具备恒转矩特性的PMSM驱动系统功率匹配方法

针对传统功率匹配方法中存在的转矩脉动问题,提出一种具备恒转矩特性的永磁同步电机(PMSM)驱动系统功率匹配方法。该方法利用PMSM无功功率特性,在不影响输出机械功率特性的基础上,实现整流、逆变侧功率的有效平衡。通过在定子无功电流上叠加一个高频正弦小信号,实现逆变、整流侧功率匹配,同时高频无功分量的注入并未对PMSM转矩输出造成影响。为了求解电流分配时的高阶、复杂方程,迭代搜索算法的使用保证了方程的可求解性。最后,搭建了一台35 kW的PMSM调速系统实验样机,对所提恒转矩功率平衡方法进行实验分析。结果表明,在该方法下PMSM系统可实现功率平衡和转矩恒定两项指标的综合控制,有效降低了系统对直流母线电容的选型要求,降低了PMSM调速系统的整体体积和设计成本。     

基于DSP的永磁同步电机控制系统硬件设计

以小功率永磁同步电机(PMSM)为研究对象,结合数字信号处理器TMS320F2812功能特点,给出了一套PMSM驱动控制系统硬件设计方案。详细阐述了功率驱动主电路、反馈信号检测电路以及供电电路的设计,介绍了主要元器件选型和参数计算方法。基于设计的硬件平台,对PMSM调速控制系统进行了测试。试验结果表明,所设计的控制系统硬件设计可靠、性能稳定、控制精度高。     

基于TMS320F2812永磁同步电动机系统设计

详述了TMS320F2812的性能特点，给出一种基于TMS320F2812和智能功率模块（IPM）实现永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统的方案；阐述了矢量控制原理及控制策略，讨论了系统的硬件组成和软件设计方法。该PMSM矢量控制系统有广泛的应用范围。     

基于重复控制的单相整流驱动系统高功率因数实现方法

针对传统单相不控整流供电的调速系统存在的网侧功率因数低、畸变严重以及电机转矩脉动问题,本文提出一种基础重复控制的永磁同步电机(PMSM)驱动系统高功率因数实现方法,该方法拟实现以下目标:1)调节PMSM转速;2)优化网侧电流品质;3)提高网侧功率因数。分析了母线电压波动有效值与网侧功率因数之间的关系,得出降低母线支撑电容与网侧电流的内在联系,进而推导出整流侧功率、支撑电容功率和逆变侧功率的关系函数。此外,为了满足逆变侧功率随网侧电压二倍频周期性波动,引入重复控制器实现对正弦周期性内环q轴电流的高精度跟踪。最后,基于双15 kW的PMSM对拖调速系统实验平台进行实验验证与分析。结果表明,所提方法可实现驱动系统的三大控制目标,同时降低母线支撑电容可降低驱动系统成本和压缩体积。     

基于滑模控制的光伏发电MPPT控制

为了快速进行最大功率点跟踪控制,提高太阳电池输出效率,将滑模控制应用在光伏系统最大功率点跟踪控制中,设计了基于光伏MPPT控制的滑模控制器。搭建太阳电池组件模型及Boost变换器和滑模MPPT控制模型,并在MATLAB仿真环境下进行了仿真,结果表明采用滑模MPPT控制可以快速地实现光伏系统的最大功率点跟踪控制,缩短系统调整时间,减小超调量与稳态误差。     

基于DSP的永磁同步电机伺服控制系统设计

目前,在数控机床、自动化生产线、工业机器人等小功率应用场合,以永磁同步电机(PMSM)为控制对象的全数字交流伺服系统正逐步取代直流伺服系统。介绍了PMSM的数学模型和磁场定向控制原理,并以TMS320F2808型DSP为核心,结合伺服控制特点,设计了一套功能完善、实时性好的PMSM交流伺服系统。实验结果表明电流环响应迅速、速度和位置闭环控制无稳态误差,证明所设计的硬件系统工作可靠,控制速度快。     

