并联逆变器馈电PMSM调速系统谐波和环流控制

针对大功率场合下并联逆变器馈电永磁同步电机( PMSM)调速系统中存在的环流问题和电机电流谐波性能差的问题,提出一种并联逆变器馈电永磁同步电机控制策略来协调控制不同并联逆变器模块实现电机总电流波形优化,并有效地抑制并联逆变器模块间环流。分析并联逆变器馈电PMSM调速系统的电路结构及并联逆变器环流的等效电路模型,提出针对并联逆变器PMSM调速系统的移相空间矢量脉宽调制( SVPWM)技术和随机SVPWM技术,并通过在SVPWM中动态分配零矢量作用时间来抑制各逆变器模块间的环流。仿真和实验结果均验证了所提出的控制策略的有效性,采用移相SVPWM和随机SVPWM策略可改善电机电流的谐波性能,采用环流抑制环节后可以有效地消除电路中的环流。     

多电平双移30°永磁同步电机的矢量控制系统

为了进一步提高调速系统的容量,降低输出谐波和转矩脉动,将多电平逆变器与多相电机相结合,给出了五级十一电平级联型多电平逆变器驱动双移30°永磁同步电机的六相调速系统拓扑结构,分析了电压空间矢量在各正交空间的分布,研究了基于双级联型逆变器的四矢量空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法。基于Matlab的仿真将级联型多电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统与两电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统进行比较,前者的转矩、稳态电流等性能均优于后者,其稳态电流总谐波畸变率仅为2.68%。基于 DSP的实验表明级联型多电平逆变器输出波形接近正弦波,转矩脉动较小,稳态电流谐波含量低,达到了预期的控制效果,从而验证了本文所提方法的可行性。     

T型逆变器馈电开绕组永磁同步电机SVM策略

这里提出了一种T型逆变器馈电开绕组永磁同步电机空间矢量脉宽调制(SVM)策略。该系统兼具了开绕组拓扑结构和T型三电平逆变器各自的优点。该方法基于参考电压矢量解耦的思想,将得到的五电平逆变器矢量图重新解耦成两个T型三电平逆变器独立控制,降低了控制复杂性,且能彻底消除共母线拓扑中的零序电压。提出了单个T型三电平逆变器的SVM控制策略,利用参考电压矢量相邻的3个分电压矢量进行电压合成,能够简单有效地保持中点电位平衡。通过实验验证了所提调制策略的有效性。     

四开关逆变器供电永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动抑制

永磁同步电机直接转矩控制(PMSM DTC)系统的转矩脉动问题一直被广泛关注，特别是在四开关逆变器供电系统中，由于可用电压矢量减少，转矩脉动更加严重。空间矢量调制(SVM)是一种常用的消除电力谐波的调制技术，更可用于电机控制中转矩脉动的削减。该文针对四开关逆变器供电PMSM DTC系统的特殊性，采用了一种新型SVM方法，分析了等效零矢量模拟技术，将传统SVPWM调制中的劈零思想引入到空间矢量的合成上。仿真及实验结果验证了该新型SVM DTC方法大大减小了转矩脉动，且仍保持了DTC系统固有的快速转矩动态响应。     

多电平双Y移30°永磁同步电机的矢量控制系统

为了进一步提高调速系统的容量,降低输出谐波和转矩脉动,将多电平逆变器与多相电机相结合,给出了五级十一电平级联型多电平逆变器驱动双Y移30°永磁同步电机的六相调速系统拓扑结构,分析了电压空间矢量在各正交空间的分布,研究了基于双级联型逆变器的四矢量空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。基于Matlab的仿真将级联型多电平逆变器驱动的双Y移30°永磁同步电机矢量控制系统与两电平逆变器驱动的双Y移30°永磁同步电机矢量控制系统进行比较,前者的转矩、稳态电流等性能均优于后者,其稳态电流总谐波畸变率仅为2.68%。基于DSP的实验表明级联型多电平逆变器输出波形接近正弦波,转矩脉动较小,稳态电流谐波含量低,达到了预期的控制效果,从而验证了本文所提方法的可行性。     

双三相PMSM优化谐波电流注入MTPPC控制

为提高双三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统的输出转矩,设计了一种基于优化谐波电流注入的最大转矩峰值电流比(MTPPC)控制策略.在矢量空间解耦(VSD)模型中,通过引入两组正交的DQ1和DQ2参考系可简化控制器设计,在给定的峰值相电流下,通过在DQ2参考系中注入谐波电流可增加输出转矩,但注入的谐波电流也将产生小的直流转矩和谐波转矩.对此,推导了双三相PMSM的综合转矩模型,基于该模型分析了感应转矩分量,并引入到注入谐波电流的优化设计中.利用双三相PMSM驱动实验平台开展了实验测试,实验结果表明,测试电机的输出转矩可以增加10％以上,而转矩脉动可忽略不计.     

