一种改善PMSM动态性能的弱磁策略

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)在弱磁区电动工况下运行时动态性能不理想的问题,依据PMSM弱磁理论,研究了dq轴电流调节器对弱磁动态性能的影响,提出一种改善PMSM动态性能的弱磁策略.弱磁电流由q轴电流误差积分器和电压调节器共同作用获得.仿真和实验结果表明该策略抑制了q轴电流调节器的不利影响,改善了PMSM在弱磁区电动工况下的动态性能,同时具有抗积分饱和及弱磁控制的双重功能.     

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。     

基于梯度下降法的永磁同步电机单电流弱磁优化控制

针对目前的单电流弱磁控制方法无法实现内置式永磁同步电机高速区运行效率最优的问题,提出一种基于梯度下降的单电流弱磁优化控制方法。首先在分析单电流弱磁控制思想的基础上,根据电机运行点恒转矩方向在电流下降梯度上的投影关系,在线寻优修正交轴电压使其工作电流达到最小值,从而实现了系统效率的提升;同时证明了梯度下降方法在解决内置式永磁同步电机弱磁优化控制问题时结果的惟一性;最后分别搭建了基于Matlab/Simulink和d SPACE的仿真与试验平台,与现有弱磁优化方法的对比试验研究结果表明,该文提出的方法可提高内置式永磁同步电机高速区的运行效率,为系统的高效运行提供了有效途径。     

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。     

基于交轴电流补偿的内嵌式永磁同步电机深度弱磁控制

针对电动汽车用内嵌式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor, IPMSM)在深度弱磁区域电流、转矩振荡较大,电流调节器易饱和等问题,提出了一种负q轴电流补偿的电压反馈弱磁控制策略。首先介绍了传统电压反馈弱磁控制策略,分析了在深度弱磁区电流、转矩振荡的原因;然后结合最大转矩电压比控制,采用负q轴电流补偿的方法,降低了q轴电流环增益,且系统在深度弱磁区域的电流、转矩振荡得到了明显抑制,提高了系统的稳定性;同时对传统的MTPA控制和id=0控制与两种弱磁方法进行了稳态特性测试。最后通过实验证明了负q轴电流补偿法弱磁控制策略的可行性。     

内置式永磁同步电机滑模弱磁控制

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的电感和磁链参数随电流和温度变化对弱磁控制性能的影响问题,提出了一种基于滑模变结构控制的永磁同步电机弱磁控制策略。该控制策略在采用对电机参数不敏感的电压反馈弱磁结构的同时,提出了一种滑模弱磁控制调节器结构。通过对该控制器结构的理论分析推出其本质上是一个非线性变参数积分器。相较线性积分器结构,该控制器结构兼具较快的动态响应速度及较好的稳态性能。最后通过仿真和实验证明了所提控制策略的可行性和稳定性。     

内置式永磁同步电动机弱磁调速优化控制

从永磁同步电机(PMSM)的矢量控制出发,提出了一种PMSM弱磁优化控制方法。内置式永磁同步电机(IPMSM)相对表贴式永磁同步电机弱磁能力强,调速范围宽,以IPMSM为对象,对弱磁调速进行了仿真与优化。PMSM在基速以下采用最大转矩电流比的恒转矩控制,减小了电机损耗,提高了逆变器的效率,在基速以上采用恒功率调速。直轴电流去磁调速结合交轴电流去磁调速的弱磁控制方式,提高了PMSM的功率因数,扩展了调速范围。针对弱磁环节转速的波动问题,在传统PI控制上做出改进,提出了模糊自整定PI的控制方式,提高了PMSM弱磁调速的性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了该控制方法的可行性。     

内置式永磁同步电机新的深度弱磁策略*

将内置式永磁同步电机弱磁运行原理与电压空间矢量脉宽调制和MTPV控制原理相结合,提出了一种新的弱磁控制策略。在弱磁第一阶段,通过用电流调节器输出的参考电压与电压空间矢量脉冲调制后输出的极限电压之差对定子直轴电流进行调节,该控制方法充分利用了直流母线电压,并且能平滑过渡;在弱磁第二阶段,采用MTPV控制原理,并进行线性化处理,该控制方法与传统控制方法相比,解决了永磁同步电机的深度弱磁问题。两个阶段之间运用转折速度作为切换器的切换条件,实现弱磁一阶段到第二阶段的平滑过渡。仿真结果表明了所提的控制策略和算法都具有可行性和正确性。     

