增大飞轮电池储能的控制方法研究

飞轮电池充电时,常采用id=0的矢量控制策略对它的永磁同步电机进行控制.受逆变器最大输出电压和电机最大电流条件的约束,飞轮电池永磁同步电机的最高转速很快受到限制,这影响了飞轮电池的最大存储能量.针对这一问题,对永磁同步电机在基速以上进行弱磁控制,使电机的定子电流沿着电压极限圆与电流极限圆的交点轨迹运行,在弱磁的同时保证电机有较大的输出转矩.通过仿真对比表明,加入弱磁控制能够有效提高永磁同步电机的最高转速,拓宽飞轮的转速范围,增大飞轮电池充电时的存储能量.     

内置式永磁同步电动机弱磁调速优化控制

从永磁同步电机(PMSM)的矢量控制出发,提出了一种PMSM弱磁优化控制方法。内置式永磁同步电机(IPMSM)相对表贴式永磁同步电机弱磁能力强,调速范围宽,以IPMSM为对象,对弱磁调速进行了仿真与优化。PMSM在基速以下采用最大转矩电流比的恒转矩控制,减小了电机损耗,提高了逆变器的效率,在基速以上采用恒功率调速。直轴电流去磁调速结合交轴电流去磁调速的弱磁控制方式,提高了PMSM的功率因数,扩展了调速范围。针对弱磁环节转速的波动问题,在传统PI控制上做出改进,提出了模糊自整定PI的控制方式,提高了PMSM弱磁调速的性能。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,验证了该控制方法的可行性。     

内置式永磁同步电机MTPA和弱磁控制

永磁同步电机(PMSM)的矢量控制恒转矩控制常用两种控制方式:弱磁控制和最大转矩电流比(MTPA)控制。内嵌式永磁同步电机(IPMSM)输出的转矩包含部分磁阻转矩,在相同转矩输出情况下,MTPA控制所需定子电流小于弱磁控制的定子电流,这样就实现了最小铜损。当车速达到额定转速后,电机受到电池电压的限制,恒转矩控制策略无法实现电机转速的继续上升,此时电机进入恒功率运行区,通过弱磁控制策略实现在电压受限条件下的电机转速上升。提出了在低转速和无需足够大扭矩时使用MTPA控制;在转矩输出要求很大时,使用最大电流输出控制;超出额定转速后,使用最大功率输出控制,即最大电压转矩比(MTPV)控制。     

一种新的内置式永磁同步电机弱磁控制方法

为使基速下采用最大转矩电流比控制方式的内置式永磁同步电机(IPMSM)平稳而快速地切换到基速以上的弱磁控制方式,设计了一种以电流超前角为控制对象弱磁控制策略.根据相电压参考值与实际值的差,运用抗饱和积分器快速调制得到一个比例系数并将其作用到定子电流矢量的超前角上,使定子电流矢量向d轴方向偏转达到弱磁效果.实验结果验证了...     

弱磁控制算法在标准地铁永磁牵引系统中的研究及应用

为了在永磁牵引逆变器直流侧电压达到最大值后获得更宽的调速范围,需要在基速以上运行时对永磁同步电机进行弱磁控制。在研究了永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出一种基于Newton-Raphson迭代公式的永磁同步电机弱磁算法,该方法不仅可以使永磁同步电机在基速以上稳定运行,而且可以使输出转矩与指令基本保持一致。通过MATLAB/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心试验证明了该弱磁控制算法的可靠性与有效性。目前,该算法已在系列化标准地铁永磁牵引系统中得以应用。     

永磁同步电机MTPA弱磁控制方法研究

针对永磁同步电机在升速阶段电流过大和高速阶段稳定性差的问题,在分析永磁同步电机弱磁原理的基础上,选用MTPA(最大转矩)弱磁控制策略,通过转矩控制达到减少升速时间的目标;利用修正电流值来控制弱磁从而实现增大调速范围.实验在PSCAD上建立仿真模型,通过对比永磁同步电机在不同运行阶段参数,结果验证了此方法的可行性和正确性.     

