Fuzzy logic controller and cascade inverter for direct torque control of IM

In this paper, a five-level cascaded H-bridge multilevel inverters topology is applied on induction motor control known as direct torque control (DTC) strategy. More inverter states can be generated by a five-level inverter which improves voltage selection capability. This paper also introduces two different control methods to select the appropriate output voltage vector for reducing the torque and flux error to zero. The first is based on the conventional DTC scheme using a pair of hysteresis comparators and look up table to select the output voltage vector for controlling the torque and flux. The second is based on a new fuzzy logic controller using Sugeno as the inference method to select the output voltage vector by replacing the hysteresis comparators and lookup table in the conventional DTC, to which the results show more reduction in torque ripple and feasibility of smooth stator current. By using Matlab/Simulink, it is verified that using five-level inverter in DTC drive can reduce the torque ripple in comparison with conventional DTC, and further torque ripple reduction is obtained by applying fuzzy logic controller. The simulation results have also verified that using a fuzzy controller instead of a hysteresis controller has resulted in reduction in the flux ripples significantly as well as reduces the total harmonic distortion of the stator current to below 4 %.     

一种新的异步电机直接转矩控制算法研究

给出一种新的异步电动机直接转矩控制算法．该算法通过计算定子磁链矢量增量，使得给定转矩与实际转矩的差值以及给定磁链与实际磁链的差值趋向于零．算法的实现运用了线性化的方法，在一个极小的采样周期内，计算出转矩增量和磁通增量，以此推导出所需的定子磁链增量角与转矩增量及磁通增量两者之间的线性方程，进一步导出所需的定子电压矢量，并确定新的定子磁链位置．该算法不需要进行三角函数和坐标变换计算，易于实现．最后通过Matlab／Simulink仿真验证了该算法的有效性．     

无刷双馈电机滑模变结构直接转矩控制

针对无刷双馈电机直接转矩控制系统磁链和转矩脉动大的问题,引入滑模变结构控制策略.以转矩和磁链两个滑模控制器来代替传统直接转矩控制中的两个滞环控制器,电压矢量开关的输出采用空间电压矢量PWM调制的方法,保证了逆变器开关频率恒定,应用指数趋近率方法设计滑模控制器,由Lyapunov方法求得相应的滑模变结构控制律,建立了MATLAB/Simulink环境下直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果表明,新型控制方案能有效减小转矩脉动,改善定子磁链和电流波形,同时仍可保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的优点,提高系统的稳定性和鲁棒性.     

感应电机二阶滑模次优算法定子磁链观测器设计

提出了基于二阶滑模次优算法的感应电机定子磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中.本文设计的磁链观测器,通过准确的跟踪电流及其变化率,从而实现对转子磁链的准确估算,然后利用转子磁链与定子磁链的关系,估算出定子磁链.由于本文设计的定子磁链观测器是一个多输入多输出(MIMO)系统,稳定性分析非常复杂,为此将磁链估算误差的微分看作扰动处理,从而将MIMO的观测器模型分解成两个独立的单输入单输出(SISO)系统,简化了稳定性分析.将该观测器用于感应电机直接转矩控制中,达到了很好的控制效果.仿真和实验验证了该方法的有效性.     

基于SVPWM的感应电机直接转矩控制系统的研究

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,提出了一种基于SVPWM技术的新型直接转矩控制系统,并利用MATLAB/SIMULINK仿真软件建立了系统模型。系统采用PI控制器调节磁链和转矩,可以得到能够准确补偿磁链和转矩的参考电压矢量。逆变器的开关状态由SVPWM控制,可以保持逆变器开关频率恒定。实验结果表明该设计是正确的,并能有效的减小磁链和转矩脉动,保持开关频率固定,改善控制系统的性能。     

New direct torque neuro-fuzzy control based SVM-three level inverter-fed induction motor

In this paper, a novel direct torque neuro-fuzzy control (DTCNF) scheme combining with space voltage modulation (SVM) technique of a three levels inverter is presented. Using neuro-fuzzy technique, the reference space voltage vector can be obtained dynamically in terms of torque error, stator flux error and the angle of stator flux. Compared with conventional direct torque control (C_DTC), in this new technique, the ripples of both torque and flux are reduced remarkable, and switching frequency is maintained constant. Simulation results verify the validity of the proposed method.     

