电流自适应控制抑制开关磁阻电机转矩脉动

开关磁阻电机(SRM)的强非线性源自其双凸极结构、磁路非线性和脉冲供电方式。传统控制多采用SRM线性转矩模型求得参考电流,导致其运行时转矩脉动大。提出基于转矩偏差的双权值神经网络(DWNN)自适应PID控制与基于有限差分扩展卡尔曼滤波(FDEKF)预测电流的前馈补偿控制相结合的SRM控制策略。(1)加入偏差预处理,对转矩偏差进行非线性处理,实现"小误差,大增益,大误差,小增益"的控制,以此为基础进行双权值神经网络自适应PID的电流控制;(2)采用预测电流,构成参考电流的前馈补偿控制,提高控制系统一步预测能力。基于有限差分扩展卡尔曼滤波预测电流,将其与参考电流之差实时补偿参考电流,优化得到恒转矩下有效的控制电流,间接实现总转矩的有效控制。仿真结果证明所提控制策略能有效抑制SRM的转矩脉动。     

基于峰谷互补方法的开关磁阻电机转矩脉动抑制研究

开关磁阻电机的非线性电磁特性以及脉冲工作方式会产生明显的转矩脉动,针对这一问题,在分析开关磁阻电机转矩脉动产生原因和实际测量转矩脉动波形的基础上,提出了一种基于峰谷互补原理抑制开关磁阻电机转矩脉动的方法。该方法使用2套定转子参数相同的电机系统,使之产生相位互差180°电角度,幅值近似相同的转矩脉动波形,利用峰谷互补原理相互叠加以抵消开关磁阻电机的转矩脉动,最后通过实验验证基于上述方法测得的脉动转矩与单台开关磁阻电机脉动转矩相比降低了50%~60%之间。     

基于模糊分数阶PID的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制

针对开关磁阻电机直接瞬时转矩控制系统,引入分数阶积分与分数阶微分和二维模糊控制器结合,设计模糊分数阶PID转速外环控制器,提出了基于模糊分数阶PID的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制。引入分数阶积分可提高系统的稳态精度,削弱积分饱和引起的大超调;运用分数阶微分解决原一阶微分易受高频干扰的缺点,提高系统的动态性能;基于RBF神经网络设计了PID转矩内环控制器,适应开关磁阻电机的非线性,实现转矩的双闭环跟踪控制。通过仿真表明:设计的模糊分数阶PID转速外环控制器能有效减小开关磁阻电机转矩脉动,系统快速达到稳态,动态性能良好,适应性强。     

平稳高效的开关磁阻电机控制算法

目的 为了提高自动化包装生产线上的产品质量,针对开关磁阻电机本身结构所引起的转矩脉动问题,提出一种基于改进电压矢量选择规律的转矩占空比控制方案.方法 首先,在原有的直接转矩控制12扇区矢量选择表的基础上设计一种新的增转矩矢量选择规律,抑制换相区的转矩脉动,并采用不产生负转矩的减转矩矢量,提高转矩电流比.此外,设计一种转矩占空比控制方法,通过对下一周期转矩的估计,来确定电压矢量作用的时间,从而使得输出转矩能够快速并且稳定地跟随给定转矩.结果 在Matlab/SIMULINK仿真环境下,搭建所提方法的模型,并与模型预测直接转矩控制、基于直接退磁矢量选择表的转矩占空比控制这2种方法搭建的模型进行对比,结果表明,文中方法的转矩脉动在各种工况下比另外2种方法减小了31％～57％,转矩电流比较模型预测直接转矩控制中方法提高了35％～44％,与另一种方法仅相差1％～2％.结论 文中方法使得开关磁阻电机在运行过程中更为平稳,且效率较高.     

高效节能的永磁同步电机混合控制算法

目的 保证永磁同步电机在变速变载时能够快速响应的同时,降低其在稳态时的转矩脉动和开关频率,使永磁同步电机在整个包装过程更加高效节能.方法 分析永磁同步电机的2种控制策略DTC和PIPC的优缺点和共同点,提出在启动、变速和变载过程采用DTC控制策略保证电机的动态响应速度,在稳态时切换到PIPC控制策略,降低电机的转矩脉动和开关损耗.结果 仿真结果表明,2种控制策略能够实现平滑切换,电机动态响应快,抗干扰能力强,稳态时转矩脉动小、开关频率低;相比DTC,在空载、轻载和重载时转矩脉动分别减小了30％,12.5％和2.4％,开关频率降低了约45％;相比PIPC,响应速度提高了约7％.结论 相比单一的控制策略,DTC_PIPC混合控制算法融合了2种控制策略的优点,使电机在整个运行过程既能快速应对各种突变情况,又能降低其在稳态运行时的转矩脉动和开关频率.     

