基于间接定子量的永磁同步电动机三电平直接转矩控制

针对永磁同步电动机传统直接转矩控制在低速圆形磁链运行时存在转矩和磁链脉动大的问题,采用基于间接定子量的三电平二极管中性点钳位逆变器供电的空间电压矢量调制(SVPWM)策略的直接转矩控制。首先给出了由间接定子量的方法产生控制转矩所需定子预期电压信号的方法;然后给出60°坐标系下SVPWM的设计方法,与传统算法相比,该算法能够有效地简化计算,在此基础上,通过调整冗余小矢量的作用时间来平衡直流侧两电容电压;最后,为了验证基于间接定子量的永磁同步电动机三电平直接转矩控制的算法的有效性,通过基于MATLAB/Simulink软件的仿真对比了其与传统直接转矩控制单一矢量法的控制效果,结果表明,所采用的方法能够有效改善电磁转矩的脉动、减小定子电流的谐波含量,并具有很好的动、静态性能。     

基于SVPWM的模糊滑模DTC系统研究

针对常规直接转矩控制系统转矩脉动大的缺点,提出了一种结合模糊滑模控制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的直接转矩控制系统方案.该方案用模糊滑模控制器取代常规直接转矩系统中磁链、转矩的滞环控制器,通过空间矢量脉宽技术实现其系统控制.文中通过对异步电机两相静止坐标系下的数学模型分析,构建其MATLAB离散系统仿真模型并进...     

基于PI调节器的直接转矩控制系统的研究

基于PI调节器的直接转矩控制方法通过转矩PI调节和磁链PI调节产生电压矢量,再经坐标旋转变换后得参考电压矢量,该矢量能在一个控制周期内补偿转矩和磁链的误差。用空间矢量脉宽调制（SVPWM）方式控制逆变器的开关状态,能够保持逆变器开关频率恒定。基于Matlab／Simulink的PI—DTC系统仿真研究表明了该方法的有效性。     

基于反推控制的永磁同步电机新型直接转矩控制方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统直接转矩控制(DTC)运行时存在的磁链转矩脉动大,逆变器开关频率不恒定等问题,提出了一种基于反推控制的永磁同步电机新型直接转矩控制方法,该方法采用速度反推控制器取代传统的速度PI控制器,采用磁链转矩反推控制器用于产生定子电压在静止坐标系上的分量,并结合空间矢量调制方法产生开关信号,控制逆变器的运行。实验结果表明该方法能够明显减小传统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,同时与基于PI控制的改进直接转矩控制方法相比,具有响应迅速、可调参数少的优点。     

具有中点电位平衡功能的三电平直接转矩控制

针对三电平中点钳位型逆变器存在较大电压偏移问题,提出一种改进的控制中点电位平衡的方法,并采用磁链和转矩双闭环控制的三电平逆变器供电的异步电机直接转矩控制方案。首先,直接在坐标系下对转矩和磁链进行调节得到所需施加的电压空间矢量;其次,基于非正交的60坐标系,在内部扇区通过检测中点不平衡方向以及三相输出电流,采用相应的SVPWM调制顺序,在外部扇区采用合成虚拟矢量的调制方法;最后,仿真结果表明了该控制算法的可行性,异步电机响应迅速,转矩脉动较小,同时中点电位不平衡得到了有效地抑制。     

三电平逆变器简化电压矢量及磁链观测控制方案

在二极管钳位型(NPC)三电平逆变器矢量控制系统中,存在着传统SVPWM算法复杂以及转子磁链观测精度不高等不足,提出一种基于三电平简化SVPWM及混合磁链观测的矢量控制方案,通过对空间电压矢量的分解及平移,达到简化算法的目的;引入一种混合模型的磁链观测器计算转子磁链,根据电机运行状态合理选择磁链观测模型。仿真分析与实验结果表明,基于该方法的NPC三电平逆变器矢量控制,具有动态性能好、转矩响应快,调速范围宽等优点。     

60°坐标系下三电平逆变器SVPWM的实现

随着高速动车组的发展,三电平逆变器的研究和应用越来越广泛,其传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法需要进行大量的三角函数运算及扇区判定,增大了控制器的计算工作量.由于α,β坐标系中,三电平基本空间矢量图为正六边形,基于60°坐标系下的SVPWM算法,在计算基本矢量作用时间时避免了大量的三角函数运算.采用间接磁场定向矢...     

