基于滑模控制的TSMC-PMSM调速系统

设计了一种基于双级矩阵变换器(TSMC)驱动的永磁同步电机(PMSM)滑模变结构直接转矩控制方案。该方案针对一般滑模控制器的抖振问题,设计了积分滑模面、符号函数平滑和变指数趋近律,并应用于PMSM转矩和磁链的控制,既克服了滞环直接转矩控制(DTC)转矩和磁链脉动大的不足,又解决了一般滑模控制器的抖振问题。采用DSP和FPGA开发了一套系统实验样机,给出了系统的软硬件设计方法,实验结果验证了系统设计的有效性,实现了系统高性能调速及网侧电能质量的优化。     

基于动态转矩滞环的TLDMC-PMSM直接转矩控制

针对矩阵变换器永磁同步电机直接转矩控制系统中定子磁链在扇区分界处出现磁链畸变、幅值失调的现象,提出一种基于动态转矩滞环比较器的三电平直接矩阵变换器永磁同步电机直接转矩控制方法。首先阐述传统矩阵变换器直接转矩控制的原理;其次,分析低速下定子磁链幅值失调的问题,提出动态转矩滞环的方法;然后,为进一步降低转矩脉动和共模电压,将所提方法应用于三电平直接矩阵变换器,并推导出新的开关表;最后,通过Matlab/Simulink仿真软件和硬件实验平台验证所提方法的可行性和优越性。与传统矩阵变换器直接转矩控制方法相比,所提的控制方法对转矩和磁链控制性能有较大提升。     

基于二阶滑模的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的磁链和转矩脉动较大、低速时难以准确控制等问题,根据永磁同步电机的数学模型,结合二阶滑模和直接转矩控制思想,提出了基于二阶滑模速度控制器的永磁同步电机直接转矩控制系统。仿真结果表明,与传统的PI控制相比,二阶滑模的速度控制器对系统参数和外部干扰表现出较强的鲁棒性,能够在有限时间内收敛,且消弱了常规滑模控制中存在的抖振,整个系统的控制效果也得到了很大改善。     

矩阵变换器驱动永磁同步电机滑模变结构直接转矩控制

本文提出了一种新的趋近率用于永磁同步电机的变结构直接转矩控制。该趋近率按指数和加速度两种速率趋向滑模面,解决了滑模控制中的高频抖振问题,并提高了趋近速度,并建立了矩阵变换器供电的永磁同步电机变结构直接转矩控制系统。利用双空间矢量调制策略获得了较小的转矩脉动和恒定的开关频率,同时保持了传统直接转矩控制优良的动静态性能。     

基于磁场定向的矩阵变换器驱动感应电机变结构直接转矩控制

提出一种新型的基于磁场定向的矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制方法,将滑模变结构控制策略引入矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制中,以代替传统方法中的转矩和磁链滞环比较器,并结合矩阵变换器空间矢量调制方法,实现矩阵变换器开关频率恒定。实验结果表明,通过使用转矩和定子磁链2个滑模变结构控制器并结合矩阵变换器直接空间矢量调制,既可以保留传统矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制转矩快速响应的特点,又可以保证开关频率恒定和减小转矩脉动,有效地改善了系统的动静态性能。     

基于滑模和空间矢量调制的永磁同步电动机直接转矩控制

针对永磁同步电动机(IPMSM)的常规直接转矩控制(DTC)中存在的磁链转矩脉动大和开关频率不恒定等问题,在建立定子磁链坐标系下永磁同步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于滑模和空间矢量调制(SVM)的新型DTC方法,该方法利用转矩和磁链滑模控制器(SMC)替代常规DTC中的磁滞比较器和开关策略,再结合空间矢量调制方法控制逆变器运行。仿真和实验结果证明了这种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法可以有效地减小常规直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。     

矩阵变换器驱动感应电机转矩和转子磁链控制

提出了一种新型的基于感应电机状态方程的矩阵变换器驱动感应电机直接转矩和转子磁链控制方法,将传统直接转矩中的定子磁链控制替换为转子磁链控制,可以得到比传统直接转矩更高的输出转矩.将滑模变结构控制策略引入到矩阵变换器驱动感应电机直接转矩和转子磁链控制中,设计了基于加速度型趋近律的控制律,并直接在静止坐标系下进行运算,不需要传统控制中的坐标变换,采用光滑函数代替常规符号函数,从而达到快速趋近滑模面且具有低抖动的效果.结合矩阵变换器双空间矢量调制方法,并将矩阵变换器过调制方法用于感应电机直接转矩控制中,达到矩阵变换器开关频率恒定和电机快速转矩响应的目的.实验结果验证了该方法的正确性和有效性.     

PMSM的线性-滑模变结构直接转矩控制研究

为了改善永磁同步电机直接转矩控制系统的控制性能,提出将直接转矩控制与线性-滑模变结构控制相结合的策略,分别采用转矩、磁链线性-滑模混合型控制器取代了传统直接转矩控制中的滞环或PI控制器,该控制器通过调节增益实现线性控制与滑模开关控制的平衡关系。仿真及实验结果表明,这种控制策略不仅保留了线性控制响应快的特点,同时使系统具有强的鲁棒性,减小了磁链及转矩脉动,系统的动态、静态品质优良。     

基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制

为解决传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定、系统低速运行时难以精确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题,文中将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制中。用转矩和磁链2个滑模控制器来替代传统直接转矩控制中的2个滞环调节器,其输出实现空间电压矢量调制,保证了逆变器开关频率恒定。实验结果表明,这种新型控制策略能极大地减小传统直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动,有效地抑制高频噪声,实现逆变器开关频率恒定,同时仍保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的特征和对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声具有鲁棒性强的优点,有效地改善了系统的动、静态运行性能。     

