的单电流调节器永磁同步电机弱磁控制

基于交直轴电流耦合的单电流调节器弱磁控制是一种新颖的永磁同步电机弱磁策略,能够解决双电流调节器在电机高速域相互冲突而易于饱和的问题。交轴电压指令如何确定是此方法的研究重点,直接影响电机的电压利用率、效率以及负载能力。该文基于电机电压方程对电流耦合调节弱磁控制基本原理进行描述,并提出改进的控制方法。利用id-iq坐标平面上的定子电流轨迹,对现有方法的缺点和所提出方法的预期控制效果进行了分析。在小信号范围内,对所提出方法的动态控制过程和可控性进行了阐述。所提出的电流耦合调节变交轴电压弱磁控制策略,交轴电压指令根据电机工况自行调节,无需查表,且不依赖电机参数,易于实现。仿真和实验结果验证了所提方法的可行性和性能优势。     

基于高频方波信号注入的PMSM无传感器低速运行研究

目前,永磁同步电机(PMSM)无位置传感器运行研究受到广泛关注。采用一种基于高频方波信号注入的方法实现PMSM无位置传感器启动以及低速运行。首先详细分析了高频方波信号注入检测原理,然后对注入的高频方波信号以及电流采样模式进行了改进。向估计的两相旋转坐标系注入高频方波电压信号,根据检测到的定子电流并结合注入的电压信号即可获得转子位置,并且利用电机的磁路饱和特性,实现转子初始位置检测。所提出的改进方法不依赖于准确的电机参数,信号处理过程简单易实现。仿真结果验证了该方法的正确性。     

智能PI算法在永磁同步电动机控制系统中的应用

应用SVPWM的基本原理,在MATLAB平台上搭建永磁同步电动机(PMSM)矢量控制系统模型。为了改善传统PI调节系统的动态性能,引入一种智能PI调节器作为转速控制器。仿真结果得出:同样的仿真环境下,应用智能PI调节器的控制系统的起动定子电流、起动电磁转矩、动态速降和恢复时间均小于使用传统PI调节器的控制系统,为提升PMSM控制系统的整体性能提供新思路。     

基于脉振高频方波注入的永磁同步电机无位置传感器磁场定向控制

针对永磁同步电机的无位置传感器的磁场定向控制,采用了一种基于方波电压的脉振高频注入法。该方法注入新颖的方波电压信号,通过二阶有限长单位冲激响应(FIR)高通滤波器提取高频响应,使用闭环的锁相环进行位置计算,通过改变d轴基波电流辨别初始的转子极性。通过理论分析,用数学表达式描述了各环节实用的特征,然后根据分析的特征,进行了相应的试验。结果表明,注入高频方波,其频率提升至控制频率的一半,可闻噪声基本消失,信号处理极大简化,可测转速范围提升至中高速阶段。     

基于滑模变结构的永磁同步电机调速系统设计

为解决传统PI调节器存在的抗干扰能力弱,鲁棒性差等问题,采用滑模变结构控制方法设计了永磁同步电动机双闭环调速系统中的转速控制器和电流控制器,并对滑模面的形式和其中所涉及参数的取值进行了讨论。最后,通过三组仿真实验,对分别包括PI控制器和滑模变结构控制器的调速系统的性能进行了对比,仿真结果表明,基于滑模变结构理论设计的调速系统具有良好的动静态特性和抗干扰的能力。     

电传动装甲车辆用永磁同步电动机的弱磁控制算法

在详细阐述永磁同步电动机的电流矢量控制策略的基础上,从最大电机输出能力角度讨论了最佳电流矢量运行轨迹,提出了一种适用于车辆全范围调速的弱磁扩速综合控制算法。在此基础上考虑电机电枢反应引起的id、iq轴电感参数的变化,分析其对电机弱磁性能和车辆加速性能的影响。通过MATALB/Simulink仿真,比较了不考虑电枢反应和考虑电枢反应时永磁同步电动机电机输出能力的变化,仿真分析了该算法下的电机弱磁扩速性能,仿真结果验证了弱磁算法和理论分析的正确性。     

双DSP结构的永磁同步电动机矢量控制系统

介绍一种基于数字信号处理器的双DSP永磁同步电动机矢量控制系统方案。主、从DSP根据矢量控制系统需要分别处理各自的模块。从DSP通过对旋转变压器信号的数字化处理获得电机转子位置信号;永磁同步电动机矢量控制的主DSP模块处理双闭环矢量控制模块。系统获得了良好的控制效果,并得到实验验证。     

无速度传感器运行的PMSM滑模控制策略研究

针对PMsM的数学模型和矢量控制方案,提出了一种在同步旋转坐标系下的永磁同步电机滑模变结构速度调节策略,并提出了一种模型参考自适应无速度传感器速度辨识方案。Lyapunov稳定性理论保证了该控制策略对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性,Popov超稳定性理论保证了系统的稳定。理论分析和仿真结果表明,所提出的速度调节策略和辨识方案使矢量控制系统具有较强的鲁棒性和较好的动静态性能。     

基于SVPWM的永磁同步电机控制策略研究

以风力发电项目为背景,应用电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的控制方法,分析了永磁同步电动机矢量控制原理并研究了永磁同步电机的控制策略.详细讨论了建立永磁同步电机SVPWM控制系统仿真模型的方法,在Matlab7.0/simulink中建立了永磁同步电机SYPWM控制系统的模型,并进行了仿真实验.仿真结果表明本文论述的永磁同步电机SVPWM控制系统应用的正确性.