基于模糊PI的永磁同步电机弱磁控制策略

设计了基于模糊PI的永磁同步电机弱磁控制策略,旨在解决永磁同步电机运行过程中转速超调量大、转矩 脉动大等问题,并结合单电流调节器弱磁法对系统进行弱磁扩速处理.该设计策略采用模糊PI控制算法、弱磁控制 与MTPA控制相结合,利用模糊PI控制算法优化MTPA 控制, 提高了系统的响应性能和抗干扰能力. 在MAT- LAB/Simulink中搭建了完善的数学模型,并通过仿真验证了该控制算法的有效性.     

电动汽车宽速域优化算法及弱磁控制策略研究

为了扩展电动汽车稳定运行区域,提出了一种综合式的SVPWM调制算法,并在此基础上实现了一种优化的永磁同步电机弱磁控制策略。优化后的弱磁控制策略不需要准确知道电机参数等变量,且算法简单易于实现。试验结果表明,该弱磁策略控制下的电机运行稳定,不仅提高了逆变器直流侧母线电压的利用率,而且增大了电机弱磁基速转折点,扩展了电机转速稳态运行区域。     

基于矢量控制的混合励磁轴向磁场磁通切换永磁电机分区控制策略

混合励磁轴向磁场磁通切换永磁(hybrid excited axial field flux-switching permanent magnet,HEAFFSPM)电机是一种新型定子励磁型混合励磁同步电机,它结合了轴向磁场磁通切换永磁电机和电励磁同步电机的优点。为了研究该结构电机在全速度运行范围内的运行性能,论文详细分析了电机结构特征与调磁机理,构建了电机数学模型和矢量控制系统。基于分区控制策略,在低速区,为了提高电机驱动系统的功率因数,提出一种单位功率因数控制策略,且与id(28)0控制进行对比研究;在高速区,为拓宽电机调速范围,提出一种最大输出功率弱磁控制策略,且与传统弱磁控制策略进行对比研究。基于MATLAB/Simulink和d SPACE1103,采用提出的控制策略对电机全速度范围的运行性能进行研究。仿真与实验结果表明,在低速区,电机轻载或重载运行时,单位功率因数控制策略始终保持电机驱动系统运行功率因数为1,使逆变器容量得到了充分利用;在高速区,最大输出功率弱磁控制策略提高了电机弱磁运行区域的功率利用率,增强了电机带载能力,拓宽了电机调速范围,提高了弱磁运行区的效率。     

基于电流快速响应的永磁同步电机六拍运行控制策略

提出一种基于电流快速响应的永磁同步电机六拍运行控制策略,使电机在满足动态过调制、弱磁和电流快速响应的同时,实现电机的六拍运行。在此基础上,提出一种针对过调制控制的弱磁方法,该方法可有效减小电机在过调制区域的转矩脉动。以一台车用凸极永磁同步电机进行仿真实验研究,实验结果证明了这种控制方法的有效性。     

基于多模式SVPWM算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压矢量异步调制方法已不能满足控制策略需要,本文在分析空间电压矢量多模式调制算法原理以及永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出了新型的基于多模式空间电压矢量调制算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略,保证永磁同步牵引电机弱磁控制系统能充分利用开关频率,且在异步调制和分段同步调制段都具有良好的输出特性,仿真和试验验证了本方案的可行性和有效性。     

A direct torque-controlled interior permanent magnet synchronousmotor drive incorporating field weakening

This paper presents a new control scheme for wide speed range operation of interior permanent magnet synchronous motor drives, where both torque and stator flux linkage are directly controlled. The proposed scheme possesses some attractive features when compared to the conventional current-controlled drives. Current controllers followed by pulsewidth modulation or hysteresis comparators and coordinate transformation are not used. This eliminates the delays through these networks and offers the possibility of dispensing with the rotor position sensor for the electronic commutator, if the initial rotor position is known only approximately. The scheme incorporates all the usual control regimes, such as the maximum torque per ampere operation in constant torque region, the flux-weakening region, and operates the drive within the voltage and current limits of the motor/inverter. The control scheme has been verified by simulation and experimental tests with a prototype interior magnet motor. This paper describes the scheme in detail, followed by results of its implementation     

Interior permanent magnet linear synchronous motor forhigh-performance drives

Permanent magnet linear synchronous motors have been developed for factory automation, transportation applications, and so on. In the rotary-type permanent magnet synchronous machines, the wide speed and constant power operation are realized by using the reluctance torque due to the saliency and the flux-weakening control. In this paper, we examine the effect of the interior permanent magnet arrangement for wide speed operation and the end effect in the linear structure     

永磁同步电动机过载特性及其控制策略

从永磁电机过载故障的原因入手,分析了永磁同步电动机(PMSM)在恒转矩区的最大转折速度,提出一些通过电机参数优化来改善永磁电机过载性能的方法.由于电机最大恒转矩值越大转折速度越小,因此提出了最大转矩/电流(MTPA)与弱磁控制策略相结合的方法,通过弱磁最大转矩使电机在恒转矩区的转折速度达到更大,从而提高PMSM的过载能力.     