永磁同步电机弱磁失控机制及其应对策略研究

弱磁控制技术可以使永磁同步电机实现宽转速范围调速运行.深度弱磁时,如果电流调节器出现饱和,会导致电机失控甚至损坏.研究弱磁控制中电流失控的原因,指出应当对d轴电流准确限幅以防止系统失控.基于以上分析,提出了应对饱和失控现象的控制策略,经实验验证该控制策略可显著提高永磁同步电机的弱磁转速范围.     

反凸极永磁同步电机弱磁特性分析

提出一种新型反凸极永磁同步电机,利用转子永磁体分段磁桥和调整铁心为直轴磁通提供路径从而实现直轴电感大于交轴电感。低速运行时采取正值的直轴电流控制产生正值的磁阻转矩,同时正向电流可有效提高永磁体的工作点。高转速运行电机可以使用相对较小的直轴弱磁电流来削弱气隙磁通,实现弱磁升速,有效扩大电机的弱磁范围。建立新型反凸极永磁同步电机的直交轴磁路模型,分析新型反凸极永磁同步电机电磁转矩特性和弱磁特性,并进行有限元分析。理论分析结果与仿真计算分析结果相吻合,验证了反凸极永磁同步电机弱磁的有效性和可行性。     

基于模糊PI的永磁同步电机弱磁控制策略

设计了基于模糊PI的永磁同步电机弱磁控制策略,旨在解决永磁同步电机运行过程中转速超调量大、转矩 脉动大等问题,并结合单电流调节器弱磁法对系统进行弱磁扩速处理.该设计策略采用模糊PI控制算法、弱磁控制 与MTPA控制相结合,利用模糊PI控制算法优化MTPA 控制, 提高了系统的响应性能和抗干扰能力. 在MAT- LAB/Simulink中搭建了完善的数学模型,并通过仿真验证了该控制算法的有效性.     

改进的磁链观测器在永磁同步电机上的应用

针对传统磁链观测器易受电机参数影响的问题,提出了一种新型的磁链观测器。永磁同步电机由电流调节器驱动,电流调节器反映磁链偏差的积分项用来补偿电机电感和永磁磁链的变化。为避免永磁同步电机弱磁运行时发生过调制问题,采用了一种最小距离过调制策略。改进后的磁链观测器不仅在最大转矩电流比运行区,而且在弱磁运行区都有较好的观察性能。通过传统磁链观测器和改进后磁链观测器的比较实验,验证了该磁链观测器对电机参数变化具有较强的鲁棒性。     

永磁同步电机MTPA弱磁控制方法研究

针对永磁同步电机在升速阶段电流过大和高速阶段稳定性差的问题,在分析永磁同步电机弱磁原理的基础上,选用MTPA(最大转矩)弱磁控制策略,通过转矩控制达到减少升速时间的目标;利用修正电流值来控制弱磁从而实现增大调速范围.实验在PSCAD上建立仿真模型,通过对比永磁同步电机在不同运行阶段参数,结果验证了此方法的可行性和正确性.     

一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法

针对永磁同步电动机的宽调速范围应用和弱磁难问题,提出了一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法,该方法基于矢量控制原理,基速以下采用id=0控制,基速以上采用弱磁控制,利用电压外环调节器产生直轴电流参考值id*,不依赖于电机参数,易于数字化实现。提出电流反馈解耦控制方法,实现了d、q轴电流的完全解耦,提高了永磁同步电动机的控制性能。在5.5kW的内置式永磁同步电动机上进行了仿真,扩速倍数可达3倍,转速、转矩控制性能良好,验证了控制方法的有效性,对永磁同步电动机的宽调速范围应用具有实际意义。     

内埋式永磁同步电机的弱磁控制策略

针对内埋式永磁同步电机的弱磁控制,提出一种修正电流设定值的方法.该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算.电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到;设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定.通过实验验证了该控制策略的正确性和可行性,实验结果表明所提出的控制策略控制精确度高、响应速度快、鲁棒性好.     

