基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法

针对传统内模控制方法不能兼顾系统跟随性、抗干扰性和鲁棒性的问题,提出了一种基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法。该方法基于永磁同步电机矢量控制系统,分析了系统实现稳定性和鲁棒性的条件,根据永磁同步电机矢量控制系统的稳定性和鲁棒性条件设计了反馈控制器、反馈滤波器和前馈控制器,从而实现分别对永磁同步电机矢量控制系统的跟随性、抗干扰性和鲁棒性三种性能的优化控制,提升永磁同步电机的控制性能。仿真和实验结果验证了基于三自由度内模控制的永磁同步电机矢量控制方法的正确性和有效性。     

永磁同步电机变频调速系统的内模控制

永磁同步电机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步电机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,实验结果验证了方法有效可行。     

基于单片机的永磁同步电机控制方法研究

在分析永磁同步电机数学模型和空间矢量控制算法的基础上,针对电机模型的多变量、非线性和强耦合等问题,采用空间矢量坐标变换法进行解耦。基于空间矢量控制策略,结合单片机和IRMCK201芯片,给出了永磁同步电机的控制方法,同时给出了硬件结构和软件框图并进行了实验验证。实验结果表明:永磁同步电机的空间矢量控制稳定可靠,控制系统设计合理,而且可实现永磁同步电机的快速响应和高准确度控制。     

永磁同步电机电流环改进内模解耦控制的研究

永磁同步电机采用矢量控制,实现了电流静态解耦,而动态耦合关系依然存在。传统的内模解耦控制器虽然在一定程度上实现了解耦,但由于只有1个可调参数,需要在解耦效果、响应速度及稳态误差之间折中选取,因此控制效果难以达到最佳。依据自由度原理,在保证内模解耦效果的基础上,引入2个内模电流调节因子,对内模解耦控制器进行改进。仿真结果表明,改进算法的鲁棒性强,且具有很好的电流解耦效果,消除了电流跟踪误差。     

基于单位矩阵的电动汽车永磁同步电机制动电流解耦技术研究

针对电动汽车永磁同步电机在制动状态下电流耦合问题,提出一种单位矩阵解耦控制算法以保证永磁同步电机制动时有良好的动态响应.在永磁同步电机数学模型的基础上设计了矩阵电流解耦控制器,将电流解耦控制器矩阵与永磁同步电机数学模型的乘积构成单位对角矩阵.通过矢量控制对所提算法和传统PI电流调节器进行仿真比较研究,仿真结果表明该算法能够有效解决电流环交直轴动态耦合问题,还可实现被控变量能1:1的快速准确跟踪控制变量,提高了系统制动过程中动态响应速度和准确性,最后搭建实验平台进行了验证.     

兆瓦级永磁直驱风力发电模拟实验系统设计

构建完备的永磁直驱风力发电模拟实验系统,并以此进行变流器与控制算法的实验研究,是开展风力发电变流器系统关键技术研究的必要与有效手段。为有效缩短实验系统开发周期,搭建了基于RT-Lab实时仿真系统的兆瓦级永磁直驱风力发电模拟实验系统,其主要包括脉宽调制整流器控制和六相永磁同步电机矢量控制两大部分。特别地,为实现六相永磁同步电机的完全解耦,提出了一种基于矢量空间解耦变换的同步旋转坐标变换矩阵,将基波电流分量与谐波电流分量实现解耦,同时转化为不同子空间的直流量。实验结果证明了该模拟实验系统的可行性和有效性。     

粘着控制中的交流永磁同步电机调速控制研究

交流永磁同步电机的模型参数辨识精度是影响电机矢量控制方法性能的关键.基于此,在交流永磁同步电机同步旋转坐标系的数学模型下,提出了一种交流永磁同步电机模型参数的辨识方法,采用直轴电流阶跃响应实验同时辨识定子电阻和直轴电感,脉冲电压实验检测交轴电感,速度驱动实验检测转子磁通.在电机模型参数辨识结果的基础上,讨论了基于矢量控制的交流永磁同步电机调速控制系统电流环和速度环的设计方法.在基于TMS320F2812 DSP的电力机车粘着控制实验平台上进行了实验研究.实验结果表明电机模型参数辨识方法的有效性,调速系统具有良好的动态和稳态性能.     

