基于转子永磁体磁场定向的无刷直流电机转矩脉动抑制

无刷直流电机由于非正弦的主磁场分布和反电动势波形,在方波电流驱动下产生较大转矩脉动。为此提出一种基于转子永磁体磁场定向的转矩脉动抑制方法。首先,通过分析无刷直流电机转子永磁体磁场定向dq同步旋转坐标系下的等效模型,得出该坐标系下d轴电枢反应和电磁转矩各自取决于dq轴电流的结果;其次,给出了以变换前后绕组产生的d轴电枢反应和电磁转矩不变为原则的三相电流和dq轴电流之间变换方法;最后,利用该变换方法,得到所需dq轴电流对应的三相电流,并对该电流进行闭环控制,进而实现无助磁和去磁的瞬时恒定转矩控制。所提方法通过Matlab仿真和DSP实验验证了其可行性和有效性。     

基于相电动势矢量定向的无刷直流电机铜耗最小化瞬时转矩控制技术

无刷直流电机在理想梯形波电动势下,通以理想三相方波电流时,虽能产生恒定瞬时电磁转矩,但不能使铜耗最小化。若考虑非理想梯形波电动势和非理想方波电流,则还会存在较大的转矩脉动。为此,该文提出一种基于相电动势矢量定向的铜耗最小化瞬时转矩控制技术。相电动势矢量定向dq旋转坐标系下的数学模型具有电磁转矩仅与q轴绕组电流有关、与d轴绕组电流无关的特点,是实现无刷直流电机恒定瞬时转矩控制的基础。推导铜耗最小化运行所需d轴电流,并构建能够实现铜耗最小化的无刷直流电机瞬时转矩控制系统。通过相应的数字信号处理实验验证所提控制技术其可行性和有效性。     

异步电机并联运行磁场定向控制

针对两台电机参数和负载不一致的情形,在原有单台电机磁场定向矢量控制模型的基础上,推导出适合一个逆变器控制两台电机的磁场定向控制模型.该方法考虑了电机参数的不同及电机定子电流的不一致,基于转子平均磁链进行定向,以两台电机的定子平均电流为控制目标,定子电流的d轴分量控制平均转子磁链,q轴分量控制平均电磁转矩.理论分析、仿真结果和实验结果表明了该控制方法的正确性和可行性.     

基于旋转电动势控制的感应电动机转子磁场定向控制

基于机电能量转换原理和坐标变换理论,证明了转子磁场定向不仅实现了电磁转矩和磁链的解耦,而且实现了转子变压器电动势和旋转电动势的解耦,转矩和速度控制可以通过控制转子旋转电动势来实现.提出了基于旋转电动势控制的转子磁场定向控制系统,该系统在磁场恒定时可以实现恒转矩控制,在弱磁时可以实现恒功率控制.仿真结果表明该控制方法具有良好的动态性能,这为感应电动机的高性能速度控制提供了一条新的有效途径.     

永磁无刷直流电机负载磁场及其电磁转矩的计算

该文在考虑齿槽影响的前提下，建立了永磁无刷电机电枢反应磁场的解析计算模型，求出永磁电机相绕组的自感和互感。在对水磁无刷直流电机空载气隙磁场和空载相绕组反电动势求解的基础上，结合永磁无刷直流电机主电路的拓扑结构，构造出电机绕组的场路耦合模型，由此计算出电机相绕组电流变化波形。在考虑齿槽影响情况下，计算出永磁电机在任意时刻的电枢反应磁场和负载气隙磁场，进而计算出永磁无刷直流电机产生的瞬时电磁转矩，以便定量分析永磁无刷电机的电磁转短被动和绕组换相引起的转矩被动，为分析永磁无刷直流电机的工作特性和振动噪声提供了可靠的依据。     

非理想反电势的无刷直流电机直接转矩控制研究

无刷直流电机的反电势畸变导致电磁转矩存在原理性脉动。通过分析基于电压空间矢量和磁链控制理论的无刷直流电机直接转矩控制策略,得出了关断相既不影响转矩也不影响磁链的结论,同时针对反电势产生畸变的无刷直流电机控制提出了一种采用电流波形预补偿来减小转矩脉动的直接转矩控制策略。仿真实验的结果证明了该策略的正确性和有效性。     

凸极式永磁无刷直流电机直接转矩控制研究

提出并分析研究了一种凸极式永磁无刷直流电机定子磁链幅值不控型直接转矩控制策略。结合凸极式永磁无刷直流电机及其两相导通工作特点,全面建立起两相导通时电压矢量对电磁转矩控制理论。采用转矩单环控制,根据转矩滞环比较输出和定子磁链位置给出所施加的电压矢量,实现转矩的快速控制。推导出两相静止坐标系下电磁转矩计算模型,并针对实际无刷电机转子反电势既非理想梯形波,又非正弦波的情况,提出采用查表方式获得转矩观测所必需的转子反电势和转子磁链方法。实验结果表明,所提控制方案具有快速的动态响应和良好的稳态性能。     