一种改进的异步电动机直接转矩控制方法

针对传统异步电动机直接转矩控制方法转矩及磁链脉动大、开关频率不固定的缺点,提出了一种改进的异步电动机空间矢量调制直接转矩控制方法。该方法通过转矩角闭环控制实现定子磁链幅值和相角的解耦,从而获得参考电压空间矢量,实现对磁链误差和转矩误差的控制。仿真结果表明,该方法有效地克服了传统直接转矩控制方法的缺陷,获得了良好的动态响应性能。     

Research on motor control and simulation based on PID and Internet of Things system

A motor application consists of a Single Phase Induction Motor, and it has single-phase winding, which is winding on the stator of the motor and a winding placed on the rotor. A pulsating magnetic field is produced when a phase supply energizes the single-phase induction motor's stator winding shown below. In the existing method, DTC (Direct Torque Control) is based on converting alternating source and fed to the desired source motor low efficiency and high speed. So in this proposed method, Induction Motor Using Proportional-Integral-Derivative (PID) and IOT (Internet of Thing) for Inverter based achieving an efficiency output voltage or with the lowest amount of ripple content, the high switching frequency. Proportional Integral Derivative (PID) is an emerging technique for controlling PWM (Pulse Width Modulation) Inverter-Fed Induction Motor (IM) drives. The precise and quick inspection of the IM (Induction Motor) flux and torque without calling for complex control algorithms. In principle, moreover, it requires only the knowledge of the stator resistance. The application reviews an IM (Induction Motor) essential operation and a PWM (Pulse Width Modulation) inverter using the space vector theory. The IOT (Internet of Thing) control is a monitoring application of a Checking and controlling compliance and boundary is essential in many applications. The reliable functionality Policies available for equivalents and handles Observing different boundaries and three control.     

一种用于PWM整流器NPB控制的混合式SVPWM方法

研究了三电平PWM整流器优化设计问题,由于直流侧中点电压不平衡,引起输出波形质量不好,系统不稳定.为了解决中点平衡问题,分析了造成中点电压不平衡的原因以及小矢量对中点电压的影响.针对小矢量引起中点电压不平衡,提出了一种基于9段式与7段式混合调制的矢量调制方法.最后采用MATLAB软件搭建模型,对中点平衡算法进行仿真,实验结果验证了该算法对中点电压平衡控制的有效性.     

基于U—N模型的三电平异步电机直接转矩控制的仿真研究

构建了基于二极管钳位式三电平逆变器的直接转矩控制仿真系统。针对直接转矩控制系统存在的转矩脉动、中点电位平衡控制和电压跳变等问题,提出优化的三电平矢量选择方法。为了解决U—I和I-N磁链观测模型易受定转子参数和转子角速度精确度的影响,该系统采用了全速度范围的U—N模型,提高了定子磁链观测的精确度。最后通过Simulink仿真验证了该模型的正确性和该算法的可行性。     

Adaptive steering‐based HDTC algorithm for PMSM

This paper introduces sensorless hysteresis direct torque control for permanent magnet synchronous motors to provide a reduced torque pulsation profile, which leads to a smaller mechanical vibration. The suggested algorithm utilizes the principle of vehicle steering, which continuously fixes the direction of the vehicle in the track. Moreover, the algorithm efficiently employs the output of torque and the output of flux error controllers used in basic hysteresis direct torque control to select two nonzero adjacent vectors. The initial switching time for the selected vectors is determined by a function that considers the absolute magnitude of the torque error and the magnitude of the flux error in addition to the space angle position of the stator flux. To reduce the processing time in the control signal flow, a suggested structure for switching the initial time of the selected vectors is developed. The final switching time of the vectors is adaptively adjusted according to the minimum required stator voltage to drive the load and according to the stored rotor energy that arises due to the inertia of the mechanical load connected to the motor shaft. The simulation results along with the experimental results show a fast dynamic response of torque, relatively reduced torque ripples, and reduced current harmonics compared to the basic hysteresis direct torque control.     

永磁同步电机模型预测转矩控制简化控制策略

传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)遍历逆变器生成的全部7个电压矢量, 计算负担较大.当转矩误差较小时, 零电压矢量利用率较高, 则可当转矩误差位于阈值范围, 电机系统直接输出零电压矢量, 否则,依然遍历7个电压矢量, 并给出阈值确定方法. 基于上述策略, 本文增加了6个定子磁链扇区位置约束, 将转矩误差大于阈值时的备选电压矢量降至4个, 并增加磁链扇区数目至12个和磁链误差约束, 进一步减小备选电压矢量. 仿真结果表明, 提出的3种简化策略控制下, 永磁同步电机系统运行正常, 控制性能与传统模型预测转矩控制基本相当,平均开关频率分别降低至77.48%, 77.09%和76.12%, 平均遍历电压矢量个数分别降低至58.29%, 32.86%和29.14%.实时性实验结果表明运行时间分别减小至57.70%, 32.96%和29.48%.     