基于GSSEC的开关磁阻电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿控制方法

针对目前采用交流变频电机驱动的海洋绞车主动升沉补偿方式存在起动电流大、效率低和能耗大等不足,提出采用开关磁阻电机（switched reluctance motor,SRM）驱动的主动升沉补偿控制方式。首先,建立了开关磁阻电机的数学模型;然后,结合海洋绞车主动升沉补偿的同步控制要求,提出了基于渐进稳态控制信号误差控制（gradual steady state control signal-error control, GSSEC）的开关磁阻电机调速控制方法,并分析了该控制方法的基本原理、具体设计方法及其控制参数的优化方法;最后,对开关磁阻电机调速控制方法的效果进行了仿真分析和试验验证。结果表明：基于GSSEC的开关磁阻电机调速控制方法不仅对时变给定转速有较高的跟踪精度,而且对负载扰动具有较强的鲁棒性,有效提高了海洋绞车主动升沉补偿控制的精度。研究结果对促进海洋绞车主动升沉补偿控制功能的应用具有重要意义。     

开关磁阻电机转矩脉动优化研究

转矩脉动是造成电机振动和噪声的主要原因。为降低开关磁阻电机转矩脉动,研究了一种新型转子齿形,即在传统平行转子齿形的两侧添加半椭圆形辅助铁芯。利用有限元法,对一台12/8极开关磁阻电机建模,通过参数化仿真,得到最优改进模型。同时,为了进一步降低转矩脉动,优化功率变换器开关角,缓解换相时引起的转矩跃变。通过仿真计算得到最佳开通角和关断角组合方案,不仅可以显著降低开关磁阻电机的转矩脉动,而且还缓解了双凸极造成的局部饱和。该方法从根源上减小双凸极结构造成的局部饱和和换相时引起的转矩较大跃变,对于其它的双凸极电机都有借鉴意义。     

低压SRM的PID调速系统设计与实现

开关磁阻电动机（SRM）具有结构简单,性能优越,可靠性高等突出优点,本文介绍了基于STM32的硬件平台设计,详细描叙了处理器核心模块、信号采样模块、功率变换器模块等各个部分的原理和电路图设计。介绍了PID调速系统软件设计,描述了各软件模块的设计理念和具体的实现流程。论文实现的低压开关磁阻电机调速系统能够实现1600f／min匀速和制动运行。     

基于谐波注入的永磁电机转矩脉动抑制策略研究

为解决多相永磁电机的转矩脉动问题,该文基于解析法、仿真以及实验的方法,提出一种抑制该类电机转矩脉动的方法.该文首先推导适用于任意相电机反电动势谐波和齿槽转矩引起的脉动转矩的通用解析表达式.然后,基于此模型,从控制的角度出发,提出通过采用电流谐波注入以补偿齿槽转矩和反电动势谐波的控制策略,分析所需注入的电流谐波特性的一般...     

异步驱动电机扭矩波动对电动汽车纵向冲击影响的仿真研究

对电动汽车异步驱动电机在转子磁场定向矢量控制中因电机参数变化导致磁场解耦不完全,致使电机输出扭矩波动和扭矩及速度跟踪可能失效,进而带来纵向冲击和影响乘坐舒适性的问题进行了研究和分析,并在此基础上进行了电机控制策略的仿真分析.基于多体系统动力学建立了整车纵向动力学模型,并与控制系统一起建立了耦合仿真模型.利用所建立的耦合模型进行了电动汽车美国联邦循环工况(UDC)的仿真计算,计算结果表明所提出的矢量控制方法是可行的,能够有效改善电动汽车的纵向冲击问题.     

深井泵交流电机调速系统的设计

为提高作业效率和节约电能,该文设计并仿真了一款新型深井泵交流电机调速系统。该系统采用基于定子磁链的直接转矩控制(DTC),通过检测电机的定子电压和电流,借助瞬间空间矢量理论来计算电机的磁链和转矩,并根据与给定值比较所得的差值,实现磁链与转矩的控制。在相同处理器的条件下,DTC模式下的运算处理更快,可以更加快速的响应负载转矩的变化。Simulink仿真运行结果表明,系统可以达到调速的要求,提升了控制操作实时性和可靠性。     

胶料输送电瓶车用开关磁阻电机控制策略研究

本文以12/10结构开关磁阻电机在胶料输送电瓶车驱动系统中的应用为研究背景,重点研究了开关磁阻电机在起动、助力、发电状态的运行控制。根据系统的性能要求,分别提出了开关磁阻电机在起动、助力、发电三种工作模式下的控制方法。在此基础上,构建了开关磁阻电机的驱动系统实验平台,设计了开关磁阻电机的控制软件。实验证明,研究的胶料输送电瓶车开关磁阻电机驱动系统运行控制方法性能良好,具有很好的应用前景。     

基于无速度传感器直接转矩控制自抗扰交流调速研究

在感应电机直接转矩控制(DYC)调速系统中,常规PID速度调节器在电机受到扰动的情况下,需要花费较长时间才能使电机恢复到稳态值.为此,将一种新型的自抗扰控制器(ADRC)引入感应电机直接转矩控制调速系统中,设计速度ADRc调节器代替PID调节器,基于模型参考自适应控制(MRAS)方法设计速度观测器.对比分析了PID与ADRC两种方案下无速度传感器直接转矩控制交流调速系统性能.仿真试验结果表明,采用ADRC后,系统动态响应更快,抗扰动能力更强,在电机参数摄动的情况下,电机运行速度与指令速度偏差更小.     