基于快速傅里叶变换的异步电动机参数辨识

目前,高性能调速系统应用广泛,且随着电力电子技术与现代控制理论的发展,异步电动机高性能调速系统逐渐占据了主导地位。其中应用最多的方案包括：①按转子磁链定向的矢量控制系统。②按定子磁链控制的直接转矩控制系统。基于转子磁场定向的矢量控制系统以转子磁链为基准矢量,实现了对转矩电流和励磁电流的解耦控制,从而达到瞬时转矩可控的高精度调速性能。矢量控制技术的关键是磁场定向,观测磁链的模型主要包括电压模型UM和电流模型IM,而电动机参数对它们都有一定程度的影响。如果电动机的某些参数不准确或者在运行过程中发生了改变,将直接导致矢量控制系统性能指标的下降甚至造成变频器故障。     

无刷双馈电机数学模型的研究和分析

针对目前使用较多的无刷双馈电机的两种数学模型,即转子速d-q模型和统一坐标系模型,在推导过程和应用方面做了研究和分析.两个模型的推导目的都是将多回路模型简化为两轴模型,但是由于对转子的不同处理方法和坐标变换时对坐标轴的不同定义导致得到的数学模型不同.相对于多回路模型,转子速d-q模型阶数大大减少,更适合控制策略的研究,但d轴和q轴分量却合不成矢量方程,导致其在理论分析中带来不便.统一坐标系模型是矢量方程,形式简洁,使用方便.其功率、控制绕组和转子电压、电流和磁链可以折算到功率或控制绕组的以任意速度旋转的坐标系上.该模型更适合用于无刷双馈电机的各种控制策略.对这两个模型的研究与分析为无刷双馈电机控制策略的研究提供了参考.     

基于转子磁链q轴分量的异步电机间接矢量控制转差频率校正

异步电机间接矢量控制系统在工业场合应用广泛,然而其性能易受转子电阻参数变化等因素影响。该文将定子电流矢量定向同步坐标系下的转子磁链观测器与间接矢量控制系统相结合,利用观测器得到的实际磁链计算转子磁场定向下转子磁链的q轴分量,并根据定向准确情况下转子磁链q轴分量为零的特点提出一种间接矢量控制转差频率校正方法,保证间接矢量控制系统对转子磁场的准确定向。详细介绍了该校正方法的基本原理和系统框图,并进行了稳定性分析。仿真和实验结果证明了该校正方法的有效性。     

无刷直流电机无磁链观测直接转矩控制

根据无刷直流电机的特点,在其直接转矩控制中,可以省去磁链观测环节.分析了无磁链观测条件下无刷直流电机电压矢量和电机转矩之间的关系,根据二者之间的关系得到最优电压矢量的选择依据,选择最优电压矢量直接控制转矩.根据无磁链观测条件下电机转矩和电流的关系,通过对转矩的控制实现对电流的限制.仿真和实验验证了最优电压矢量选择依据的正确性和电流限制方法的有效性,实现了无磁链观测条件下电机转矩的直接控制,为提高无刷直流电机直接转矩控制系统的性能提供了理论依据.     

无刷双馈电机的直接转矩控制仿真

对无刷双馈电机(BDFM)进行了研究,建立其数学模型,通过d-q轴坐标变换,给出了基于转子坐标系的BDFM基本电磁方程、功率方程以及转矩方程.研究直接转矩控制(DTC)策略,建立基于磁链误差和转矩误差逆变器的开关状态表,在MATLAB/Simulink环境中搭建基于U-I磁链模型的DTC系统仿真模块.通过观察在不同情况下的磁链和转矩波形,进一步验证了无刷双馈电机DTC控制的良好调速性能.仿真结果表明,该控制方法可以有效地提高系统性能,大范围调速时有较好的动静态特性.     

六相感应电机的矢量控制研究

在分析六相感应电机数学模型的基础上,对基于转子磁链定向的六相感应电机调速系统的矢量控制进行了研究。在控制过程中,通过坐标变换得到定子电流的转矩分量和励磁分量;利用两个调节器分别对两个电流分量进行调节,从而实现对电机磁场和转矩的控制。在MATLAB/Simulink环境下,利用按转子磁链定向的矢量控制原理,设计六相感应电机的转速控制器、磁链控制器和转矩控制器,进行六相感应电机矢量控制的动态仿真。仿真结果证明:基于此算法的六相感应电机控制系统,能很好地跟踪速度给定和期望的转子磁链,具有较好的动态与静态响应能力。     

