船用五相感应电机模型预测电流控制研究

传统五相感应电机矢量控制中包含多个PI参数需整定,且存在电压调制环节而造成控制系统结构复杂。引入模型预测电流控制代替矢量控制以解决该问题。获得预测模型后,在预测电流控制器中对五相逆变器输出的32个电压矢量进行遍历寻优,得到最优电压矢量的开关状态。为解决五相感应电机谐波空间电流影响,在代价函数中使用权重因子对谐波电流项进行调节,实现对谐波电流的抑制,并给出谐波含量与转速及权重因子之间关系。仿真结果表明,应用模型预测电流控制策略的五相感应电机动态响应速度快,在工况切换时依然具有良好的控制效果。     

电机系统模型预测控制研究综述

近年来,模型预测控制(MPC)的理论和技术得到了长足发展,应用前景广阔。介绍了MPC的基本原理;简要对比分析了国内外电机系统MPC技术的研究概况。研究了有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)应用于电机驱动系统的控制方案。总结了FCS-MPC关于价值函数设计、计算量降低、矢量作用个数以及鲁棒性提高等方面的研究思路。展望了未来FCS-MPC技术需要进一步深入和拓展的研究方向。     

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。     

十八相电机模块化设计及改进的模型预测控制

以十八相电机为研究对象,通过电机的模块化设计对多相电机进行解耦,利用分层控制策略控制各个模块,引入底层基于触发条件的模型预测控制和顶层基于电压电流排序的控制算法,弥补了传统多相电机控制策略中运算量大、计算周期长、计算精度不高的缺点,提出了一种响应快、结构简单、计算量小的多相电机控制策略。     

五相永磁同步电机串级模型预测电流控制

在五相永磁同步电机（PMSM）模型预测控制中,通过繁琐的计算法获取权重系数难以保证系统控制性能最优。针对该问题,本文采用级联模型预测控制的思想,提出五相PMSM串级模型预测电流控制。首先,分析所提方法选择最优电压矢量的机理。然后,结合五相PMSM的特点,设定被控变量的控制优先级,提出两种无权重系数的成本函数设计方案：基波电流优化方案采用幅值高的电压矢量,提高直流母线电压利用率和动态响应能力;谐波电流优化方案减小定子电流谐波,以降低系统噪声和振动。实验结果表明,所提方法能够保证施加电压矢量的最优性,使五相PMSM在不同工况下获得转矩脉动小、动态响应快、谐波电流小的良好性能。     

基于自适应观测器的永磁同步直线电机模型预测控制系统设计

为了优化永磁同步直线电机的调速性能,解决永磁同步直线电机对速度传感器依赖程度高的问题,该文设计一种带模型参考自适应观测器的永磁同步直线电机预测电流控制系统(MPC-MRAS).利用去除交叉耦合电动势的定子电压方程设计模型预测电流控制器,取代传统电流控制器;自适应观测器的参考模型利用电机的实际模型进行设计,可调模型利用估...     

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。     

基于模型预测控制的五相双级矩阵变换器共模电压抑制

模型预测电流控制（MPCC）被广泛应用于多相变换器系统,当传统MPCC算法应用于五相双级矩阵变换器时,输出共模电压（CMV）幅值较大,并且因为采用单矢量模式,系统输出稳态性能差。针对以上问题本文提出一种改进的MPCC算法,首先,五相逆变级采用大矢量和反向小矢量合成虚拟矢量（Virtual Vector）,将得到的虚拟矢量作为控制集以减小CMV幅值和消除xy子空间下谐波分量,但由于控制集中缺少了基本零矢量,通过构造虚拟零矢量进行替代。然后对所提算法与传统算法进行仿真比较,结果表明所提算法可以有效抑制CMV,并消除xy子空间下的谐波分量。     

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。     

基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略研究

从工业场合下多电机系统高速运行的实际需求出发,分析了传统多电机控制系统和传统弱磁控制系统的优缺点,针对多电机高速运行时的弱磁特性进行了研究。模型预测控制(MPC)是一种基于被控对象模型的新型控制算法,具有较强的鲁棒性和较好的控制性能。交叉耦合控制是一种在并行控制基础上对每个电机进行相应补偿的控制系统。将MPC应用到多电机控制系统中并对其进行改进使其具有弱磁控制能力;对传统的交叉耦合控制策略进行改进。将二者结合提出了一种基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,并以双电机系统为例。最后,进行了仿真验证,仿真试验结果表明,基于模型预测的多电机弱磁同步控制策略,可获得比传统双电机系统更好的跟随性能和同步性能。     

双电机五桥臂逆变器模型预测同步控制

以五桥臂逆变器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制策略的双永磁同步电机同步控制策略,与传统算法相比,新算法在价值函数中加入了转矩同步策略,保证了两电机输出功率的均衡,同时将交叉耦合控制思想引入到两电机五桥臂逆变器控制系统的速度外环控制器中,提高了两台电机在参数不匹配情况下的转速同步性能.仿真分析表明,相比传统控制策略,新算法能够在保持模型预测控制算法较高的转矩响应速度的前提下,有效的提高两电机系统转速、转矩的同步性能,具有一定的应用价值.     

