基于换相重叠角实时变化的SRM转矩脉动抑制控制策略

开关磁阻电机因其特殊的双凸极结构及严重的非线性问题，会导致有很大的转矩脉动存在，严重限制了其应用范围。传统的转矩分配函数受转矩特性和电压限制等影响，在换相期间仍然存在较大的转矩脉动，并且在不同的速度段，受电流变化率及换相周期的影响，在换相重叠角固定时，其转矩脉动现象会更加明显。本文提出一种换相重叠角随转速实时变化的控制策略，通过检测电机运行过程中实际转矩过零点所对应的角度，计算出相对应的换相重叠角，并建立转矩负载-电机转速-换相重叠角之间的查值表，据此可以在不同负载下随着电机转速变化查询最合适的换相重叠角，使开关磁阻电机的转矩脉动最小。最后为了验证该策略的有效性与可行性，以一台3 kW、3相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真与实验验证，证明所提方法能够在较宽的速度范围内有效抑制开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于教与学算法的SRM转矩分配函数优化及控制研究

针对开关磁阻电机(SRM)换相阶段转矩脉动严重问题,提出基于教与学算法的转矩分配函数优化策略。以开通角、关断角、换相重叠角为寻优对象,输出转矩跟随参考转矩能力为评价指标,结合转矩分配函数与直接瞬时转矩控制,构成转矩闭环。为提升系统动态性能,转速环采用分数阶滑模控制方法,将其输出作为转矩环参考转矩。仿真实验结果表明,经教与学算法优化后,转矩可在相绕组换相阶段平滑过渡,且输出转矩脉动得到明显抑制;分数阶滑模较PI控制而言,系统转速迅速进入稳态,且上升过程无超调,有利于提升系统动态特性。     

基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究

转矩脉动是开关磁阻电机亟待解决的问题和研究难点之一,其限制了速度控制性能和位置测量精度的进一步提升。基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的理论研究已取得较大进步,但由于电机磁路的非线性,使得在实际应用中转矩很难准确反馈。本文根据电机的实际规格和尺寸,采用Maxwell3D计算出在不同转子位置和相电流下的转矩,建立了转矩-电流逆模型;通过合理地设置开通角、换相重叠角和关断角,简化了程序设计,抑制了反向制动转矩;进而根据转矩分配函数,采用电流闭环对转矩进行间接控制。仿真和实验结果证明了该方法可以有效地减小转矩脉动。     

一种高效率开关磁阻电机转矩脉动抑制方法

开关磁阻电机驱动系统(SRD)具有可靠性高、容错能力强等优点,但在运行过程中存在转矩脉动大的问题。针对此问题,该文研究了一种高效率开关磁阻电机(SRM)转矩脉动抑制方法。首先,基于SRM电感特性曲线构造一种简单的开通角选择函数,使SRM后一相在能跟踪转矩给定的同时避免相电流峰值过大。然后,根据前后两相的转矩电流比将换相区分为两个子区间,在相应子区间优先选择转矩电流比较大的相提供转矩,并在换相结束阶段提前关断前一相,避免较大的相电流进入负转矩区域,从而实现高效率转矩脉动抑制。最后,将该方法进行仿真以及硬件在环测试,结果验证了该方案的可行性。     

开关磁阻电机转矩脉动与铜耗最小化控制研究

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的双凸极结构导致其运行时产生很强的转矩脉动现象,根据SRM非饱和特性下电感与角度关系曲线,提出一种基于指数函数的SRM转矩脉动与铜耗最小化转矩分配综合控制方法,该方法综合转矩计算式和查表法将参考转矩直接转化为参考电流,避免了对转矩的测量。与正弦转矩分配控制进行比较分析,在电机工作效率方面验证了该控制系统性能的优越性;提出将转矩脉动抑制作为主要优化对象,抑制定子绕组换相电流作为次级条件,利用加权函数实现转矩脉动抑制与运行效率的优化平衡方案。以一台3 kw的12/8极开关磁阻电机为控制对象,建立控制系统仿真模型,验证了方案的有效性。     

电流型多相永磁同步电动机调速系统的换相转矩脉动

为了研究多相梯形波永磁同步电动机(以下简称TPMSM)的换流转矩脉动,基于Y-Y移30°电角度的六相TPMSM建立电流型调速系统的数学模型,给出了换流重叠角的计算公式,并利用仿真分析了换相超前角和换流重叠角之间的关系以及换相超前角和转矩脉动之间的关系.结果表明,减小换相超前角有利于减小转矩脉动,但是会增加换流重叠角,甚至导致换流失败.     