感应电机DTC转矩与磁链模糊PI自校正控制

为克服传统感应电机直接转矩控制存在低速转矩脉动和开关频率不固定等问题,设计了基于转矩与磁链模糊PI自校正控制器以降低转矩脉动。该控制器根据转矩与磁链误差和误差变化率,实时在线调整控制参数,改善转矩与磁链控制性能。在此基础上提出12个细分电压矢量DTC空间矢量调制控制方案。该方案利用细分的12个电压空间矢量合成需要的任意电压空间控制矢量。仿真与实验结果表明:该系统获得转矩与磁链更精细的控制,降低了电机低速转矩脉动,提高DTC系统的自适应能力。     

基于预测控制的异步电机直接转矩控制性能的改善

分析了传统直接转矩控制中造成转矩脉动的原因,提出了一种预测控制算法以改善直接转矩控制性能的方法.在每个采样时刻,根据采样值求出一个能正确补偿当前定子磁链偏差和转矩偏差的定子电压矢量,在下个控制周期内作用于定子绕组,使再下一个控制周期到来时偏差刚好被消除.该电压矢量采用SVPWM进行合成并转化成相应的PWM开关信号,并且使用了一种定子磁链混合模型的磁链观测器以改善低速性能.仿真结果验证了该算法的有效性,明显抑制了转矩和磁链的脉动.     

无轴承异步电机的直接转矩控制技术研究

针对无轴承异步电机气隙磁场定向算法控制复杂、存在失稳转矩及高度非线性等局限性,将直接转矩控制算法引入到无轴承异步电机解耦控制中。利用小信号模型分析了转矩绕组电流波动对无轴承异步电机麦克斯韦力的影响,研究了一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的直接转矩控制算法,转矩PI环和磁链PI环的输出分别为磁链的相位角增量和幅值增量,经过相位角增量校正环节解决了转矩环和磁链环的干扰问题,对SVPWM的谐波系数进行了分析。针对一台无轴承异步电机,利用数字信号处理器TMS320F2812 DSP实现了电机在两种直接转矩控制(direct torque control,DTC)算法下的悬浮。实验结果表明该算法降低了电流的总谐波系数,减小了电机转矩的脉动,提高了电机的悬浮性能。     

高速动车组牵引传动控制系统的研究与仿真

采用三电平空间电压矢量控制的转差频率矢量控制系统,建立高速动车组牵引传动仿真系统;为了实现动车组在0～250km/h范围内任意速度下稳定运行,设计出一种基于双滞环调节的恒速控制器。引入控制变量k,通过牵引、恒速、再生制动控制之间的平滑切换,防止在不同控制方式之间切换时引起较大的转矩、磁通和电流波动;仿真模拟了动车组在运行过程中牵引、恒速(包括惰行)和再生制动工况,Matlab/Simulink仿真结果表明系统具有良好的稳态性能和动态性能,满足高速动车组运行要求。     

单相三电平整流器d-q坐标系下的控制与SVPWM方法

为了减弱高速动车组与牵引供电网压之间的相互耦合关系,以电力牵引变流器中的单相三电平中点钳位(NPC)整流器为对象,分析了其工作原理,建立了其在d-q坐标系下基于开关函数的数学模型;然后给出了一种基于d-q变换的有功无功电流控制算法.并在此基础上,提出了一种单相三电平空间矢量调制( SVPWM)方法.与传统的正弦脉宽调制方法相比,该调制方法不但能够有效地降低牵引变压器的绝缘等级和电压突变的耐受能力,并且还具备中点电位控制能力.最后,计算机仿真和小功率样机实验验证了该控制方法和调制方法的有效性和可行性.     