基于DSP的光伏MPPT控制板设计

介绍了光伏电池最大功率点跟踪的原理;针对常规扰动观察法在跟踪到最大功率点后存在功率震荡的问题,提出了一种记忆历史控制量的策略,利用DSP的存储功能记录当前时刻和上一时刻的控制量及其对应的输出功率,从而利用最大输出功率对应的控制量进行控制,彻底解决扰动观察法在最大功率点的功率震荡问题。硬件部分包括两路交错并联Boost升压电路、驱动电路和采样电路的设计;软件部分基于TM320F28335进行了代码开发。实验结果表明该装置及算法能较准确地跟踪到最大功率点,且光伏电池最大功率输出时无震荡,验证了所设计装置的可行性。     

提高永磁同步电动机恒功率调速比的有效方法

为了研制开发宽调速的永磁同步电动机 (PMSM )机床电主轴系统 ,根据对永磁同步电动机的电流控制策略的分析研究 ,提出了恒功率运行区域的电流相位补偿方法 ,有效地拓宽了恒功率调速比。本文使用DSP (数字信号处理器 )与硬件的电流控制器结合 ,设计、开发出一种结构可靠、控制性能良好 ,具有宽调速范围的永磁同步电动机矢量控制系统。经调试运行 ,本系统达到预定的性能设计指标 ,恒动率运行比达到 6∶1。     

基于Boost变换器的最大功率控制器设计

传统的最大输出功率控制器,容易受到温度以及负载等因素的干扰发生跟踪误差,无法实现最大功率的准确跟踪和控制。设计并实现了基于Boost变换器的最大功率跟踪控制器,通过优化的扰动观察最大功率控制方法,控制Boost变换器的占空比,从而进行最大功率的控制,以Boost变换器控制为核心,以Boost变换器占空比为最大功率跟踪基础,设计了最大功率控制的结构图以及实现过程,说明了系统完成最大功率控制的具体流程。实验结果说明,随着外界负载的不断变化,所设计的控制器可有效控制电池的输出功率,具有跟踪效率高、跟踪速度快和跟踪控制简单的优势。     

永磁同步电机磁阻转矩的有效利用及其预测控制系统

对于ρ＞1的PMSM,有效地利用磁阻转矩实现最大转矩／电流控制,改善了外功率因数,提高了电机出力,将IMC应用于PMSM电流环控制,极大地改善了系统性能,且控制器只有一个可调参数,使设计过程简化。综合MAC在线实时预测、优化、反馈校正的优点,将MAC应用于PMSM的速度控制,系统算法简易,性能优良,鲁棒性强,对PMSM模型的精度要求很低,允许模型有较大失配。仿真和实验结果表明,PMSM预测控制系统具有优良的动态、静态特性。     

基于电池功率的永磁同步电机预测电流控制

纯电动汽车动力电池的荷电状态下降到一定程度时,会出现电池实际输出功率无法满足控制需求的情况。考虑电池功率对电机控制的影响,建立基于电池输出功率的永磁同步电机预测电流控制策略。使用无差拍预测控制预测电流值,进而计算电机期望功率。当电机期望功率超出电池功率时,通过降低目标转速和对控制电流限幅的方式降低期望功率值。通过仿真及实验验证,提出的控制策略能够在电池输出功率下降的情况下,降低电机期望功率,使电机能继续正常运转。并且与传统控制策略相比,电机动态响应速度更快,响应时间缩短50%以上,功率波动更小,动态性能明显提升。结果表明,基于电池输出功率的永磁同步电机电流预测控制策略是有效的。     

永磁同步电机单位功率因数控制

为了实现永磁同步电机调速系统的高性能控制,提出了一种基于定子磁场定向的内埋式永磁同步电机单位功率因数控制方法.在对内埋式永磁同步电机数学模型进行分析的基础上,推导得到单位功率因数控制的电机功角表达式.设定定子电流矢量与定子电压矢量相位相同,通过计算得到的功角和转子位置角进行坐标变换,保证电机按照单位功率因数运行.稳态分析表明该控制方法具有效率高,动态性能好等特点.利用Matlab/Simulink仿真软件搭建系统仿真模型,仿真实验结果验证了该控制方法的有效性与可行性.     