基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统

从永磁同步电机的定子磁链模型出发，应用精确线性化理论，实现永磁同步电机输入输出线性化与解耦。将永磁同步电机动态解耦成二阶线性转速子系统和一阶线性磁链子系统，结合磁链扇区判断方法和线性化解耦后的实际系统输入来确定目标空间电压矢量，实现了永磁同步电机调速系统的转速和磁链动态解耦控制。仿真和实验结果表明，基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统具有理想的速度跟踪性、良好的鲁棒性和低速性。     

小惯量永磁同步电机电流环内模动态解耦

针对小惯量永磁同步电机控制系统,电机机械时间常数小于电磁时间常数,电流环模型不能进行降阶处理以及无法动态解耦电流等问题,依据内模原理设计了考虑反电动势在内的小惯量永磁同步电机电流环内模控制器.该控制器调整参数简单,易于实现,且鲁棒性强,可以有效的实现转矩轴和励磁轴的电流解耦控制,能够克服反电动势带来的影响,尤其在加减速运动过程中,比传统的PID电流环控制具有更好的动态响应和跟踪性能,通过Matlab/Simulink仿真实验证明该方法的正确性和有效性.     

内模控制在电流调节器中的应用

在永磁同步电机(PMSM)的矢量控制中,电机的调速范围很宽时,电阻、电抗等参数对d、q轴电流的控制产生较大的误差,从而影响控制精度和动态响应速度。基于磁场定向的控制原理,提出了永磁同步电机电流调节器的内模控制(IMC)设计。用矩阵奇异值分析了IMC电流调节器的鲁棒性,并将其应用于永磁同步电机转子磁场定向的矢量控制中。对电流调节器的传递函数进行了仿真并用数字信号处理器(DSP)实现电机矢量控制的运行实验,实验表明,用IMC电流调节器实现的电机调速,能够获得良好的跟踪性能和较高的稳态精度。     

基于MRAS和SVPWM的无速度传感器永磁同步电动机控制研究

将模型参考自适应状态观测器和空间矢量脉宽凋制技术应用于永磁同步电机无速度传感器矢量控制中。根据永磁同步电机的数学模型,设计了一个模型参考自适应状态观测器用于估算电机转子速度,建立其自适应规律,并采用Popov理论对其稳定性进行了分析。系统采用空间矢量脉宽调制技术以减小转矩脉动,仿真结果表明,模型参考自适应状态观测器能够在较广速度范围内追踪转子实际位置,实现对转子转速的观测,从而实现了永磁同步电机的无速度传感器磁场定向控制。     

新型两相磁通切换型永磁电动机调速系统建模与仿真研究

基于Matlab/Simulink对一种新型结构的两相磁通切换型永磁(FSPM)电动机调速系统进行了仿真研究。首先分析8/6极FSPM电动机的工作原理和数学模型,之后引入了三相永磁同步电动机常用的矢量控制策略,从而建立了两相FSPM电机调速系统的稳态和动态仿真模型。仿真结果表明矢量控制算法对FSPM电机完全适用,为定子永磁型电动机调速系统的控制提供了新思路。     

一种基于开关次数最小的含零电压矢量永磁同步电机直接转矩控制开关表

介绍了永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)理论,研究了零电压矢量的作用。基于开关次数最小提出了选择零电压矢量的策略,给出了一种新型含零电压矢量开关表。仿真结果表明使用新型开关表PMSM DTC系统能正常驱动。与传统开关表相比,使用新型开关表DTC系统开关次数降低了近56%,进而降低了开关损耗。     

各向异性永磁同步电机低速控制策略

针对各向异性永磁同步电机(PMSM)无传感器控制时使用高频信号导致的转矩脉动、噪声和振动问题,设计了一种新型的各向异性PMSM无速度传感器控制策略。新方案具有较宽的速度控制范围,尤其是可以适用于低转速,且无需注入任何信号。新控制器基于改进型的反电动势观测器实现,消除了电机在发电模式下运行时传统观测器可能出现的不稳定。利用各向异性PMSM驱动试验平台对新型控制策略进行了测试。实验结果表明,新控制器的电机驱动控制性能较好,并在低速时保持系统正常运行。     