无零矢量作用的逆变器结构仿真研究

文章在原有三相两电平的逆变器结构的直流母线上增加了两个开关管,使得共模电压在零矢量作用时得到了消减。同时在MATLAB/Simulink中搭建三相永磁同步电机（PMSM）矢量控制的仿真模型,基于此模型研究了无零序矢量脉宽控制（NZPWM）减少共模电压幅值的控制策略。通过不改变传统空间矢量脉宽调制（SVM）策略,构建了一种逆变器的拓扑结构使得零序矢量作用时无共模电压产生。结合理论与仿真分析,并与SVM比较,结果表明,NZPWM能够有效抑制共模电压幅值,但是线电压的谐波含量有所增加,定子电流、转矩、转速出现大的波动,改变逆变器拓扑的方式比NZPWM更好的抑制共模电压幅值,输出线电压的谐波含量也未增加且电机的电流、转矩、转速特性也未发生改变,研究表明这种结构能有效抑制共模电压且保持原有输出性能不变。     

永磁同步电机有限集模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测直接转矩控制(DTC)转矩脉动大、功率元件开关频率不恒定等问题,将两电平逆变器的8个电压空间矢量作为有限控制集,应用到PMSM DTC中。设计考虑转矩误差、最大转矩电流比及电流约束的成本函数,利用成本函数来估算有限集合中各电压矢量的占空比,从而求得逆变器的最优电压矢量作为系统控制量。与传统模型预测控制方法相比,该方法的电流谐波和转矩脉动显著降低,且转矩动态性能也得到改善。仿真试验结果验证了所提出的控制方案有效性。     

非对称六相永磁同步电机的故障容错控制

针对由非对称六相永磁同步电机(PMSM)和T型中点钳位型(T-NPC)三电平变频器构成的电力传动系统的可靠运行问题,提出了一种新型复合容错控制策略。结合简化空间矢量调制(SVM)和直接转矩控制(DTC)形成了非对称六相PMSM的SVM-DTC控制方案,并设计了谐波电流抑制单元,同时获得了较好的电流谐波性能和快速动态响应。通过解析分析开路故障下各相定子磁链与定子电压之间的关系,设计了SVM-DTC方案下的开路故障容错控制策略。通过样机实验,验证了控制方案的效果。     

六相串联三相双永磁同步电机预测型直接转矩控制研究

基于开关矢量表的直接转矩控制(direct torque control,DTC)策略在多相驱动中存在开关矢量表规模庞大、开关矢量无法保持最优等缺陷。为此,利用零序电压为零的电压矢量在两台电机同步旋转坐标系中构建预测型直接转矩控制策略,实现两台电机电磁转矩精确解耦控制。为了进一步减小零序电流分量,采用零序电流闭环动态调整逆变器输出的零电压矢量与非零电压矢量21或42作用时间方法。实验结果表明,与基于开关矢量表直接转矩控制相比,所提预测型DTC驱动系统电磁转矩、电流脉动大幅度降低,零序电流被很好地控制在零附近。     

基于滑模和空间矢量调制的永磁同步电动机直接转矩控制

针对永磁同步电动机(IPMSM)的常规直接转矩控制(DTC)中存在的磁链转矩脉动大和开关频率不恒定等问题,在建立定子磁链坐标系下永磁同步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于滑模和空间矢量调制(SVM)的新型DTC方法,该方法利用转矩和磁链滑模控制器(SMC)替代常规DTC中的磁滞比较器和开关策略,再结合空间矢量调制方法控制逆变器运行。仿真和实验结果证明了这种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法可以有效地减小常规直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。     

永磁同步电机新型直接转矩控制系统设计

针对传统的直接转矩控制转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,在分析永磁同步电机数学模型的基础上,综合矢量控制的特点,提出一种基于空间矢量脉宽调制的新型直接转矩控制系统,用PI调节器取代滞环控制器,用空间矢量脉宽调制取代开关表.同时为了提高系统性能,模糊控制被应用于该系统.在Matlab环境下建立永磁同步电机新型直接转矩控制系统仿真模型并进行仿真研究,仿真结果证明了新型直接转矩控制系统设计可行有效,在提高系统响应速度的同时,能有效减小转矩和磁链的脉动,改善控制系统的性能.     