基于主动悬架控制轮边驱动电动车垂向振动研究

针对轮边驱动电动车存在的轮毂电机振动问题,以开关磁阻电机(SRM)为例,分析了电机垂向激励对车辆性能的影响。探讨分析不同车速工况下路面和电机两种耦合激励对轮边驱动电动车垂向动力学特性的影响。研究表明,电机激励对车辆垂向性能的影响主要集中在低车速范围。此时,电机激励频率接近悬架系统固有频率,容易引发车辆共振。鉴于电机激励具有的周期性特点,提出了基于FxLMS算法的主动悬架控制方法,进而抑制电机垂向激励产生的车辆垂向振动负效应,仿真分析验证了算法的有效性。     

无位置传感器开关磁阻电机的转子位置检测与启动

提出了一种检测无位置传感器开关磁阻电机(SRM)无迟滞启动转子初始位置的估算方法．通过向电机定子相绕组注入瞬时(0.5ms)测试脉冲来准确估算转子初始位置，从而实现转子处于任何位置时的无迟滞启动。详细的仿真分析证实了该方法的可行性，并且实验效果较好。进一步证实了该方法的有效性．     

电机控制策略对电动车动力总成电磁振动的影响

旨在深入探讨电机控制策略对电动车动力总成电磁振动的影响。给出两类常用电机控制方法,即最大转矩电流比控制方法和直接转矩控制方法,搭建其电机控制模型;建立电机定转子二维电磁分析模型,对两类控制策略下的气隙磁密和电磁力进行仿真分析;并利用电动车动力总成机械结构模型,进一步分析动力总成关键点在两类控制方法下的振动响应。结果表明,所提供的综合考虑电机控制策略、电机本体电磁模型以及动力总成机械模型的联合仿真方法,可以有效预测电机控制策略对振动性能的影响,为从优化控制策略的角度,改善电动车的振动舒适性奠定理论基础。     

考虑电机控制策略影响的电动车动力总成振动分析

针对电动车动力总成存在的结构振动问题,提出机-电-磁-控一体的仿真方法,并在此基础上进行控制策略优化。首先,搭建综合考虑电机控制策略、电机电磁作用及详细机械结构的动力总成模型,体现所研究对象机电一体化的特点;然后进行电机电流、电磁力及总成振动响应的仿真与试验,验证所提多物理场仿真方法的正确性;最后从控制策略优化角度,而非机械结构改变角度,对系统进行了优化。结果表明,基于预测模型控制的直接转矩控制策略,与原有的基于最大转矩电流比的控制策略相比,更有利于降低电动车动力总成表面的振动响应。研究结果可为电动车动力传动系统的匹配、集成以及整体性能的提升提供参考。     

永磁同步电动机直接转矩控制系统的研究

伴随着电机制造技术、电力电子技术的快速发展,伺服控制系统在工业控制和家用电器等领域中得到了广泛的应用,交流伺服控制系统已经成为伺服控制系统发展的趋势。本文在对三相永磁同步电动机进行理论分析的基础上建立了电机本体的数学模型,进而建立了基于直接转矩控制的永磁同步电动机系统的仿真模型,进行了大量的实验测试。仿真及实验结果表明永磁同步电动机系统既保持了直接转矩控制的快速动态响应特性,同时又有效地减小了转矩脉动。     

直接驱动系统功率驱动电源的设计和新型控制技术的研究

对直接驱动变磁阻电机用功率驱动电源进行了设计,并给出了一种新型的此类电机的控制策略,设计了一种非线性转矩控制表,并给出制表的步骤,速度调节器采用变结构控制加以高速时的超前角控制,实验结果表明,使用该控制策略,拓宽电机的调速范围,快速性有很大程度的提高。     

基于工况识别的IWM-EV主动悬架MOPSO模糊滑模控制

轮毂电机电动汽车(in-wheel motor electric vehicle,IWM-EV)的电机激励与车辆系统的耦合特性严重的恶化车辆的动力学性能以及电机的工作稳定性,针对这种振动负效应问题,建立了考虑机电耦合的车辆动力学耦合模型,并设计了工况识别的主动悬架多目标粒子群(multi-objective particle swarm optimization,MOPSO)模糊滑模控制器。基于傅里叶级数法建立了轮毂电机的垂向不平衡激励与电机转矩的电机模型;将电机模型与车辆动力学模型结合建立了电机与悬架联合的垂向-驱动非线性动力学耦合模型。基于耦合模型分析了车辆的机电耦合振动负效应特性,针对模型强非线性的特点,设计了耦合模型的非线性控制器。仿真结果表明,控制器能既能有效的减小电机的相对偏心率,抑制电机不平衡电磁力,又能提升车辆动力学性能,有效的抑制了轮毂电机电动汽车的振动负效应。