基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电机直接转矩控制研究

设计了基于参考磁链电压空间矢量调制策略的永磁同步电动机直接转矩控制,用H调节器取代了常规直接转矩控制系统中的开关表和滞环控制器,在每一控制周期计算出参考磁链和估计磁链的偏差,选择相邻非零矢量和零矢量并精确计算出其作用时间.仿真结果表明,与常规永磁同步电机直接转矩控制相比,基于参考磁链电压空间矢量调制策略永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动显著减小;转矩和转速动态响应更快;具有更好的动、静态性能.     

直接转矩控制电励磁同步电机初始转子位置估计

针对电励磁同步电机直接转矩控制系统一般无定子端电压检测通道特点提出了一种估计初始转子位置角方法.要求在定子绕组三相短路和转子绕组通入正弦交流电流(或直流脉动电流)情况下利用系统中已有的电流传感器检测定子感应电流及转子电流.利用测得的定子电流和转子电流在初始转子位置估计坐标系中建立与位置角估计误差相关的误差函数,该函数值送到PI调节器输入端,稳态时PI输出稳定的初始转子位置角估计值.实验结果表明初始转子位置角(机械角)实际值与估计值线性度较好,估计误差最大值在士2°内,满足直接转矩控制系统起动要求;任意初始转子位置角情况下,系统均能以最大给定转矩快速起动.     

基于改进型磁链观测器直流励磁同步电机控制

定子磁链的准确观测和有效控制对提高直流励磁同步电机直接转矩控制系统的性能有着重要的意义,针对纯积分电压模型存在观测磁链偏差问题,提出一种基于磁链幅值平方和修正方法的定子磁链观测器,并对该观测器进行详细的分析.同时将简化三电平空间矢量调制算法引入到直接转矩控制中,实现转矩、磁链误差的精确补偿,并在此基础上提出三电平功率变...     

基于参考磁链矢量计算的PMSM直接转矩控制

为了减小传统直接转矩控制中较大的转矩和磁链波动,并使逆变器开关频率保持恒定,研究了一种基于参考磁链矢量计算的永磁同步电机直接转矩控制方法。从定子磁链矢量的变化所反映出的对转矩和磁链的控制作用考虑,对基于参考磁链矢量计算的直接转矩控制的原理和结构进行了详细地分析和论述。在此基础上,通过转矩方程局部线性化来获取转矩环的控制模型,在线性化过程中的误差进行分析的基础上,研究了转矩环PI控制器的参数设计方法。仿真和实验结果验证了所研究控制方法的可行性和有效性。     

低脉动转矩的永磁同步电机直接转矩控制系统的研究

介绍了永磁同步电动机直接转矩控制基本控制理论,对永磁同步电动机直接转矩控制做了探讨与研究。提出了采用零矢量的新型控制方案,降低了永磁同步电动机转矩的脉动。在理论分析的基础上利用MATLAB进行了仿真研究,仿真结果证实该控制方法的可行性,系统具有良好的动态性能。     

基于定子磁链自适应预测的PMSM直接转矩控制研究

针对永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩脉动问题,提出了一种新的基于定子磁链自适应预测的直接转矩控制方法.采用转子位置和定子电流预测下一控制周期定子的磁链,通过预测和估算定子磁链的偏差计算出下一个控制周期所施加的参考电压空间矢量;采用对称七段式SVM技术调制该电压,实现每个周期对磁链和转矩误差的补偿,从根本上抑制磁链和转矩的脉动.理论分析和仿真结果表明,该方法与传统直接转矩控制相比,能显著抑制磁链和转矩脉动,且具有良好的动静态性能.研究具有一定实际应用价值.     