六相永磁同步电机SVM-DTC系统研究

基于多相电机和永磁同步电机的优点,多相永磁同步电机(PMSM)的研究受到越来越多学者的关注。为了解决永磁同步电机传统直接转矩控制中存在的转矩和磁链脉冲大的问题,该文以双Y移30°永磁同步电机为例,提出了基于空间电压调制(SVM)策略的直接转矩(DTC)控制。给出了系统的数学模型以及工作原理,分析了SVM-DTC的具体实现方法。在Matlab/simulink环境下,对电机的变载、变速运行进行了仿真分析,结果表明该方法能够可靠、有效的控制电机运行,且具有良好的静态和动态性能。     

基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制

为解决传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定、系统低速运行时难以精确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题,文中将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制中。用转矩和磁链2个滑模控制器来替代传统直接转矩控制中的2个滞环调节器,其输出实现空间电压矢量调制,保证了逆变器开关频率恒定。实验结果表明,这种新型控制策略能极大地减小传统直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动,有效地抑制高频噪声,实现逆变器开关频率恒定,同时仍保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的特征和对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声具有鲁棒性强的优点,有效地改善了系统的动、静态运行性能。     

基于模糊逻辑和重构电压矢量的双Y移30°PMSM直接转矩控制

对双Y移30°PMSM的数学模型和直接转矩控制系统进行了详细描述。针对双Y移30°PMSM直接转矩控制中转矩脉动和存在k=6m±1（m=1,3,5…）次谐波电流问题,提出一种基于模糊逻辑和重构电压矢量的双Y移30° PMSM直接转矩控制策略。首先,利用脉宽调制技术对逆变器输出的原始电压矢量进行重构,对Z1-Z2平面上的电压矢量进行优化,从而减小k=6m±1（m=1,3,5…）次谐波电流损耗;其次,为了能够充分利用重构的不同电压矢量对定子磁链和转矩产生的影响,构建了基于模糊逻辑的电压矢量选择控制器,用以替代传统的滞环比较器和开关表。仿真和实验结果证实提出方法的正确性和可行性。     

基于新型定子磁链观测器的直接转矩控制

文中提出一种基于转子位置的面贴式永磁同步电动机的定子磁链估计方法。该方法从转子的位置信息和定子电流预测定子的磁链。给出了磁链观测器的数学模型，并在空间矢量调制直接转矩控制（SVM-DTC）策略中对该磁链观测器与常规电压积分式观测器进行了比较研究。仿真与实验结果表明，采用该观测器的SVM-DTC可以在2％-100％额定转速内稳定运行，电流波形畸变小，转矩性能优越，而采用常规电压积分式观测器的SVM-DTC在转速低于15％额定转速已不能稳定运行。     

三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法

将空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制(DTC)相结合,并根据集中整距绕组的特点,提出了三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法.对3种实现三次谐波注入的五相感应电机的SVM-DTC方案进行比较,并通过仿真实验分别予以实现.实验表明,提出的优化控制方案不仅实现了基波和三次谐波电压的闭环控制,并且同时保证了基波和三次谐波磁链的相位关系恒定,能够达到气隙磁密波形为准方波的控制要求.     

三电平逆变器异步电动机直接转矩控制系统(I)--单一矢量法

三电平中点钳位逆变器(NPC)广泛应用于中压变频调速系统,具有对器件耐压要求低,输出谐波含量低,控制性能好等优点.其主要问题是如何避免中点电压的漂移,以及防止输出电压有过高的瞬时跳变.提出一种三电平异步电动机直接转矩控制(DTC)系统,即基于单一矢量的控制算法.该方法有效地控制了三电平逆变器的中点电压,并抑制了输出电压的跳变,从而满足了实际运行的要求.仿真结果表明,本文的方法在三电平逆变器供电的异步电动机上有效地实现了DTC系统,并能达到较好的控制性能.     

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.