永磁同步电机转矩脉动抑制方法

分数槽集中绕组永磁同步电机被广泛用于伺服控制系统。由于电机极槽配合以及制造过程中机械加工与装配误差等因素,所以永磁同步伺服电机输出转矩中会存在固有的周期性转矩脉动,影响伺服系统实现高精度的速度与位置跟随。因此,采用转矩观测器来估计由上述原因造成的转矩脉动,再将转矩脉动与位置信号通过一定处理,计算出相应的前馈转矩电流,补偿到电流指令端,对转矩脉动进行抑制,从而减小转速脉动。通过仿真和试验验证了抑制方法的有效性。     

占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对如何确定占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制的零矢量作用时间问题。根据电压矢量与电流转矩分量关系,分析了在不同转速下零矢量作用时电磁转矩的变化规律,引入占空比调制后低速区转矩脉动要小于中高速区转矩脉动。设计了基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制系统,利用转矩偏差和定子磁链的偏差计算占空比,该方案易于实现,对电机参数误差不敏感。仿真和实验结果表明,该方法结构简单、鲁棒性强,能够明显改善低速性能。     

基于占空比控制的永磁同步电机新型直接转矩控制策略

永磁同步电机传统直接转矩控制在电机低速运行时存在着转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,本文在详细分析影响磁链和转矩脉动大小因素的基础上,提出了一种准确确定占空比大小的永磁同步电机新型直接转矩控制方法.该方法基于精确的数学模型利用转矩误差计算出当前所选有效电压矢量的作用时间在整个采样周期中的占空比,实时地调整有效电压矢量的作用时间.仿真和实验结果表明,基于占空比控制的永磁同步电机直接转矩控制在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能够有效减小转矩脉动,改善了传统直接转矩控制系统性能.     

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.     

永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动的产生及其抑制方法综述

针对永磁同步电机直接转矩控制中存在转矩脉动大、逆变器开关不恒定的问题,国内外学者已经做出了相当大的贡献,提出了很多优化或改进措施。文章综述了近几年来国内外在这方面的研究成果,分析了采用直接转矩控制产生转矩脉动的原因以及抑制脉动转矩方法的优缺点。     

永磁同步电机转矩脉动和振动噪声抑制

抑制转矩脉动和振动噪声是设计永磁同步电机的难点之一。通过对永磁同步电机齿槽转矩形成机理进行分析,考虑极弧系数和大小极磁极结构对齿槽转矩的影响。基于等效面电流法对永磁同步电机的气隙磁场进行建模。采用粒子群算法优化了永磁同步电机的极弧系数,利用大小磁极结构配置方式,降低了气隙电磁力谐波对转矩脉动幅值影响较大的阶次,从而实现抑制电机齿槽转矩的目标。将永磁体优化前后的转矩脉动和噪声幅值进行对比表明,该方法可有效地降低永磁同步电机的转矩脉动和振动噪声。     

电动汽车用永磁同步电机转矩脉动抑制方法综述

在各类驱动电机中,永磁同步电机以其能量密度高,效率高、响应快等优势,广泛应用于电动汽车电驱动系统中。电机本体存在气隙磁场分布的非正弦特性、齿槽效应,逆变器存在死区时间和管压降等会引发电机的转矩脉动问题,导致电驱动系统产生大量电磁噪声。国内外学者提出了多种优化和改进措施,结合近年来国内外的研究成果,针对电机本体齿槽转矩脉动采用的斜槽法和分数槽法、针对电流谐波转矩脉动的迭代学习控制、重复控制法、附加转矩闭环控制和谐波电流注入法等,分析了各类方法的优缺点,为改善电动汽车的舒适性和电驱动系统的可靠性提供了理论参考。     

扇区细分和占空比控制相结合的永磁同步电机直接转矩控制

传统永磁同步电机直接转矩控制系统存在磁链控制不对称、转矩脉动大等问题,该文在分析传统直接转矩控制中磁链和转矩运行轨迹及脉动的基础上,提出了一种把扇区细分和占空比控制相结合的新型永磁同步电机直接转矩控制方法。该方法将传统的6个扇区细分成18个扇区,并根据转矩误差计算出所选择电压矢量在整个采样周期中的占空比,实时调整有效电压矢量的作用时间。实验结果证明该结合扇区细分和占空比控制技术的新型永磁同步电机直接转矩控制方法与传统直接转矩控制相比,能够有效改善磁链轨迹,减小转矩脉动,改善传统直接转矩控制系统性能。     

基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制方法转矩和定子磁链脉动大、开关频率不恒定等问题,本文在详细分析转矩脉动和定子磁链脉动数学模型的基础上,提出了一种基于占空比调制的模型预测直接转矩控制策略.该策略根据转矩和定子磁链的综合误差确定所选电压矢量的占空比,根据不同的控制目标,占空比的计算方法可分为最终值法、平均值法和有效值法,每种方法均给出了精确的数学模型并进行了对比分析.同时考虑到实际应用中控制延迟的问题,引入了模型预测控制方法对系统变量进行预测,提前一个采样周期计算出所需施加的电压矢量及其占空比.仿真结果表明,基于占空比调制的模型预测直接转矩控制可以有效地抑制转矩脉动和定子磁链脉动,且逆变器开关频率恒定,同时降低系统采样频率.     