改进滑模观测器的永磁同步电机SVM-DTC系统

对一种基于改进滑模观测器的永磁同步电机SVM-DTC(Direct Torque Control)系统进行了设计研究。针对传统直接转矩控制转矩与磁链脉动较大的问题,采用生成预期电压矢量的SVM-DTC控制方式抑制转矩与磁链脉动;同时,利用Sigmoid函数实现滑模速度观测器的准滑动模态控制,改进了传统滑模观测器的不足,实现了SVM-DTC系统的无位置传感器控制。仿真结果表明,能够有效抑制转矩与磁链脉动,并能实现良好的转速观测效果。     

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。     

滑模控制器对永磁同步电机的调速性能研究

对永磁同步电机（PMSM）控制系统的数学模型进行了解耦,将系统分为电气和机械两个子系统,并对子系统分别设计了利用时间变化的滑动面进行电机控制的滑模控制器,在此基础上设计了基于滑模控制器的永磁同步电机调速仿真系统。通过与脉冲宽度调制（PWM）的调速仿真系统的实验结果进行对比可知,基于滑模控制器的永磁同步电机控制系统进行调速时转矩脉动更小,电机转速的超调也更小,证明了这种调速控制系统具有更好的动态调速性能。     

基于二阶滑模算法的永磁电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制(DTC)方法低速控制精度差、转矩脉动大、开关频率不稳定等问题,提出了一种基于二阶滑模控制的永磁电机DTC方法。该控制方法基于二阶滑模控制原理,将传统磁链控制器与转矩控制器以滑模控制器替代,对空间电压进行矢量调制,提高了开关频率的稳定性,获得了良好的动态稳定性,改善了电机输出性能。仿真与试验结果表明,该控制方法能够有效减小电流脉动与转矩脉动,同时提高了控制系统的抗干扰能力,实现了电机的快速动态响应,具有较强的鲁棒性能。     

双永磁电机系统转速同步控制

针对双永磁同步电机系统中,由于负载扰动造成双电机转速不同步而极易引发差速振荡的问题,该文结合交叉耦合控制结构和滑模控制算法,提出一种基于积分型滑模速度控制器的转速同步控制策略,使用指数趋近律以及饱和函数抑制滑模固有的抖振现象。此外,设计了转速同步控制器对两电机的电流环进行补偿,通过选择合适的耦合同步系数,使两电机速度尽快达到同步。实验结果验证了在所提出的控制策略下,双永磁同步电机系统的鲁棒性、转速跟踪性能以及同步性能均得到提升。     

永磁同步电动机的无抖振滑模控制系统设计

针对永磁同步电动机位置伺服系统,基于同步旋转坐标系下永磁同步电动机精确的数学模型,利用矢量控制技术,设计了位置/电流双闭环解耦控制结构,以实现转矩线性化控制,简化控制器设计.结合高阶滑模和非奇异终端滑模的控制思想,利用鲁棒微分估计器技术,分别提出了位置环和电流环的高阶非奇异终端滑模控制方案,在保证控制系统全局非奇异和稳定性情况下,可消除控制信号的高频抖振,提高系统的动态响应速度和控制精度,实现系统强无抖振的滑模控制.提出一种自适应负载转矩估计方法,解决了未知负载扰动系统的鲁棒控制问题.仿真结果证明所提控制方法的有效性和可行性.     

基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制

针对永磁同步直线电机(permanent magnet linear synchronous motor, PMLSM)在运行过程中因参数失配和外部扰动导致控制性能下降的问题,提出一种基于超螺旋滑模观测器的永磁同步直线电机无模型控制策略。根据PMLSM在dq旋转坐标系下参数摄动时的数学模型建立电机对应的新型超局部模型,以避免参数失配。基于该新型超局部模型,结合滑模控制设计了无模型滑模速度控制器,通过Lyapunov稳定性理论证明该控制器的稳定性。同时,为削弱传统扩展滑模观测器对新型超局部模型中未知量观测的抖振,提高控制精度,设计超螺旋滑模观测器(super-twisting sliding mode observer, STSMO)对未知量进行在线辨识并实现前馈补偿。最后,将传统滑模控制、基于传统扩展滑模观测器的无模型控制算法与所提方法进行仿真和硬件在环实验对比,结果表明所提方法改善了PMLSM控制系统的动态响应性能,具有较强的鲁棒性。     

基于Supertwisting滑模永磁同步电机驱动的转速和转矩控制

针对永磁同步电机(PMSM)空间矢量的直接转矩控制方案超调频繁、响应时间慢等问题,将传统的转速PI控制器和转矩PI控制器替换成Super-twisting滑模控制器,并从理论上证明了Super-twisting滑模控制器用在转速环和转矩环上能在有限时间内收敛。借助MATLAB/Simulink仿真软件研究了PMSM的转矩脉动,分析了其动态响应速度。仿真结果表明,在空间矢量直接转矩控制中采用Super-twisting滑模控制器与PI控制器相比有更小的转矩脉动,提高了动态响应速度并且解决了超调频繁的问题。     

一种新型永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制系统

传统的转矩和磁链双滞环型永磁同步电动机直接转矩控制系统具有转矩脉动大、开关频率不恒定、运行噪音大等缺点。为此,基于滑模变结构理论及空间电压矢量调制技术,提出一种新型永磁同步电动机直接转矩控制策略。根据永磁同步电动机定子磁链定向坐标系中的数学模型及滑模变结构理论推导出定子磁链及转矩控制规律。实验结果显示新型直接转矩控制具有转矩动态响应迅速,稳态转矩脉动和磁链脉动低,电流波形光滑,驱动系统对参数变化不敏感。