端口哈密顿方法在永磁同步电动机控制中的应用

针对负载转矩已知和未知两种情况，建立了永磁同步电动机的端口受控哈密顿速度控制模型，利用互联和阻尼配置的无源性方法，设计了满足最大输出功率控制原理的速度控制器，给出平衡点的稳定性分析，并设计了负载转矩观测器。仿真结果证明了此控制方案具有抑制扰动的转速跟踪特性。     

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。     

电动汽车用PMSM电磁设计及其转矩控制

对电动汽车用永磁同步电动机进行了研究,分析了一台电动汽车用永磁同步电机功率、电枢直径、转子结构等性能参数选取以及电磁设计方法。针对电动汽车用永磁同步电机气隙谐波畸变率、转矩脉动大等问题,提出采取偏心气隙结构改善电动汽车用永磁同步电机气隙谐波畸变率、转矩脉动特性。并搭建以最大转矩电流比控制策略为基础的电动汽车用永磁同步电机调速控制系统。通过AnsoftMaxwell和Matlab仿真和试验验证本文提出的电动汽车用永磁同步电机设计方法和控制策略的正确性和有效性。     

Autonomous decentralized system for torque control of high‐power permanent magnet synchronous motor

An autonomous decentralized system (ADS) for the control of a high‐power permanent magnet synchronous motor (PMSM) presented in this paper. The system decentralizes a centralized control system into several autonomous subsystems. Thus the power supply and power electronic devices of the control system can be replaced by smaller ones, thereby obtaining better fault tolerance of the system. The subsystems are connected only through the data field, which, in this paper consists of feedback elements and communication modules. This structure enables the autonomous controllability and autonomous coordinability of the system. The mathematical model of the PMSM with decentralized stator coils is proposed. This model takes into account the self‐ and mutual inductance of the coil, as well as the effect of the stator slot‐pitch angle. In addition, an autonomous algorithm for the torque control of the PMSM with decentralized stator coils is proposed, and the fault‐tolerance design is developed. Experimental results of the torque control and fault‐tolerance control confirm the validity of the proposed system. © 2012 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

风电变流器中永磁同步电机无传感器控制技术

针对兆瓦级直驱风电变流器中永磁同步电机无传感器控制技术的重要作用,根据永磁同步电机的数学模型,提出了一种基于电机反电动势闭环锁相环的永磁同步电机位置的估算算法,并进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果表明:利用该估算方法能够准确计算出永磁同步电机的位置,实现对直驱风力发电系统中的永磁同步电机的有效控制。     

准Z源逆变器驱动永磁同步电机的有限集模型预测控制

针对准Z源逆变器(qZSI)驱动永磁同步电机(PMSM)系统的特点,在两相静止坐标系下,提出一种有限集模型预测控制策略。由准Z源网络电容电压闭环与PMSM电磁功率前馈生成电感电流参考值,通过预测电感电流值并引入子代价函数来确定是否选择直通(ST)状态,以实现qZSI的升压控制。在非直通(NST)状态下,分别对8种开关状态下的PMSM定子电流进行预测,并与转速闭环控制生成的参考电流进行比较,选择最优的开关状态,以实现对PMSM的控制。仿真结果表明,所提控制策略可实现对qZSI的升压及PMSM转速的控制,系统具有良好的稳态及动态性能。     

基于参数辨识的永磁同步电机无位置传感器控制

针对电机运行过程中参数变化会影响永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制性能的问题,将递推的最小二乘法(RLS)用于PMSM参数的在线辨识,在最大转矩电流比控制策略下,使用基于BP神经网络改进的模型参考自适应系统构建无位置传感器控制方案,提出了基于在线参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案。运用递推的RLS对PMSM的交轴电感和转子磁链进行在线辨识,并将参数辨识结果应用于电机无位置传感器算法中。仿真和试验证明了基于递推的RLS参数辨识算法可以对PMSM的转子磁链和交轴电感值进行准确辨识,基于参数辨识的PMSM无位置传感器控制方案性能更好。     

无速度传感器永磁同步电机直接转矩控制系统

分析了永磁同步电机直接转矩控制理论;介绍了一种基于TMS320LF2407A型DSP及智能功率模块(IPM)实现永磁同步电机直接转矩控制系统的无速度传感器方案;详述了该方案的硬件结构和软件设计。系统采用TMS320LF2407A构成核心控制电路,以智能功率模块PM30CSJ060构成逆变主电路,方案合理、结构通用紧凑。该系统用于代替实验室直流电机风轮模拟实验,运行效果良好。