反馈线性化解耦的PMSM新型滑模控制方法

针对传统控制策略不能将永磁同步电机（PMSM）完全解耦的问题,介绍了一种以反馈线性化解耦为基础的新型滑模控制方法。首先运用微分运算和反馈线性化原理,把PMSM控制系统划分成两个相互独立的线性子系统,即转速子系统和电流子系统。其次考虑到系统鲁棒性差的问题,提出加入终端吸引子模型的新型滑模控制器。最后仿真结果表明,采用上述两种方法相结合的控制策略,可以提升系统控制精度、快速性和鲁棒性。     

永磁同步电机滑模调速系统新型趋近律控制

基于传统指数趋近律的滑模控制(SMC)系统在永磁同步电机(PMSM)调速系统中应用广泛。但是该算法在SMC系统做趋近运动时,存在明显抖振,控制精度无法应对复杂情况。为了抑制系统抖振,提高PMSM调速系统的动态和稳态性能,在传统指数趋近律的基础上引入加权积分型增益,提出了一种新型趋近律。加权积分型增益的引入使系统在滑动模态阶段滑模面函数和积分结果可以同步趋近于零,从而有效抑制系统抖振。依照所提出的新型趋近律,设计了速度控制器,并应用到PMSM矢量控制系统中。分别利用软件仿真和硬件试验与传统指数趋近律控制进行了比较,验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于RT-LAB半物理仿真平台的永磁同步电机控制及谐波抑制技术

硬件在环(HIL)仿真技术相较于传统的全离线仿真技术,是伺服控制领域、电传动系统设计中的一种全新的测试理念及仿真技术。本文介绍了RT-LAB半物理仿真平台的组成,以及永磁同步电机控制使用到的逆变控制策略和调制策略。采用的控制策略主要包括MTPA及弱磁控制,采用的调制策略主要包括SPWM方式及SHEPWM方式。利用RT-LAB半物理仿真平台搭建的永磁同步电机实时仿真平台,可以进行控制算法、调制算法的半物理仿真验证。同时,利用永磁同步电机角度补偿策略提出二次谐波抑制算法,并进行了半物理仿真验证。结果表明:加入二次谐波抑制算法后,中间直流母线电压二次谐波含量有明显降低,逆变器输出电流总谐波含量也有较大改善。     

基于新型积分自适应滑模控制策略的永磁同步电机控制

设计了一种永磁同步电机(PMSM)参数扰动和负载扰动的新型控制策略。通常PMSM控制是通过PI控制设计的,控制效果不佳,因此提出一种新型积分滑模控制(SMC)策略进行转速控制器设计。积分SMC具有较强的抗干扰性,不仅可以抑制控制系统的高频微分扰动,而且可以降低系统稳态误差,使控制更精确。设计趋近律函数对滑模控制器进行优化,使SMC参数自适应调节,提高系统响应速度。考虑到系统参数和负载扰动对控制性能的影响,将自抗扰环节引入SMC,提高了系统的抗扰性。最后通过仿真试验验证了控制系统良好的控制性能。     

永磁同步电机神经网络逆解耦控制研究

针对永磁同步电机的非线性、多变量、强耦合的特点,将神经网络与逆系统解耦方法相结合,并用于永磁同步电机的解耦控制.分析永磁同步电机的数学模型与解析逆模型,完成系统可逆性证明,将永磁同步电机与解析逆系统等效成两个伪线性子系统,构造神经网络逆系统,将永磁同步电机动态解耦为一阶线性磁链子系统与二阶线性转速子系统,利用两个PID控制器对伪线性子系统进行闭环控制器设计,实现系统转速与定子磁链动态解耦控制.利用dSPACE半物理仿真系统完成神经网络训练数据的采集与系统解耦控制实验.结果表明神经网络逆系统方法可以实现永磁同步电机的高新能控制,对负载扰动具有较强的鲁棒性.     

基于前馈补偿的钻机系统永磁电机预测控制

将永磁同步电机(PMSM)作为石油钻机系统的驱动设备时,针对快速响应和强鲁棒性的控制要求以及复杂工况下的外部扰动问题,提出了基于前馈补偿的石油钻机系统PMSM预测控制策略。在该方法中,对电机转速环采用以电机数学模型为基础的预测控制,以实现PMSM的快速响应和提高鲁棒性,并引入扩展状态观测器进行扰动前馈补偿。仿真结果表明:与电机转速PI控制和动态矩阵控制相比,该控制策略响应速度更快,超调量小,在负载干扰下转速波动小且能更快地恢复至稳定值。