基于瞬时功率理论的无刷直流电机转矩控制

无刷直流电机的转矩脉动会带来噪声、震动等问题。在介绍无刷直流电机的数学模型基础上,引入了瞬时功率理论推导得到瞬时转矩与电流和磁链函数之间的关系。通过给定转矩和磁链函数得到相应的参考电流,并通过电流滞环控制,使实际电流跟踪参考电流以达到转矩恒定的目的。仿真与实验结果表明,与传统PWM调制控制策略相比,基于瞬时功率理论的转矩控制策略能有效地抑制无刷直流电机的转矩脉动。     

一种无差拍直接转矩控制方法

针对现有的感应电动机无差拍直接转矩控制方法计算比较复杂,且计算得到的两个控制电压与控制对象磁链和转矩不是一一对应的问题,提出了一种在定子磁场定向的同步旋转坐标系下进行无差拍直接转矩控制计算方法.由d轴磁链方程推导出磁链无差拍控制电压的计算式;利用和定子磁链相垂直的q轴电流方程,推导出转矩控制电压计算式.计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现.这种方法计算简单,不需要解二次方程,分离的磁链和转矩控制计算有利于控制安排.对采用这种方法的直接转矩控制系统进行仿真表明,系统转矩控制和磁链控制响应快,对参数的变化不敏感.     

基于DSP的无位置传感器永磁同步电机矢量控制系统

1引言近年来,随着永磁材料性能的不断提高和完善以及永磁电机研发技术的不断成熟,永磁电机正向微型化、大功率化和智能化方面发展。永磁电机由具有三相对称绕组的定子和材料为永磁磁钢的转子组成。当电机转子旋转时,根据其在定子上产生的反电势波形的不同,可分为梯形波的无刷直流电动机(BLDC)和正弦波的永磁无刷同步电动机(PMSM)两种。由于永磁同步电机转子的磁通位置与转子机械位置相同,通过检测转子的机械位置便可知电机转子的磁通位置。在传统的方法中主要是在电机转子轴上安装传感器,但这些器件增加了控制系统的成本而且也使得系统的可靠性有所降低,不能广泛的得到应用。本文中主要根据PMSM的基本电磁关系,通过可直接检测出的定子三相端电压和电流计算出转子位置角θ和转速ω,控制策略采用转子磁场定向控制,利用电压空间矢量SVPWM技术产生PWM控制信号来控制功率驱动逆变电路。2PMSM的数学模型和矢量控制原理我们采用理想电机模型的假设,经过一系列推导后可得到PMSM在坐标系下的数学模型如下:电压方程u=(1)定子绕组磁链方程ψ(2)永磁同步电动机的电磁转矩可表示为T(3)式中ud,uq——d、q轴电压;id,iq——d、q轴电流;Ld,...     

三相异步电机矢量控制的研究

在异步电动机数学模型的基础上,讨论了矢量控制理论及其解耦性质.将异步电动机三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程分别变换到两相同步旋转坐标系下.通过转子磁场定向技术,使定子绕组电流的转矩分量和磁场分量得到解耦,使得异步电机类似于直流电机的控制方法得以实现,从而,异步电机的调速性能大大提高.根据异步电机的磁链开环矢量的控制原理,采用Simulink自带的小模块自行搭建了矢量控制系统的仿真模型.     

基于无速度传感器的异步电机并联加权矢量控制

在工业和轨道交通领域,多电机协调控制已经得到了广泛的应用。为了解决单逆变器驱动并联异步电机在不平衡负载条件下运行的问题,本文实现了基于无速度传感器的加权矢量控制方法。本文对现有的并联加权控制方法进行改进,在负载不平衡时,根据易获得的电机转速实时计算出加权值。并联电机矢量控制的权重根据加权值进行实时调整,定子电流的d轴分量控制加权转子磁链,q轴分量控制加权转矩。电机的磁链和转速通过q轴磁链观测器观测得到。仿真和实验结果表明,加权矢量控制方法克服了平均转子磁场定向方法在负载不均衡较大时不能正常起动的缺点,同时对并联电机电流的不均衡度有所改善。     

三相感应电动机矢量控制建模仿真研究

感应电动机数学模型复杂,分析和求解这组方程组十分困难,从简化磁链的关系入手,通过坐标变换的方法简化电动机的数学模型,推导出同步旋转坐标下的电动机数学模型,并通过磁场定向,为矢量控制提供依据。利用Simulink建立了仿真模型,并通过对d,q轴电流的控制达到控制电动机转矩的目的,仿真结果验证了仿真模型的正确性。     

直接转矩控制中基于旋转坐标系的磁链估算模型

将直接转矩控制(DTC)与定子磁链定向矢量控制相结合，利用DTC中电压矢量的空间位置角，推导出定子磁链定向矢量控制中的磁链定向角，然后根据旋转坐标系中的d轴和q轴电流分量，建立定子磁链估计的数学模型。这样可使DTC中的磁链估算简便、精确。文中给出了使用这种方法建立的直接转矩控制系统的MATLAB仿真结果。