低开关频率的五相永磁同步电机有限集模型预测电流控制算法

多相电机广泛应用于航空与船舶推进等领域,具有容错性能强、功率密度高等显著优点.本文以五相永磁同步电机(P MSM)为研究对象,提出了一种适用于大功率应用场合的低开关频率FCS-MPCC算法.首先,深入分析了电流轨迹的变化规律,并结合电流参考值设计给定电流区域,根据电流预测值对电压矢量进行初步筛选.接着,在电流预测中引入...     

基于DSP的六相感应电机矢量控制系统设计

本文介绍了六相感应电机矢量控制方法.通过广义dq坐标变换推导出六相电机dq坐标系下的数学模型,给出了基于TMS320LF2407 DSP的六相电机矢量控制系统的实现方法,并通过实验验证了控制策略的有效性.     

感应电机模型预测磁链控制

模型预测控制(model predictive control,MPC)具有原理简单、多变量控制和容易处理非线性约束等优点,是近年来在电力电子与电力传动领域受到广泛关注和研究的一种控制方法。MPC一般基于最小化目标函数的原则来实现系统的优化控制,但当目标函数中控制变量的量纲不一致时,需要设计相应的权重系数来实现对多个变量的同时控制。以感应电机的磁链和转矩控制为例,由于目前尚缺乏通用的理论设计方法来确定磁链和转矩的权重系数,为保证调速系统在不同的运行点具有良好的动静态性能,在实际应用中需要通过大量的仿真或实验来确定权重系数的大小。为此,提出一种适用于感应电机控制的改进MPC。通过深入推导磁链和转矩之间的解析关系,将定子磁链幅值和电磁转矩的同时控制转换为等效的定子磁链矢量的控制,从而消除了传统方法中繁琐的权重设计,而且算法简单,容易实现。此外,文中还对数字控制延迟进行了补偿,并且采用预励磁的方法来增大起动转矩,并减小起动电流。最后,在两电平逆变器感应电机平台上进行了仿真和实验,结果表明所提方法在很宽的速度范围内都有良好的性能。     

基于双参考系的感应电机模型预测转矩控制

在基于无速度传感器的感应电机控制策略中,以转子速度作为自适应变量的模型参考自适应观测器多作为转速估计的基本方法.然而,该方法中转子速度的估计精度不仅影响定子磁链的观测精度,同时也影响电磁转矩预测模型的预测精度.为消除上述缺点,提出了一种基于双坐标参考系的定子磁链观测器,其基本原则是在定子坐标系表示电压模型,在转子磁链矢...     

三电平逆变器驱动的感应电机模型预测直接转矩控制系统

将模型预测控制应用于电机调速领域,对三电平逆变器驱动的感应电机模型预测直接转矩控制(MPDTC)系统进行了研究.MPDTC系统利用感应电机的离散化数学模型对三电平逆变器27种电压空间矢量对应的定子磁链和转矩未来状态进行预测,构造定子磁链和转矩的给定值与预测值偏差的目标函数,滚动优化,选取最优开关状态,实现对转矩和磁链的有效控制.仿真结果表明MPDTC策略具有转矩动态响应快,速度和定子磁链跟踪性能好,转矩脉动较小等优点.     

由SI-7502构成的五相步进电机驱动器

介绍由AT89C2 0 5 1构成的五相步进电机驱动器的设计思路 ,采用SANKEN公司的五相步进电机驱动器SI 75 0 2 (SLA5 0 1 1 SLA65 0 3) ,大大简化设计方案 ,控制稳定可靠 ,具有较大的应用价值     

基于模型预测控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制方法研究

针对开关磁阻电机(SRM)调速系统提出了一种基于模型预测控制的转矩脉动抑制方法。通过SRM的基本结构和数学模型,分析了其调速控制系统转矩脉动产生机理。基于模型预测控制的基本原理,建立了SRM非线性模型;使用建立的数学模型根据前一时刻和当前时刻的状态量、实时采样的定子绕组相电流和转子位置以及母线电压得到下一时刻的电机转矩值,建立基于转矩脉动大小的目标函数;通过决定功率变换器上下管工作状态的待选序列,结合目标函数得到一个最优的控制序列;并将该控制序列对应的状态值用于SRM预测控制系统中,实现对电机转矩脉动的抑制。仿真和实验结果表明本文提出的调速控制方法对SRM具有较好的调节效果,转矩脉动得到抑制,验证了所提方法的正确性和有效性。     

五桥臂双永磁同步电机系统优化模型预测控制

五桥臂逆变器传统模型预测控制一个控制周期内由单矢量作用,降低了2台电机的运行性能。针对该问题,提出了优化模型预测控制策略。通过对2台电机有效电压矢量和零电压矢量的占空比进行整体优化分配,减小电机的转矩波动,提高2台电机的控制精度,进而在满足2台三相电机控制独立性的情况下,提升了电机系统的控制性能。仿真结果验证了所提优化模型预测控制的正确性和有效性。     

五相步进电机全数字恒流驱动系统设计

设计了一个五相步进电机全数字恒流驱动系统。通过单片机使系统以简洁的电路实现了对电机绕组电流的数字闭环控制,通过复杂可编程逻辑器件（CPLD）实现了五相步进电机的环形分配,其控制电路具有体积小、成本低、实用性强等优点,具有较高的工程应用价值。