基于改进型有限控制集模型预测的永磁电机直接转矩控制

采用直接转矩控制的永磁同步电机驱动系统存在转矩脉动较大的问题。为了解决该问题,提出了一种基于改进型有限控制集预测的永磁电机直接转矩控制。新型控制策略结合使用了有限控制集模型预测控制和李亚普洛夫理论,以尽量减少转矩脉动。将两电平拓扑变频器的8个空间矢量作为一个有限控制集,用于控制永磁同步电机输出转矩,设计了一个综合考虑转矩误差、最大转矩电流比和电流限制的成本函数。和传统的有限控制集控制模型预测不同,新构建的成本函数采用了李亚普洛夫函数来估计每个电压空间矢量的占空比,同时引入了补偿实现了固定开关频率控制。最后通过对比试验验证了新型控制策略的有效性。     

感应电机无权重分配有限集模型预测控制设计

针对感应电机驱动系统采用有限集模型预测控制时权重系数整定复杂的问题,设计一种感应电机驱动系统的无权重分配优化有限集模型预测控制方案。新方案采用顺序级联预测控制形式,即对系统中的每个控制目标使用单独的成本函数优选开关状态,可在无权重系数设置的同时完成转矩和磁链预测控制。相对于传统方案,新有限集模型预测控制方案逻辑简单、易于实施,可规避与权重系数设置有关的所有问题。利用感应电机驱动系统测试平台开展了实验,实验结果验证了新方案可实现快速动态,控制性能较好。     

开关磁阻电机有限控制集预测转矩控制

针对开关磁阻电机传统直接转矩控制方法转矩脉动大和铜损耗大,并需要设定磁链参考值的问题,提出一种开关磁阻电机有限控制集预测转矩控制方法。首先建立开关磁阻电机离散预测模型,预测转矩未来值;其次提出一种转子扇区划分算法,有效减少了当前时刻候选开关矢量,降低了计算负担;最后通过目标函数在线评估直接选择最小化目标函的最优开关矢量作为控制输出。相对于直接转矩控制,该方法可以有效抑制转矩脉动,减小铜耗,并且该方法仅有一个转矩闭环,无需控制磁链,降低了算法复杂度,更易于硬件实现。与直接转矩控制的对比仿真和实验结果表明,所提出的有限控制集预测转矩控制相比直接转矩控制具有更好的转矩脉动抑制效果和更低的铜损耗。     

感应电机基于转矩预测控制方法研究

针对感应电机直接转矩控制在低速时存在转矩脉动大的缺点,将广义预测控制算法应用于感应电机的直接转矩控制系统中。该算法直接作用于直接转矩控制中的转速控制,不依赖于电机的具体模型,通过系统辨识与参数估计获得算法模型,具有在线辨识、滚动优化和对模型的要求不高等优点。给出感应电机的广义预测控制的控制律,并对该方法进行仿真及实验研究。结果表明,所提出的广义预测控制算法有效地减小了直接转矩控制在低速时的转矩脉动,且具有较好的动态响应特性。     

基于占空比调制的感应电机直接转矩控制与模型预测转矩控制研究

建立了感应电机直接转矩控制(DTC)系统、模型预测转矩控制(MPTC)系统、基于占空比调制的DTC和MPTC系统仿真模型,并对四种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明：控制性能上,基于占空比调制的MPTC>MPTC>基于占空比调制的DTC>DTC。通过转矩无差拍控制对电压矢量占空比优化调制,可有效减小转矩脉动,提高控制性能。     

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。     

基于反推原理感应电机直接转矩控制

为了实现感应电机高性能控制,克服运行过程参数摄动、不确定等问题的影响,应用反推原理设计的非线性控制器,考虑感应电机的铁损。并且通过李雅普诺夫理论证明控制器的整体稳定,采用电压空间矢量调制,应用于直接转矩控制系统。仿真结果表明,采用反推原理设计控制器能够使感应电机直接转矩控制达到很好的跟踪效果,具有推广意义。     