调速型永磁同步电机参数优化设计的一种图形化方法

从控制角度出发,提出了一种图形化的永磁同步电机设计方法.根据给定的额定电压、电流等指标,可以在图形中直接得到三个关键参数:永磁体磁链、直轴电抗、交轴电抗.对两种典型工况:弱磁型与非弱磁型进行了分析,理论分析结果分别以三维图形和列表的方式表示.本文的永磁同步电机设计方法结合了电流矢量控制,着眼于提高包括逆变器在内的整个系统的利用率.针对不同实际要求,该方法为永磁同步电机设计参数的初步优选提供了一个新途径,具有直观、简便快捷以及实用针对性强等优点,理论结果经过了与实际样机的对比,证明该方法是有效与合理的.     

Six-step Voltage Control of PM Brushless AC Motors under High Speed Flux-weakening Operation for EV/HEV Applications

The torque-speed characteristics of brushless motor having an interior permanent magnet rotor and a sinusoidal back-emf waveform are compared experimentally when it is operated in brushless AC(BLAC) mode and brushless DC (BLDC) modes with both 2-phase,120° conduction(BLDC-120) and 3-phase,180° conduction(BLDC-180).Particular emphasis is on high-speed,six-step voltage controlled,flux-weakening operation.It is shown that for EV/HEV applications,even for interior PM brushless motors which have sinusoidal back-emf waveforms,in order to achieve maximum torque per ampere capability over wide operation speed range,it is advantageous to employ a hybrid operation mode-BLAC operation in the constant torque region and six-step voltage control(BLDC-180 operation,together with current phase control) in the flux-weakening region.     

电动汽车IPMSM驱动控制技术

针对电动汽车复杂的工况要求,提出一种以高性能Infineon TC1797为主控芯片,嵌入式永磁同步电机(IPMSM)为驱动单元的动力控制系统。根据最大转矩电流比控制(MTPA)与弱磁扩速相结合的矢量控制算法,并以模糊PI控制器和在线参数识别进行算法优化,增加系统的精确度和快速响应能力。最终设计了控制系统中电机运行所需模块的软硬件方案,实现了IPMSM的高性能调速。结果验证了所设计控制系统的可行性,并能满足IPMSM的高性能控制要求。     

Wide-speed operation of interior permanent magnet synchronousmotors with high-performance current regulator

Interior permanent magnet synchronous motors can be applied to applications requiring wide-speed operation. The current vector control algorithm of an interior permanent magnet synchronous (IPM) motor for constant power operation over the base speed is proposed. As the available voltage controlling the armature current vector is small in the flux-weakening constant power region, the current vector sometimes becomes uncontrollable in transient operations because of the current regulator saturation. The high-performance current regulator is also proposed to improve the current responses in the flux-weakening region, which includes the decoupling current controller and the voltage command compensator. The control performances are confirmed by several drive tests with respect to the prototype IPM motor     

考虑转子异步损耗的永磁同步电机高效率控制研究

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor）功率密度高、转动惯量小、动态响应快,广泛用于电动汽车的驱动、伺服系统和工业等场合。考虑了电机在加速、减速等动态工况工作时产生的转子异步损耗,实现永磁同步电机损耗最小控制,建立了考虑转子异步损耗的永磁同步电机模型,采用数值方法求解电机模型;以电机输入功率最小为目标函数,通过基于模型的黄金分割算法在线搜索当前工况下的最优定子磁链,避免搜索过程中电机的抖动。结果表明,与传统的最大转矩电流比和弱磁控制相比,在加速、减速时总损耗都有明显降低,在额定转速以上响应更快,转矩动荡小。所提出的控制策略实现了动态工况下电机损耗最小,达到了节能的目的。