基于模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制

设计了基于模糊控制的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统,采用模糊控制器取代了传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表。仿真结果表明:模糊控制PMSM DTC系统运行良好,可实现四象限运行,与传统开关表相比,可有效减小转矩脉动和平均开关频率。研究了转矩误差论域和零电压矢量对模糊控制性能的影响,并基于转矩角对电压矢量作用的影响规律,提出了考虑转矩角的PMSM模糊直接转矩控制。仿真结果表明:在转矩角较大时,考虑转矩角的PMSM模糊DTC系统可有效减小转矩和磁链脉动,改善控制性能。     

基于转矩预测的永磁同步电动机模糊直接转矩控制研究

针对IM DTC和PMSM DTC中零电压空间矢量作用效果的不同,提出基于转矩预测的PMSM模糊直接转矩控制方法,模糊控制规则表中使用零电压矢量.根据转矩偏差、定子磁链偏差的符号和大小以及定子磁链所处的扇区经模糊推理得到合适的电压空间矢量,再使用预测控制算法计算该矢量和零电压矢量(如果需要)分别作用的时间,限制电磁转矩在给定环宽范围内.仿真分析表明,零电压矢量的引入和预测控制算法的应用减小了转矩脉动,对传统的永磁同步电动机直接转矩控制系统性能有明显的改善.     

永磁同步电机有限集模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)模型预测直接转矩控制(DTC)转矩脉动大、功率元件开关频率不恒定等问题,将两电平逆变器的8个电压空间矢量作为有限控制集,应用到PMSM DTC中。设计考虑转矩误差、最大转矩电流比及电流约束的成本函数,利用成本函数来估算有限集合中各电压矢量的占空比,从而求得逆变器的最优电压矢量作为系统控制量。与传统模型预测控制方法相比,该方法的电流谐波和转矩脉动显著降低,且转矩动态性能也得到改善。仿真试验结果验证了所提出的控制方案有效性。     

具有最大转矩电流比的IPMSM直接转矩控制

为提高内置式永磁同步电机(IPMSM)控制性能,将直接转矩控制(DTC)与最大转矩电流比(MTPA)控制相结合,提出一种具有MTPA的IPMSM DTC方法。该方法采用MTPA控制和多项式插值方法建立了定子磁链与电机输出转矩之间的关系,可根据电机不同运行工况,动态调整定子磁链给定值。实验结果表明,所提控制方法在保持DTC快速动态响应性能的同时,可有效降低定子电流幅值,减小功率损耗,提高驱动系统运行效率。     

永磁同步电机效率改善策略比较研究

基于永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)平台,针对最小损耗模型和最大转矩电流比两种效率改善策略进行了比较研究。前者通过计算PMSM的铜损和铁损,建立了最小损耗模型,求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。后者利用Lagrange乘子法推导出了最大转矩电流比(MTPA)时输出转矩与最小定子电流之间的关系式,利用曲线拟合的方法求得最优励磁电流,进而给出最优定子磁链指令值Ψs*。仿真实验表明,两种控制策略都能够在保持良好性能的基础上提升运行效率,且最大转矩电流比方法要优于最小损耗模型法。     

永磁同步电动机直接转矩控制的弱磁运行分析

直接转矩控制是一种高动静态性能的控制方法。由于转子永磁的存在，永磁同步电动机的直接转矩控制在零矢量的作用、最大转矩电流比控制(MTPA)等方面同异步电机直接转矩控制有很多不同。该文对PMSM的弱磁运行进行了分析，根据最大负载角的存在和逆变器及电机的电流电压限制，提出了在电流限制的条件下PMSM直接转矩控制的MTPA运行的稳定条件。理论分析和仿真结果都证明了该结论的正确性。     

PMSM DTC系统的三相四开关容错运行

三相四开关作为传统三相六开关逆变器交流传动系统实现容错运行后的拓扑结构正倍受关注.现以三相四开关永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)直接转矩控制(Direct Torque Control,简称DTC)系统为研究对象,通过重新定义三相四开关状态下的电压矢量,确立了开关表,并以此为基础建立了相应的系统控制模型.仿真和实验结果证明,所提出的容错运行策略可使三相四开关PMSM DTC系统稳定运行并有较好的转矩动态性能.     

