一种内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率优化方法

提出了一种适用于内置式永磁同步电机(IPMSM)直接转矩控制驱动系统的效率优化方法。基于考虑铁心损耗的IPMSM模型,对电机损耗与运行转速、电磁转矩以及定子磁链三者之间的关系进行了研究分析。根据典型的IPMSM直接转矩控制不使用零电压矢量的特点,对电机功率损耗计算式进行了简化,推导得出在一定运行工况条件下IPMSM的效率最优定子磁链幅值。仿真结果验证了该方法不仅可以保持直接转矩控制动态响应的快速性,而且有效地提高了电机在稳态运行时的效率。     

内置式永磁同步电机效率优化控制策略

以效率优化作为内置式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统控制目标,研究了IPMSM的最大转矩电流比控制(MTPA)系统,并分析了MTPA控制的不足。在传统效率优化控制算法基础上充分考虑分析铜耗、铁耗和杂散损耗影响,并考虑参数变化的二次补偿,提出新的损耗最小化控制策略,并对其实际应用进行了工程化简,兼顾了效率优化精度和工程实现性。采用MATLAB软件建立了系统仿真模型,分析对比了以上两种控制策略效率优化效果,仿真结果证明了该策略的有效性。     

永磁同步电机最优直接转矩控制

永磁同步电机转矩中定子磁链幅值和转矩角均为可控变量,直接转矩控制的实现方法不唯一。根据永磁同步电机定子磁链和转矩角均可控的特点提出了一种最优直接转矩控制方法。该方法不要求保持定子磁链幅值恒定,直接以转矩为最终控制目标选择最优电压矢量实现对电机转矩的直接控制,省去了传统直接转矩控制方法中的磁链环。实验结果验证了理论分析的正确性和转矩控制方法的可行性。     

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.     

基于恒定开关频率的内置式永磁同步电机直接转矩控制方法

针对传统直接转矩控制方法存在着开关频率不恒定和转矩脉动较大的问题,采用了一种基于恒定开关频率的内置式永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法由一个PI调节器和一个三角波载波器组成,通过比较PI转矩调节器的输出与固定频率载波信号,实现了逆变器开关频率恒定,从而有效降低了电机运行中的转矩脉动和改善了电流畸变;并对所提出的转矩调节器提供了详细的数学建模过程和小信号稳定性分析。仿真结果表明该算法在保持快速动态响应的前提下,可有效改善内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的稳态运行性能,同时系统的开关频率保持近似恒定。     

基于MTPA的内置式永磁同步电机转矩预测控制

针对采用矢量控制方法的内置式永磁同步电机(IPMSM)存在解耦复杂、附加优化目标难以融入系统控制等问题,提出了一种基于最大转矩电流比(MTPA)的IPMSM转矩预测控制方法。在推导MTPA控制原理的基础上,分析了转矩预测的控制机理及性能指标函数。22 k W试验样机的仿真与试验结果表明,系统稳态及全局加减负载条件下调速性能良好、转矩动态响应迅速。该方法在重载条件下定子电流利用率显著提高,满足电动车辆驱动控制系统的性能和效率指标要求。     

内置式永磁同步电机直接转矩控制系统电压矢量选择策略

分析了永磁同步电机直接转矩控制系统中电压矢量对定子磁链幅值和转矩角的影响,并分析了施加电压矢量后转矩的动态变化,得出了电压矢量选择策略,给出了传统开关表无法满足转矩控制的原因,并提出一种增加可用电压矢量的简单方法,优化开关表抑制转矩脉动.仿真结果验证了理论分析.     

内置式永磁同步电机宽转速范围无位置传感器直接转矩控制

针对内置式永磁同步电机,提出一种可在宽转速范围运行的无位置传感器直接转矩控制方法。在直接转矩控制中,定子磁链的估算和控制是算法实施的关键。为保证在宽转速范围内准确估算定子磁链,当电机静止和低速运行时,利用旋转高频注入方法得到电机实时三相电感,结合相电流得到由定子电流产生的磁链分量,并综合转子磁链分量得到定子磁链;当电机中高速运行时,使用反电动势滤波估算定子磁链。根据所得定子磁链,结合基于转矩角的直接转矩控制方法控制电机运转,并使用滞环方法保证低速与中高速运行之间平滑过渡。实验结果表明,该无位置传感器控制方法在包含静止的宽转速范围内能稳定带载运行,并具有良好的动静态性能。     

永磁同步电机直接转矩控制的研究进展

本文简单介绍了永磁同步电机直接转矩控制（DTC-PMSM）系统的几种控制方案,对目前研究比较多的控制方案进行了具体的分析。并分析了国内外学者提出的一些最新研究进展和改进措施,包括速度辨识和先进控制算法等策略在DTC—PMSM中的应用。最后展望了DTC-PMSM的发展趋势。     

永磁同步电机直接转矩控制的研究进展

简单介绍了永磁同步电机直接转矩控制(DTC-PMSM)系统的几种控制方案。并对目前研究较多的控制方案进行了具体的分析。同时在基本控制方案的基础上,分析了国内外学者提出的一些最新研究进展和改进措施,包括速度辨识和先进控制算法等策略在DTC-PMSM中的应用。展望了DTC-PMSM的发展趋势。     