永磁感应电机直接功率控制

为了提高感应电机效率,研究一种高效永磁感应电机。在分析永磁感应电机结构和工作原理的基础上,采用同步旋转坐标系建立永磁感应电机的数学模型。对永磁感应电机的稳态功率特性进行深入分析,研究定子磁链在不同扇区时,电压矢量对电机有功功率与无功功率的影响,从而得到了适用于永磁感应电机直接功率控制的矢量开关表,提出适用于该电机的直接功率控制策略。最后通过仿真验证了所提控制方法的有效性与正确性。永磁感应电机直接功率控制以零无功功率为控制目标,在不影响有功功率输出的前提下,把无功功率限制在零附近波动,从而提高了电机运行的效率和功率因数。     

基于SVPWM五相感应电机直接转矩控制研究

针对感应电机直接转矩控制(DTC)采用开关表的滞环方法时,存在电流和转矩脉动等问题,提出在DTC中应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法。根据五相感应电机模型和DTC基本原理,推导出参考电压矢量。分析了五相逆变器的空间电压矢量,并从中选取出22个有效电压矢量,根据最近四矢量SVPWM算法,计算出第k扇区中工作电压矢量的作用时间。建立了基于双DSP控制的实验系统,实验结果表明,该方法减小了电流和转矩脉动,具有良好的稳态和动态性能。     

交流感应电机直接转矩控制

本文提出了一种新的感应电机直接转矩控制方法,与传统的感应电机直接转矩控制相比,它改善了转矩的动态响应性能,且控制系统更为简单。     

基于小波神经网络的感应电机直接转矩控制

为了改善感应电机传统直接转矩控制(DTC)的性能缺陷,特别是低速状态下定子磁链畸变、定子电流谐波大、电磁转矩脉动大的缺点,提出一种基于小波神经网络(WNN)的新型非线性自回归移动平均模型(NARMA)。该模型根据H.Akaike的最终预测误差(FPE)准则确定WNN模型中所需的最佳小波个数。小波神经网络有很强的自学习能力,经过训练可很好地识别DTC系统,基于WNN的NARMA速度控制器可代替PI控制器控制感应电机的转矩。理论分析和仿真表明,该方法是非常有效的。     

基于模糊神经网络的感应电机直接转矩控制

传统的直接转矩控制存在较大的转矩脉动。为了减小转矩脉动,提高控制性能,将模糊神经网络算法引入到直接转矩控制当中,设计了基于模糊神经网络的直接转矩控制系统。所采用的Takagi--Sugeno型模糊神经网络充分融合了模糊逻辑和神经网络两者的优点。在模糊神经网络的训练过程中,采用了一种最小二乘算法和BP算法相结合的混合算法进行学习,提高了学习速度。为了验证该算法有效性和可行性,在MATLAB／Simulink环境下建立了基于模糊神经网络的直接转矩控制系统仿真模型,进行了仿真研究。仿真结果表明采用Takagi—Sugeno型的模糊神经网络算法使直接转矩控制系统的转矩脉动明显变小,控制性能明显改善。     

两电机转矩同步系统有限集模型预测控制

首先分析了基于转矩跟随结构的两电机转矩同步控制系统,针对传统结构中同步误差开环控制的问题,通过推导同步误差变化率的影响因素,提出了一种基于统一预测模型的两电机转矩同步有限集模型预测控制策略。通过对两电机同步系统进行统一建模,将电机之间的q轴电流同步误差作为统一预测模型的一个状态变量,从预测控制的角度对同步误差实现闭环控制,使同步误差参与逆变器开关状态选择。最后,实验证明了所提控制策略能够实现系统的转矩同步控制。     

基于有限控制集模型预测控制的SAPF的研究

在并联型有源电力滤波器(SAPF)动态补偿电网谐波过程中,为了快速准确地跟踪并补偿谐波电流,对基于中点箝位三电平逆变器拓扑结构的SAPF进行了分析,提出一种有限控制集模型预测控制策略。首先通过重复预测器对负载电压和电流进行超前两拍的预测,在此基础上利用p-q理论计算出补偿电流超前两拍的参考值,然后根据参考电流值与补偿电流值之间的误差,运用有限控制集模型预测控制器进行反馈校正和滚动优化。仿真及实验结果表明:采用该控制策略的SAPF能有效降低电网电流的总谐波畸变率,具有很好的补偿效果和鲁棒性。     