一种新型永磁同步电机直接转矩控制

由于采用传统的电压空间矢量开关表控制逆变器动作的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)直接转矩控制(Direct Torque Control, 简称DTC)存在着电流畸变、磁链和转矩脉动大的缺陷.为解决之,提出了一种新型的基于电压空间矢量(Voltage Space Vectors,简称VSV)和磁链扇区细分的PMSM DTC策略.实验结果表明,该策略克服了DTC中VSV选择开关表存在的缺陷;减小了磁链位置观测及磁链和转矩补偿误差;改善了电流正弦度;抑制了转矩和磁链脉动;提高了系统的稳态性能,同时仍保持了DTC固有的转矩响应速度快,对系统参数摄动、外干扰、测量误差等鲁棒性强的优点.     

永磁同步电动机直接转矩控制伺服系统分析与仿真研究

介绍了永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制(DTC)基本控制理论,分析了零电压矢量在控制过程中的作用.在理论分析的基础上采用零矢量的控制方案,建立了基于Matlab/Simulink的PMSM直接转矩控制伺服系统模型.仿真结果验证了加入零电压矢量可以有效地抑制转矩脉动,提高系统性能.同时该仿真模型采用位置、转速和电流三闭环控制,模拟了PMSM的恒转矩起动、恒功率运行以及负转矩制动的全过程,实现了位置伺服的精确控制.     

微型燃气轮机发电系统启动过程控制

提出了微型燃气轮机发电系统启动过程实现最大转矩电流比(MTPA)的直接转矩控制(DTC)方案.在转矩闭环控制中,解决了电机高速运行状态下功率角的位置准确计算问题;利用霍尔位置传感器解决了高速永磁电机起动时初始位置检测问题,提出相应电机起动的空间矢量合理选择方法;为了更有效提高磁链的观测精度,对独立限幅积分器和耦合限幅积分器的观测性能进行了对比.结合升速和暖机状态的电机磁链和转矩的实际要求,设计供电效率最优启动方案.仿真和实验结果证明,系统具有良好的动静态性能,保证蓄电池有限能量情况下一次快速可靠启动.     

基于DITC的开关磁阻电机转矩脉动最小化研究

转矩脉动是开关磁阻电机较为突出的缺点.本文基于直接瞬时转矩控制(DITC)的概念,直接控制瞬时转矩跟随参考转矩,并结合转矩滞环控制器,阐述了减小转矩脉动的控制原理.针对一台3相12/8极开关磁阻电机,建立了Matlab环境下SRM系统的仿真模型.仿真结果和实验结果如实地反映了开关磁阻电机的运行特性,验证了本文所用的直接瞬时转矩控制能有效地减小转矩脉动.     

开关磁阻电机的直接瞬时转矩控制系统设计与仿真

采用了直接瞬时转矩控制(DITC)方法来抑制开关磁阻电机(SRM)的转矩脉动.介绍了DITC方法的控制原理,据此设计了不同导通区间内的转矩滞环控制器,并进行了仿真研究.仿真结果表明,DITC方法能够按预定的要求将转矩波动范围控制在滞环限内,在调速阶段能够快速跟踪和准确地控制转矩,转矩波形明显优于传统电流斩波控制下的转矩波形,证明了所设计的DITC方法能够有效提升SRM动、静态工作过程中的转矩性能.     

带齿槽转矩补偿的横向磁通永磁电机DTC技术研究

横向磁通永磁电机（TFPMM）因结构特殊,存在功率因数低、转矩脉动大等问题,需要改进控制算法来降低电机的转矩脉动,改善控制系统性能。在传统的直接转矩控制(DTC)基础上提出空间矢量调制(SVM)的DTC策略,以改善传统控制策略中电流、磁链控制不精确,转矩脉动大的问题。针对TFPMM齿槽转矩比较大的问题,将电机齿槽转矩拟合成电角度的表达式,补偿到转矩观测器输出端,使转矩观测器能观测齿槽转矩分量,起到抑制齿槽转矩脉动的作用。仿真结果验证SVM-DTC比传统DTC的电流波形更平滑,磁链控制更精确。采用齿槽转矩补偿的方法后电机转矩脉动显著减小,验证了补偿控制算法的有效性。改进的控制算法提高了电机控制系统整体性能。     