变频空调驱动电机的弱磁控制

在研究内埋式永磁同步电机(IPMSM)无速度传感器控制策略的基础上,阐述了永磁同步电机弱磁控制的基本原理及弱磁扩速难的原因.运用龙贝格观测器估算电机转速,提出一种基于交轴电压的弱磁控制方法,利用交轴电压控制直轴电流,将交轴电压的期望值与反馈值作差,计算得到弱磁电流误差信号,对其进行PI运算得到弱磁电流。采用Matlab软件建立了系统仿真模型,验证了算法的正确性。针对1.5匹变频空调用永磁同步电机开发了基于STM32F103R8T6 ARM的弱磁控制系统实验平台,实验验证该控制算法可将变频空调压缩机驱动电机的可控频率提升至120Hz。     

电动汽车用永磁同步电机直接转矩弱磁控制

通过对电流限定轨迹、转速限定轨迹和负载角限定轨迹的介绍,阐述了电动汽车用埋入式永磁同步电机的弱磁控制过程,有效拓宽了永磁同步电机直接转矩控制系统的调速范围.由于永磁同步电机弱磁是通过电枢反应达到弱磁运行目的的,电枢反应对永磁同步电机的参数有着重要的影响,并且弱磁程度越高,电枢反应越大.因此考虑了永磁同步电机的电枢反应对于电机转子磁链和交直轴电感等参数的影响,对比了不考虑电枢反应时各控制轨迹及弱磁性能.通过MATLAB/SIMULINK实现了考虑电枢反应和不考虑电枢的永磁同步电机直接转矩控制的弱磁控制.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

电动汽车IPMSM单电流调节器弱磁控制技术

针对电动汽车IPMSM在弱磁扩速时交直轴电流强耦合的问题,采用单电流调节器的弱磁控制方式,通过选择开关对最大转矩电流比(MTPA)控制方式和弱磁控制方式在不同运行状态下进行切换。在弱磁控制中直轴电压指令由直轴电流调节器获得,交轴电压指令则根据直轴电压值通过调节器直接给出。该方法能够对电机直流电压充分利用,使电机工作在最优工作点。建立该控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果分析证明该方法的可行性。最后搭建以英飞凌TC 1782为主控芯片的电动汽车驱动控制系统平台,对所提的控制策略的实际应用能力进行验证。     

一种改进型超前角弱磁控制算法

针对表贴式永磁同步电机弱磁控制中随负载增大易产生的速度响应动态过程电流震荡,速度稳态误差和稳态时速度波动变大的问题,本文在分析传统超前角弱磁控制算法原理的基础上,将动态和稳态性能变差的原因分别归结于SVPWM逆变器电压输出能力不足和弱磁阶段的电压闭环控制,提出一种改进型超前角弱磁控制算法.此方法采用一种运算量小的SVPWM过调制算法,同时使用q轴电流误差闭环代替电压闭环的弱磁控制策略.实验结果表明,改进型超前角弱磁控制算法可以有效地减小动态过程的电流震荡,避免加载时的稳态速度下降,且稳态速度波动小,从而提高了表贴式永磁同步电机弱磁阶段的带载能力.     

永磁同步牵引电机高速运行时再生制动研究

列车为防止在中性区趴窝,一般以较高速度驶入中性区。为确保辅助系统在中性区不断电,牵引电机需在高速区快速由牵引工况转换为再生制动工况。这里分析了永磁同步牵引电机高速区弱磁控制原理,给出了基于负直轴电流补偿弱磁控制框图,研究了列车进出中性区时永磁同步牵引电机交直轴电流工作区域。基于负直轴电流补偿弱磁控制策略研究了同步旋转d,q坐标系前馈/反馈解耦比例积分(PI)电流调节器和d,q坐标系复矢量电流调节器的控制器在高速弱磁区的再生制动性能。理论分析和仿真结果验证了d,q坐标系复矢量电流调节器在高速弱磁区具有更优异的控制性能。