永磁同步电机低脉动直接转矩控制建模与仿真

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中转矩脉动过大的问题,基于电机的电磁转矩和转矩角之间的函数关系,建立了一种新的永磁同步电动机直接转矩控制数学模型.该模型通过控制转矩角实现正圆形定子磁链矢量轨迹,有效地减小转矩脉动;通过将转矩角增量直接映射为三相逆变器电子开关的导通时间,避免了磁链工作扇区判别以及电压空间矢量调制(SVM)技术中复杂的数学和逻辑计算.采用Matlab进行软件仿真表明,上述算法可以实现圆形定子磁链矢量轨迹,1N·m输出转矩时的转矩脉动不超过0.5%,在抑制转矩脉动、改善电机转子的动态性能方面具有良好的效果.     

基于新型励磁控制的电励磁同步电机飞轮储能系统直接转矩控制

电励磁同步电机飞轮储能系统放电过程中,稳定输出直流侧电压、提高电机功率因数是系统的基本要求。稳定直流侧电压的关键在于电机定子磁链的控制。本文采用空间电压矢量调制型直接转矩控制方法,直接将定子磁链作为控制变量,实现了变速、变负载情况下直流侧电压的基本稳定。同时,提出一种新型转子励磁电流控制方法,该方法基于转子磁场定向,以控制电机定子电压与电流矢量反向为目标,实现电机单位功率因数发电运行,且对电机参数依赖性小。仿真及在平台上的试验结果表明,提出的方法有效减少了系统在变速、变负载情况下直流侧电压的跌落,提高了系统的动态响应,并使同步电机的功率因数达到0.97,有效提高了系统效率。     

基于磁链误差改进算法的PMSM直接转矩控制

针对永磁同步电动机DTC系统转矩脉动较大的问题,采用电压空间矢量调制技术,设计了一种基于磁链误差改进算法的直接转矩控制系统(改进型SVM-DTC系统),该方法由磁链误差计算单元计算定子磁链参考值与观测值之间的误差,通过空间电压矢量调制得到有效参考电压,从而输出逆变器控制信号。这样在一个开关周期内选择最合理的空间电压矢量来完全补偿电机转矩和定子磁链的观测值与参考值之间的误差,减小电磁转矩脉动。仿真结果表明,该方案既有效减小了电机转矩脉动,又保持了直接转矩控制快速动态响应的特性。     

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.     

Research on a direct torque control for an electrically excited synchronous motor drive with low ripple in flux and torque

The electrically excited synchronous motor (ESM) has typically small synchronous inductance values and quite low transient values because of the damper windings mounted on the rotor. Therefore, the torque and stator flux linkage ripples are high in the direct torque control (DTC) drive of the ESM with a torque and flux linkage hysteresis controller (basic DTC). A DTC scheme with space vector modulation (SVM) for the ESM was investigated in this paper. It is based on the compensation of the stator flux linkage vector error using the space vector modulation in order to decrease the torque and flux linkage ripples and produce fixed switching frequency under the principle that the torque is controlled by the torque angle in the ESM. Compared with the basic DTC, the results of the simulation and experiment show that the torque and flux linkage ripples are reduced, the maximum current value is decreased during the startup, and the current distortion is much smaller in the steady-state under the SVM-DTC. The field-weakening control is incorporated with the SVM-DTC successfully. __________ Translated from Proceedings of the Chinese Society for Electrical Engineering, 2006, 26(7): 152–157 [译自: 中国电机工程学报]     

间接矩阵变换器供电电励磁同步电动机DTC

直接型矩阵变换器具有无直流储能环节、输入与输出电流波形均为正弦波、能量双向流通、网侧功率因数可控等优点,但换流复杂.研究了一种间接矩阵变换器(IMC)供电电励磁同步电动机(ESM)直接转矩控制(DTC)系统,其整流级实现电网侧单位功率因数控制,逆变级实现转矩和磁链控制,采用逆变级插入零矢量方式实现前端整流级双向开关的换...     