永磁同步电机低脉动直接转矩控制建模与仿真

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中转矩脉动过大的问题,基于电机的电磁转矩和转矩角之间的函数关系,建立了一种新的永磁同步电动机直接转矩控制数学模型.该模型通过控制转矩角实现正圆形定子磁链矢量轨迹,有效地减小转矩脉动;通过将转矩角增量直接映射为三相逆变器电子开关的导通时间,避免了磁链工作扇区判别以及电压空间矢量调制(SVM)技术中复杂的数学和逻辑计算.采用Matlab进行软件仿真表明,上述算法可以实现圆形定子磁链矢量轨迹,1N·m输出转矩时的转矩脉动不超过0.5%,在抑制转矩脉动、改善电机转子的动态性能方面具有良好的效果.     

开关磁阻电机的转矩分配滑模控制

为解决开关磁阻电机转矩脉动较大的问题,本文提出一种新型转矩控制策略,该策略通过一种简单的转矩分配方法,规划每相的期望转矩,使各相产生的转矩之和始终等于总的期望转矩,采用滑模控制器将转矩误差状态控制在切换面内,平滑系统转矩输出。仿真结果表明,采用本文提出的策略能有效抑制转矩脉动,同时保持转矩快速响应特性和强鲁棒性。     

基于占空比调节的无刷直流电机直接转矩控制

传统直接转矩控制(DTC)在每一个控制周期对电机施加一个不变的电压矢量,从而导致较大的转矩脉动,而且开关管的开关频率不固定。为减小转矩脉动同时使开关管的开关频率恒定从而提升系统的稳定性,将占空比调制技术引入到无刷直流电机(BLDCM)DTC系统当中,并研究了4种占空比生成方法对转矩脉动的抑制效果。由于引入了占空比调制技术,零电压矢量和非零电压矢量作用的时间随占空比的改变而改变,因此能够对转矩进行更精细的控制从而抑制转矩脉动。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

基于遗传算法和转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动抑制

开关磁阻电机(SRM)特殊的双凸极结构导致其运行时会产生很强的转矩脉动。传统的转矩分配函数(TSF)控制方法虽然可以在一定程度上起到抑制转矩脉动的作用,但是受到开关频率、功率电源电压值等物理条件的限制,仍会存在较大的转矩脉动。为此,提出了一种基于遗传算法的SRM TSF控制方案。利用遗传算法良好的寻优能力,在指数型TSF控制的基础上,将转矩脉动作为优化目标来寻取最优的开关角。将1台四相8/6极的SRM作为研究对象,搭建了以TMS320F28335为控制核心的试验平台。试验结果验证了基于遗传算法的TSF控制方法可以有效减小SRM的转矩脉动。     

永磁同步电机直接转矩控制与模型预测转矩控制比较研究

对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统和基于定子磁链坐标系的模型预测转矩控制(MPTC)系统的控制性能、平均开关频率、参数鲁棒性等进行比较。DTC系统结构简单,平均开关频率较低,但磁链和转矩脉动大于MPTC。MPTC性能较好,但计算复杂,实时性较差。同时,两者均存在参数失配鲁棒性较差和开关频率不恒定的共性问题。针对开关频率不恒定的问题,提出一种开关频率固定的PMSM MPTC方法,可将每个采样周期开关切换次数固定为2次。仿真结果表明：该方法可使开关频率固定为采样频率的1/3,且将备选开关状态减少为3个。     

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。     

新型SRM直接转矩控制系统的场路耦合联合仿真

转矩脉动是阻碍开关磁阻电机(SRM)发展的主要因素之一。采取合适的控制策略及结构改进能够抑制转矩脉动,但在研究的过程中通常需要通过仿真的方式进行快速验证。采用Simulink、Maxwell及Simplorer场路耦合多物理域联合仿真的方式,针对新型定转子开槽SRM,建立了直接转矩控制(DTC)系统,模拟分析了其在起动、加减速以及增卸负载等工况下的响应性能,验证了对转矩脉动的抑制效果。对于新型定转子开槽SRM本体建模而言,利用Maxwell建立其有限元模型,可以避免复杂的数学模型推导,且在联合仿真的过程中能够实时反映出电机内部的电磁特性,便于为电机本体结构的改进以及控制策略的优化设计提供重要依据。