五相感应电机直接转矩控制研究

在对五相感应电机直接转矩控制中空间电压矢量进行详细分析的基础上,给出了一套系统调速整体控制方案。在该控制系统中,磁链和转矩均是闭环控制,其值在一个微小的滞环内波动,稳态情况下,其指令值与实际值可认为相等。此时,定子电流空间矢量幅值是一定值,该值变化可认为是由定子电阻变化引起的,由此给出了一套简单、易于实施的定子电阻在线辨识算法。仿真结果表明,提出的控制方案在理论上和实际上是可行的。     

基于权重系数消除和有限控制集优化的双三相永磁容错电机快速预测直接转矩控制

为改善双三相永磁容错电机采用传统预测直接转矩控制(PDTC)时存在的权重系数整定困难、有限控制集元素数量多以及电压矢量滚动寻优时间长等问题,该文提出一种基于权重系数消除和有限控制集优化的快速PDTC.首先,根据无差拍直接转矩磁链控制思想,将评价函数中不同量纲的变量等效为相同量纲的电压矢量,消除了定子磁链权重系数;其次,基于永磁容错电机大电感的特点,提出仅选取零序电压为零的电压矢量或者所合成虚拟电压矢量作为有限控制集元素,不仅消除了零序权重系数,还将有限控制集中的元素从64个减少到19个,同时改善了零序电流的抑制效果;最后设计了一种可一次选出最优电压矢量的方法,避免了滚动寻优带来的计算负担.实验结果验证了所提PDTC的可行性和有效性.     

感应电机预测控制改进算法

针对反电势电机模型计算电流矢量导数时进行微分运算造成系统内部高频噪声放大的问题,提出一种感应电机预测控制改进算法。使用转子磁场坐标系下的电机模型代替反电势电机模型,进而在计算电流矢量的导数的过程中避免了微分运算,在计算过程中不会对系统内的高频噪声造成放大,减小了预测控制算法在选择最优开关状态时出错的几率,进而提高了系统的鲁棒性,使预测控制算法的控制性能得到进一步的提高。仿真结果验证了改进方法的可行性,同时对比原方法和改进方法的仿真结果可以发现在同样的条件下改进方法能够更好的抑制电流畸变,降低转矩波动。     

感应电机模型预测转矩控制优化控制研究

建立了感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统、模型预测转矩无差拍控制系统(MPTC-DB)和转矩无差拍模型预测控制(DB-MPTC)系统仿真模型,并对三种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:与MPTC相比,MPTC-DB可减小转矩脉动均方根误差(RMSE)26.92%;与MPTC-DB相比,DB-MPTC可减小转矩脉动(RMSE)66.93%,减小磁链脉动(RMSE)43.37%,控制性能最优。     

基于预测控制和占空比控制的感应电机DTC控制策略

对传统感应电机直接转矩控制的转矩脉动及磁链轨迹进行了分析,并在此基础上,提出一种预测控制算法与占空比控制技术相结合的新型控制方法以改善系统性能.该方法根据当前定子磁链偏差和转矩偏差计算出能补偿当前偏差的电压矢量,让其作用于下一个周期,使偏差刚好被消除.然后采用占空比控制技术确定所选的电压矢量与零矢量合成所得的有效电压矢量在采样周期内作用的时间.仿真结果表明该方法能有效减小转矩脉动,改善磁通轨迹.     

PWM-CSR有限控制集模型预测控制

针对电流型PWM整流器(PWM-CSR)传统控制方法计算量大、输入电流谐波含量大、采样频率高的问题,将有限控制集模型预测控制方法应用到PWM-CSR中,并引入"虚拟电阻"技术来减缓变换器前端LC滤波器引起的谐振。首先根据PWM-CSR拓扑结构建立其离散状态空间模型,然后分析PWM-CSR的开关函数组合(控制集)个数,选择使系统优化性能函数最小的开关函数组合作用于PWM-CSR,结合"虚拟电阻"减缓滤波器的谐振,改善输入电流波形。仿真和实验结果表明,该方法能有效降低网侧电流的总谐波畸变率,具有很好的鲁棒性和快速的动态响应。