基于滤波补偿和自适应观测的直接转矩控制

直接转矩控制(DTC)是继矢量控制技术后发展起来的一种新型的交流调速控制方法,但其在低速运行时存在较大的电流、转矩脉动,为了改善直接转矩控制系统的低速性能,提出一种新型的定子磁链低通滤波补偿和转速自适应观测相结合的直接转矩控制方法.该方法提高了定子磁链和转子转速的观测精度,改善了直接转矩控制系统的动静态性能.仿真和实验...     

直接转矩控制系统的稳定性问题和鲁棒控制器设计

直接转矩控制(DTC)系统的设计不依赖于感应电机的转子参数,但它的低速性能不好.研究发现,即使定子电阻测量得足够准确,根据定子磁链的电压电流模型设计的经典DTC系统的低速性能仍得不到改善.理论分析说明了这些问题存在的必然性,指出了DTC系统在转矩控制和稳定性之间存在的矛盾,给出了一种鲁棒控制器的设计方案.该方案同时使用了定子电阻和定子磁链的电流模型,当定子电阻和磁链模型出现误差时,表现出了好的鲁棒性.实验结果验证了系统的性能.     

PMSM-DTC与SVM-PMSM-DTC仿真对比

针对传统PMSM-DTC存在的定子磁链以及转矩脉动问题,将空间矢量调制技术同永磁同步电机直接转矩控制相结合。在Matlab/Simulink以及SimPower System环境下,搭建传统PMSM-DTC仿真系统,同时设计并搭建SVM模块,将其应用于PMSM-DTC系统中。最终仿真结果表明,SVM可以明显的改善定子磁链以及减少转矩脉动。     

基于DSP的全速度范围开关磁阻电动机无位置传感器控制

传统的开关磁阻电动机(SRM)调速系统中的位置传感器导致系统结构复杂度加大、成本提高、可靠性降低等。针对该问题,文章提出了激励脉冲法和改进的简化磁链法相结合的新型无位置传感器控制方案,即静止与接近零速度时采用激励脉冲法,中高速时采用改进的简化磁链法。采用TMS320F2812 DSP对12/8极SRM的实验结果证实了该方案的有效性和可行性,SRM转矩脉动小,启动转矩大,动态特性好,适用于工业现场全速度范围。     

中点箝位式三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法的研究

提出了一种具有中点电位平衡控制的三电平逆变器空间矢量脉宽调制方法.中点电位的平衡控制只需检测中点电流方向和电容电压,而通过调整冗余小矢量对的作用时间来实现.详细阐述了参考电压矢量位置的确定,电压矢量作用时间的计算,开关顺序的选择,电压空间矢量对三电平逆变器中点电位波动的影响和中点电位的控制规则.仿真结果证明了这种空间矢量脉宽调制方法的有效性.     

永磁容错游标轮缘推进电机改进模型预测转矩控制

为提高永磁容错游标轮缘推进电机(FTPMV-RDM)在正常状态和一相开路故障状态下的控制性能, 本文提出了一种基于电压矢量预选的改进模型预测转矩(MPTC)控制方法. 针对六相独立H桥逆变器提供的备选电压矢量数量多导致MPTC系统计算量大的问题, 首先, 采用直接转矩控制中利用转矩、磁链误差及定子磁链位置信息确定预选电压矢量, 减少MPTC系统中电压矢量的枚举次数. 然后, 利用价值函数进行二次筛选得到最优电压矢量. 为了实现开路故障下的容错控制, 提出了一种更换备选电压矢量表的开路故障容错控制策略. 实验结果表明, 基于电压矢量预选的FTPMV-RDM模型, 本文预测转矩控制算法能够在无故障和一相开路故障下抑制电流畸变, 进而有效降低转矩和磁链脉动.     

基于DSP的自适应速度辨识直接转矩控制系统研究

异步电机直接转矩控制能产生快速且良好的鲁棒性响应,采用自适应磁链观测器,取代传统的积分器,构造了新型的速度估计器,并结合模糊控制器,实现对定子磁链准确观测和系统无速度传感器运行状态。基于DSP(TMS320LF2407A)核心芯片建立数字化控制系统。仿真与实验表明,该系统对电机定子磁链的观测精度高,转速估算准确,尤其在低速下能保持很高的性能。     

基于三电平逆变器的直接转矩控制研究

研究异步电动机直接转矩控制调速系统的基本组成和工作原理,提出三电平逆变器的直接转矩控制的方案。直接转矩控制系统采用结构简单,受参数影响小的u—i模型作为磁链观测模型,提高了定子磁链观测的精确度。通过MATLAB／SIMULINK构建仿真模型,结果表明DTC系统具有动态响应速度快、精度高、易于实现等特点,仿真实验验证在该模型下的三电平逆变器直接转矩控制有良好动静态性能。