无刷直流电机换相转矩脉动减小及动态仿真

针对无刷直流电动机转矩脉动大的问题,提出了采用不同的PWM调制方式以及不同的重叠换相角减小换相电流所引起的转矩脉动,并运用Matlab/simulink软件对相应控制策略下的无刷直流电机进行了仿真。结果表明,增加PWM调制频率,选择合适的占空比和重叠换相角时可以使无刷直流电动机的换相转矩脉动减小。     

基于BUCK变换器的无刷直流电机转矩脉动抑制方法

分别对无刷直流电机(BLDCM)在传导区和换相区的转矩脉动进行全面的分析,提出在三相逆变桥入端加上前级BUCK变换器,通过单一直流母线电流的反馈闭环控制来抑制转矩脉动的方法.该方法在理论上彻底地消除了BLDCM在传导区内的转矩脉动,而且使得瞬间换向区间电流上升相与电流下降相的电流斜率平衡,从而有效地削弱了换相期间的转矩脉动.试验证明了此方法的有效性和可行性.     

重叠换相技术在四相无刷直流电动机中的应用研究

本文建立了四相无刷直流电动机的数学模型,分析此类电机转矩脉动的形成原因,采用重叠换相的控制方法来抑制转矩脉动,最后在Matlab/Simulink软件下搭建模型,对该方法的应用进行了系统仿真,仿真结果表明该方法在四相无刷直流电机中取得了很好的效果,通过调整重叠换相角能够有效的抑制转矩脉动。     

非换相期间无刷直流电机转矩脉动分析与抑制

无刷直流电机的转矩脉动是影响其性能的重要因素。该文针对非换相期间的转矩脉动进行了分析,重点研究了PWM_ON调制方式时的转矩脉动。PWM信号为"OFF"时续流引起的转矩脉动占主要部分,非导通相续流在一定程度上可以补偿PWM关断时造成的转矩脉动。同时,提出使用滞环电流控制方法,采用该方法可以抑制非换相期间转矩脉动。通过仿真分析和实验验证了该方法和传统方法的差异,证明了该方法在非换相期间抑制转矩脉动的有效性。     

无刷直流电机在脉宽调制下的转矩脉动抑制

分析无刷直流电机(BLDCM)稳态换相转矩脉动与转速的关系,确定换相时间与电枢电流及反电势之间的关系.分析脉宽调制(PWM)方式对三相六状态二二导通BLDCM控制系统的影响,提出了在PWM-ON-PWM(前30°和后30°进行PWM控制,中间60°保持恒通)方式下的转矩脉动补偿控制.该控制不但能够完全消除非换相期间由于关断相出现电流而引起的电磁转矩脉动,还能够完全补偿由于换相而引起的转矩脉动,实现电机在低速和高速时的无转矩脉动控制.     

基于电流预测控制的无刷直流电动机换相转矩脉动抑制

为解决无刷直流电动机(brushless DC motor,BLDCM)换相转矩脉动的问题,提出基于电流预测控制的换相转矩脉动抑制方法。首先分析换相转矩脉动产生的原理;然后采用电流预测控制同PWM_ON导通方式相结合的控制策略,在换相期间对开通相和关断相同时进行PWM调制,控制开通相的电流上升斜率和关断相的电流下降斜率相等,保证非换相的相电流保持恒定,从而减小换相转矩脉动;最后搭建了实验平台。实验表明,所提出的算法可在全速度范围内明显减小换相转矩脉动,验证了所采取策略的有效性。     

基于SEPIC变换器无刷直流电机转矩脉动的研究

为解决无刷直流电机(BLDCM)在换相过程中转矩脉动大的问题,提出了在三相逆变桥前端加上前级SEPIC变换器和开关选择电路,通过对单一逆变器输入电压进行控制来抑制转矩脉动的方法。该方法使得瞬间换相区间电流上升相与电流下降相的电流斜率平衡,从而有效减小换相期间的转矩脉动。在实验中使用基于TMS320LF2407A芯片且具有高可靠性和高灵敏性的DSP控制系统,通过实验证明了此方法的有效性和可行性。     

一种抑制无刷直流电机换相转矩脉动的预测电流控制策略

针对无刷直流电机存在换相转矩脉动的问题,提出一种抑制无刷直流电机换相转矩脉动的预测电流控制策略。文中首先基于无刷直流电机的数学模型分析了换相转矩脉动产生的原理;然后在电流预测控制策略的思想上结合重叠换相的方法,控制开通相和关断相的电流变化率相等,同时结合基于检测换相电流变化率的预测电流补偿方法,从而使非换相相电流保持不变,达到抑制换相转矩脉动的目的;最后通过仿真和实验验证了控制策略的可行性和有效性。     