自适应改进模糊调节电压矢量占空比永磁同步电机直接转矩控制

设计了模糊调节电压矢量占空比永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC),采用开关表选择电压矢量,采用模糊控制器确定电压矢量占空比。仿真结果表明,与传统DTC相比,可有效抑制磁链和转矩脉动,但也存在转矩较大时开关表控制失效引起转矩脉动的问题。针对开关表控制失效问题,提出了采用电压矢量选择策略取代开关表来选择电压矢量的改进控制策略。仿真结果表明：改进控制策略可有效抑制因开关表失效引起的转矩脉动,但动态性能较差。因此,进一步提出采用开关表与模糊调节电压矢量占空比的自适应切换控制。动态下,系统采用开关表控制;稳态下,系统采用改进模糊调节电压矢量占空比控制。仿真结果表明,自适应改进模糊调节电压矢量占空比控制可在保证良好稳态性能的基础上提升动态性能。     

矢量细分占空比控制的改进直接转矩控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统直接转矩控制(DTC)磁链和转矩脉动大的问题,提出了一种矢量细分与占空比控制结合的改进DTC方法。该方法对传统6个电压矢量进行细分产生12个可选电压矢量,并结合占空比控制来减小转矩脉动。实验验证了所用方法可明显减小传统DTC中的转矩脉动,系统运行可靠,易于实现。     

基于模型预测的PMSM直接转矩控制转矩脉动抑制方法

针对传统直接转矩控制方法转矩脉动大的问题,提出了一种基于预测控制减小转矩脉动的方法。首先对定子磁链矢量扇区进行了更加细致的划分,增加了可选有效电压矢量的数量,进而提高直接转矩控制的自由度。在此基础上,分析了零电压矢量对定子磁链幅值与转矩的影响,将零电压矢量加入到控制过程中,最后通过预测控制方法选择最优电压矢量。仿真结果表明,所提方法可有效降低转矩脉动,转矩脉动最大可降低61%,同时所提方法与传统直接转矩控制方法相比,具有更好的动态响应性能。     

开关频率恒定与占空比调制相结合的PMSM-DTC控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)存在转矩脉动和磁链脉动大以及开关频率不恒定等问题,提出一种基于简单占空比的开关频率恒定永磁同步电机直接转矩控制。分析了电压矢量在不同转速和定子磁链位置对电磁转矩和磁链的影响,并设计了一种简单的占空比计算方式。PWM调制采用矢量控制的思想,使得逆变器开关频率恒定。仿真和实验结果表明,该方法能有效减少转矩和磁链脉动,保证逆变器的开关频率恒定,控制简单,动态性能好,鲁棒性强。     

基于模糊PI控制的永磁同步电机转速脉动抑制

高精度宽调速范围伺服系统研究的内容之一是转速脉动抑制问题.在给出了含有脉动量的转矩模型基础上,针对该脉动量的不确定性,提出了在系统速度环上利用参数自整定PI模糊控制器实现减小转速脉动的方法,经与常规PI控制器仿真比较,该控制器性能良好,并使系统具有较强的鲁棒性.     

基于负载转矩观测的永磁同步电机抑制转速脉动控制方法

在电机调速系统中,需要抑制由负载转矩的周期性波动引起的转速脉动,单纯依靠转速调节器难以获得理想的转速脉动抑制效果。对于无法安装位置传感器的永磁同步电动机,只能通过软件观测转子的转速和位置,更加大了抑制转速脉动的控制难度。本文采用一种基于假设旋转坐标系的无位置传感器观测方法,对转子位置和转速进行观测,并通过转速信息进一步观测负载转矩中的周期性脉动分量。在此基础上,提出一种负载转矩电流前馈补偿方法,依据观测得到的负载转矩波动幅值对电动机转矩电流的给定值进行相应的前馈补偿,从而抑制转速脉动,明显提高了转速调节器的控制性能。通过带模拟空调压缩机负载实验,验证了所提方法的有效性。     

基于实测定子电流的表贴式永磁同步电机转矩波动系数计算方法

利用实测定子电流计算转矩波动系数有助于监测永磁同步电机在实际工况下的转矩波动程度以及根据其变化进行故障预测。针对采用d-q轴数学模型、矢量控制的表贴式永磁同步电机,考虑永磁同步电机定子电流基波、谐波与转子磁场基波、谐波的相互作用对转矩波动的影响,推导出转矩解析计算模型。实测定子电流以及转子磁场进行傅里叶分析,确定主要谐波阶次以及转矩波动的主要阶次。依据对实验实例的分析,提出了利用实测定子电流计算永磁同步电机转矩及其波动系数的方法。结果表明能够用于实时监测永磁同步电机在实际工况下输出转矩波动系数。     

基于卡尔曼滤波器的无刷直流电动机转矩脉动控制系统

针对正弦波直流无刷电动机转矩纹波控制问题进行了讨论。提出了考虑转子磁链谐波影响的无刷直流电机的数学模型．在此基础上运用卡尔曼滤波器对电机磁链进行在线估计,并设计了一种转矩纹波控制系统。着重分析了卡尔曼滤波器的设计及其性能。仿真结果证明该控制系统能有效地消除转矩纹波。     

基于四开关三相变频器的永磁同步电机驱动系统转矩脉动优化控制

针对低成本三相四开关变频器构成的永磁同步电机驱动系统存在转矩脉动较大的问题,提出了一种系统转矩脉动优化控制策略。系统中存在的转矩脉动分为低频和高频转矩脉动,对于由直流电容电压波动产生的低频脉动,采用了引入一种基于非正交坐标变换的补偿方案,而对于高频脉动,分析评估了不同调制策略的影响,选择了最优调制策略。此外,线性调制范围设置考虑了系统直流电容电压波动,避免了低频脉动造成的过调制。同时,还设计了电容电压偏移抑制控制以扩大线性调制区范围。试验结果验证了新型控制策略抑制系统转矩脉动的效果明显。