直接转矩控制的感应电机转矩和磁链加权最优控制

本文针对直接转矩控制系统存在较大的转矩脉动问题,提出一种新的控制方法。该方法在传统直接转矩控制的基础上,引入一个磁链脉动和转矩脉动加权最优评价指标函数,使感应电机的磁链脉动和转矩脉动最小,从而提高系统的性能。仿真表明:该方案能有效地解决磁链和转矩的脉动问题。     

电励磁同步电机全阶磁链观测器设计

结合现代控制理论知识,提出了电励磁同步电机的全阶磁链观测模型.根据电励磁同步电机电压及磁链方程推导出其状态方程,并判断了状态方程的可控性及可观测性.根据状态方程设计了电励磁同步电机的全阶磁链观测器,推导出其系统矩阵,并确定了反馈矩阵.在MATLAB/Simulink平台上对整个系统做仿真研究,并对仿真结果进行分析,磁链在全速范围内能准确观测.     

异步电动机低转矩脉动直接转矩控制研究

针对异步电动机直接转矩控制中存在的转矩脉动问题,提出了一种基于多扇区的转矩脉动抑制策略.通过减小磁通在旋转过程中的空间角度,使磁通与电压矢量间的夹角趋向于连续,从而降低电压矢量步进式切换造成的脉振转矩,同时提取电压空间中的主矢量,以对称地改变定子磁通幅值并消除电流畸变引起的转矩脉动.仿真结果表明,该方案能有效降低异步电动机低速运行时的转矩脉动,提高直接转矩控制系统的响应特性.     

永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动抑制研究

针对直接转矩控制系统不合理转矩脉动问题,依据永磁同步电机直接转矩控制理论,提出了基于12定子磁链扇区和12电压矢量的控制策略,分析了不同电压矢量在不同定子磁链扇区内对转矩的作用,给出了不合理转矩脉动产生的原因,并提出了一种新颖的开关表.理论分析和仿真结果表明这种控制策略可以最大程度上减小不合理转矩脉动范围.     

永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动较大的问题,提出磁链和转矩无差拍控制。建立了基于定子磁链坐标系的永磁同步电机磁链与转矩变化量简化计算模型,验证了简化模型的可行性,给出了基于简化模型的磁链和转矩无差拍控制计算过程,并采用空间矢量调制技术(DB-SVM)与模型预测控制技术(DB-MPC)实现无差拍控制。为了降低开关频率,提出一种将空间矢量调制与模型预测控制相结合来实现无差拍控制的方法。仿真结果表明:该方法可在保证系统良好运行同时,有效降低开关损耗与转矩脉动。     

一种新型永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制系统

传统的转矩和磁链双滞环型永磁同步电动机直接转矩控制系统具有转矩脉动大、开关频率不恒定、运行噪音大等缺点。为此,基于滑模变结构理论及空间电压矢量调制技术,提出一种新型永磁同步电动机直接转矩控制策略。根据永磁同步电动机定子磁链定向坐标系中的数学模型及滑模变结构理论推导出定子磁链及转矩控制规律。实验结果显示新型直接转矩控制具有转矩动态响应迅速,稳态转矩脉动和磁链脉动低,电流波形光滑,驱动系统对参数变化不敏感。     

一种新型永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制系统

传统的转矩和磁链双滞环型永磁同步电动机直接转矩控制系统具有转矩脉动大、开关频率不恒定、运行噪音大等缺点.为此,论文基于滑模变结构理论及空间电压矢量调制技术,提出一种新型永磁同步电动机直接转矩控制策略.根据永磁同步电动机定子磁链定向坐标系中的数学模型及滑模变结构理论推导出定子磁链及转矩控制律.实验结果显示新型直接转矩控制...     

无速度传感器永磁同步电机直接力矩控制系统的研究

文章介绍了永磁同步电机直接力矩控制理论基础：电机电磁力矩的变化正比于定转子磁链之间夹角的变化。文章对永磁同步电机直接力矩控制作了研究探讨,采用无速度传感器方案,通过实验证实了该控制方案的可行性和系统具有优良的动静态性能。