基于改进型简化磁链法的开关磁阻电机无位置传感器速度控制

传统的简化磁链法需要以单相轮流导通和电流斩波控制为前提条件,其中单相轮流导通即在换相角处关断当前相的同时开通下一相的条件使系统的开通和关断角之间存在耦合,不利于在进行无位置传感器速度控制同时实现效率优化或转矩脉动最小化等要求。为此,本文提出了能够任意给定开通角且其与关断角无关的改进型简化磁链法,并以此搭建了开关磁阻电机(SRM)无位置传感器速度控制系统。所提方法仅需控制系统采取关断角固定和电流斩波控制方式,根据所提的改进型简化磁链法,能够确定关断角位置,并可估算出转速和任意时刻转子位置。最后,所提方法和利用该方法搭建的SRM无位置传感器速度控制系统,通过DSP驱动实验,证明了其有效性。     

一种永磁无刷直流电动舵机四象限控制

分析了无刷直流电机(BLDCM)相电流和转矩的关系,得到了控制相电流就可以控制转矩的结论。在此基础上,提出了一种新型的无刷直流电动舵机四象限控制方法,该方法根据不同的转子位置计算反馈电流,并将反馈电流与给定电流滞环比较得到正/反转信号,通过该信号调节相电流以达到控制转矩的目的。本文还分析了BLDCM的换相转矩脉动,得到电机低速运行时,令2α=αt就可以保持非换相电流不变、消除换相转矩脉动的结论;在此基础上,指出了该四象限控制方法通过对相电流的控制能够减小电机低速换相转矩脉动。仿真和实验验证了该四象限方法能够实时、有效地控制相电流,减小电机低速运行时非换相电流的脉动,同时也能够满足系统的动态性能指标。     

抑制BLDCM换相转矩脉动的超前换相控制策略

为了抑制无刷直流电机的换相转矩脉动,该论文从引起换相转矩脉动的主要原因——电流滞后入手,提出了一种新颖的超前换相的电机控制策略。该策略是通过让电机提前一段时间进入换相状态并且在换相过程对三相电压同时进行PWM调制来实现的。根据所提出的换相策略详细分析了换相过程中的不同阶段的电流流向,理论上推导了电机提前换相时间的解析式。通过实验给出了在不同转速和负载下运用所提方法进行换相的电流波形,将其与传统的换相方法比较,分析两者电流在换相期间的波动值。实验结果表明传统换相方法的电流波动值远远高于该论文提出的方法的电流波动值,验证了这种方法在抑制换相转矩脉动上的有效性。     

无刷直流电机换相电流脉动控制策略研究

传统的无刷直流电机双闭环系统发生换相时,开通相和关断相的电流变化率不一致,会导致非换相电流脉动,从而引起电磁转矩波动。为改善换相期间出现的电流脉动现象,提出了采用重叠换相法结合换相区非换相相恒导通,开通相和关断相分别进行PWM调制的三相电流控制策略。通过数学模型推导出了换相区各占空比和换相时间的计算方法,并通过实验验证了所提方法的正确性和有效性。     

磁链与电流自适应补偿的开关磁阻电机TSF的抑制转矩脉动控制

转矩分配策略是目前抑制开关磁阻电机(SRM)转矩脉动的主要控制策略之一,通过对各相电流的控制,保证各相瞬时转矩之和为恒定值,以达到减小转矩脉动的目的。由于传统转矩分配控制采用SRM的线性模型,所设计的参考电流与理想的分配电流存在偏差,因而难以达到理想的控制效果。该文提出了一种磁链与电流自适应补偿的TSF优化方案,在传统转矩分配控制基础上,引入有限差分扩展卡尔曼滤波(FDEKF)预估磁链,间接补偿电流和柔性神经网络(FNN)自适应PID直接补偿电流,优化得到恒转矩下的较理想的参考电流波形,间接达到减小转矩脉动的目的。仿真结果验证了该文提出的控制策略可以有效抑制转矩脉动,控制效果明显改善。     

开关磁阻电机固定频率预测电流控制策略

针对开关磁阻电机(SRM)传统电流斩波控制(CCC)开关频率不固定、电流跟踪效果差的问题,提出了一种固定频率的无差拍预测电流控制(DPCC)算法。基于对SRM静态电磁特性的精确解析拟合,建立SRM离散预测模型。为了减小转矩脉动,利用无差拍理论实时计算下一时刻所需电压,实现对电机参考电流的精确跟踪。为进一步提高效率,采用新型转矩分配函数代替传统线性转矩分配函数。基于试验样机测试数据,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对所提出的算法进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的固定频率DPCC方法相比传统CCC方法,具有更小的电流跟踪误差,并且能够有效减小SRM的转矩脉动,提高系统效率。