永磁同步电机直接转矩控制不合理转矩脉动

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动问题,依据永磁同步电机直接转矩控制理论,建立了永磁同步电机直接转矩控制系统模型,并分析了电压矢量对转矩的作用,得出以下结论:当定子磁链幅值与转矩角变化矛盾时,一定条件下转矩变化与定子磁链幅值的变化一致;此时传统开关表选择的电压矢量对转矩的实际作用与系统期望值相反,从而产生了不合理的转矩脉动.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动和磁链纹波大的问题,提出一种改进的模型预测直接转矩控制方法。在两相静止坐标系下,依据无差拍控制理论计算出使电磁转矩和定子磁链在下一周期达到给定值的期望电压矢量。通过引入虚拟电压矢量将电压矢量空间划分成13个扇区,根据期望电压矢量所在扇区位置选取相应的实际电压矢量,可选取的实际电压矢量由传统的8个电压矢量扩展为14个电压矢量。该方法具有虚拟电压矢量占空比固定、调制简单以及运算次数少的优点。对直接转矩控制、传统的模型预测直接转矩控制以及改进的模型预测直接转矩控制进行仿真对比,结果表明,改进的模型预测控制方法能有效地抑制转矩脉动和磁链纹波,减小定子电流畸变率,提高系统的鲁棒性。     

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.     

面装式永磁同步电机无差拍直接转矩控制

为解决永磁同步电机传统直接转矩控制脉动大、开关频率不恒定,以及现有永磁同步电机无差拍直接转矩控制计算复杂、电压矢量解不唯一的问题,在电压源逆变器受限的情况下,针对表贴式永磁同步电机提出了一种简化无差拍直接转矩控制,计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现,保证逆变器开关频率恒定,该方法计算简单,无需计算二次方程。考虑到控制系统的延时,对电流进行预测计算,同时为提高定子磁链和电磁转矩的计算精度,设计采用观测器方法对定子磁链观测。仿真和实验结果表明,永磁同步电机的转矩和磁链脉动明显减小,动态性能好。     

（23期已送排）表面式永磁同步电动机新型转矩控制

永磁同步电动机的反推控制通常采用电流作为虚拟变量,不适用于转矩需要精确跟踪的场合。本文介绍了一种以转矩和磁链为虚拟变量的反推算法,可以使永磁同步电动机输出转矩和负载转矩的差值在全局范围内快速收敛于零,并且在忽略粘滞摩擦的情况下,控制变量将不受负载的转动惯量变化的影响。该方法适用于负载转矩和转动惯量经常变化的场合,具有一定的参考价值。     

Machine parameters and performance of interior permanent magnet synchronous motors with different permanent magnet volume

Permanent magnet synchronous motors are widely used for several industrial applications. Some applications such as electric vehicles and compressor drives require a constant power operation. The operating limits and the constant power speed range deeply depend on the machine parameters. The relationships between the motor parameters and the operating performance have been theoretically examined. This paper examines the performances of the prototype synchronous motors, where the stator structure and the rotor structure of all motors are the same. The permanent magnets are inserted into the rotor slits and the volume of the permanent magnet is adjusted to control the magnet‐flux linkage. The effects of adding the magnet to the rotor on the machine parameters and the operating performance are examined based on the various experimental results. The prototype motor has flexibility as to speed versus power performance by adjusting the volume of the permanent magnet. The theoretical results with respect to the operating limits and the motor parameters are also confirmed experimentally. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 131(4): 70–77, 2000     

永磁同步电机直接转矩控制优化的研究

针对永磁同步电机直接转矩控制中存在的定子磁链和电磁转矩脉动较大的问题,在详细分析影响脉动大小因素的基础上,设计了一种包含零矢量的模糊电压矢量选择控制器代替传统电压矢量选择控制器,同时提出了一种基于幅值限定积分器的自适应定子磁链观测器。并用Simulink建立了该新型直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果表明该方法提高了直接转矩控制系统的静态、稳态性能。     

永磁同步电机直接转矩控制高速运行范围拓宽

为拓宽直接转矩控制(direct torque control,DTC)方式下永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)系统的高速运行范围,系统地分析了PMSM系统在最大转矩电流比、恒功率转速比和最大转矩电压比3种运行方式下的特点.根据DTC稳定运行要求,提出了基于转矩角限幅的空间矢量调制(space vector modulation,SVM)-DTC方法,拓宽了PMSM的高速稳定运行范围.其次利用定子磁链定向两相同步旋转坐标系下PMSM的数学模型,提出了基于改进转矩给定的DTC方法.仿真研究表明,改进方法均保留了DTC固有的动态性能优异、计算方便等优点,均可拓宽PMSM的高速运行范围.其中,基于改进转矩给定的DTC方法可使电机在同时满足电流和电压限幅的状态下实现高速稳定运行,性能更优.     

包含零矢量的永磁同步电机直接转矩控制

提出了一种基于包含零矢量模糊逻辑的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统的实现技术.通过分析零矢量的作用,阐述了将零矢量合理地包含在模糊控制器(FLC)中的方法,使零矢量能够充分发挥在PMSM DTC中保持电磁转矩的特点.通过与以往的包含零矢量的PMSM模糊DTC控制技术进行理论分析和仿真对比,表明本文提出的技术可以有效抑制电磁转矩脉动,取得更优越的运行性能.     

双三相永磁同步电机合成电压矢量直接转矩控制

针对传统多相电机的直接转矩控制算法在运行过程中存在转矩脉动和大量电流谐波的问题,提出了一种基于合成电压矢量的改进直接转矩控制算法。利用双三相永磁同步电机电压矢量丰富的特点,结合高阶滞环控制器的优点,在电机运行时减小转矩脉动。以电压矢量在谐波平面的电压分量等于零为约束条件,构造三组合成电压矢量。使用合成电压矢量替代传统电压矢量,达到降低电流谐波的效果。仿真结果表明,改进的直接转矩算法可以有效减小谐波电流和转矩脉动,具有良好的运行性能。