Robust direct torque and flux control of adjustable speed sensorless induction machine drive based on space vector modulation using a PI predictive controller

A Direct torque and flux control design for a sensorless induction motor, following a Lyapunov-based stator flux observer is presented. In this control scheme, the torque error signal and the amplitude of the stator flux reference vector are delivered to a PI predictive controller. The predictive controller also uses information on the amplitude and position of the actual stator flux vector and measured stator currents to determine the voltage command vector for space vector modulation inverter. In addition, a conventional PI speed controller is used to generate the torque reference signal. Using the fifth order model of the three-phase induction machines in a stationary two axes reference frame, a nonlinear stator flux observer is developed in order to estimate the rotor speed, rotor and stator resistances simultaneously. The stability of this observer is proved by Lyapunov theory. It is shown that if the persistancy of excitation condition is satisfied, the estimated quantities converge to their real values. The effectiveness of the proposed control scheme is verified by computer simulation and experimental results.     

基于变参数PI和模糊控制的直接转矩控制

针对传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统中存在定子磁链和电磁转矩脉动的缺点,提出一种基于变参数PI和模糊控制的直接转矩控制方法,将传统直接转矩控制系统中PI速度调节器和滞环比较器分别用变参数PI速度控制器和模糊控制器代替.介绍了变参数PI和模糊控制的原理和设计方法,最后构建了改进后系统控制框图,并进行了实验验证...     

基于MTPF永磁同步电动机直接磁链控制

为了提高永磁同步电动机的调速性能,提出了基于最大转矩/磁链的定子磁链直接控制的方法.研究了基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电动机过调制技术.在控制过程中磁链比较环节的定子磁链给定不再是一个恒定的值,而是根据负载转矩和给定转速来动态调整,从而通过直接控制定子磁链来实现转矩的控制.实验证明基于最转大转矩/磁链定子磁链直接动态控制方式要明显优于传统恒定磁链的直接转矩控制方式,定子磁链的动态控制减少了转矩建立的时间,无需电流控制器,具有减小磁链和转矩脉动的特点;直接磁链控制算法与过调制技术相结合后,在弱磁控制区也实现了快速的动态转矩响应特性.     

基于改进型磁链观测器直流励磁同步电机控制

定子磁链的准确观测和有效控制对提高直流励磁同步电机直接转矩控制系统的性能有着重要的意义,针对纯积分电压模型存在观测磁链偏差问题,提出一种基于磁链幅值平方和修正方法的定子磁链观测器,并对该观测器进行详细的分析.同时将简化三电平空间矢量调制算法引入到直接转矩控制中,实现转矩、磁链误差的精确补偿,并在此基础上提出三电平功率变...     

消除偶次谐波的三电平NPC逆变器调制方法

针对传统空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法的矢量选取方案使得二极管箝位型(NPC)三电平逆变器输出电压产生偶次谐波的缺陷,提出了一种能消除偶次谐波的改进型矢量选取方案.该方案在分析传统SVPWM产生偶次谐波机理的基础上,通过改进SVPWM中各矢量的作用顺序,使得逆变器输出电压半波奇对称,从而达到消除偶次谐波、抑制中点电...     

三相四开关逆变器供电的IPMSM直接转矩控制系统建模与分析

为获得较高的转矩响应速度和较低的转矩脉动,将基于比例-积分控制器和空间矢量调制的直接转矩控制(PI-SVM DTC)引入到由三相四开关逆变器供电的凸极式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统中。鉴于电机的强耦合性,同时为便于分析其定子磁链环,建立了IPMSM在静止坐标系下以定子磁链为状态变量的状态空间模型。为改善系统的稳态性能,构建无差拍全阶状态观测器,实现对定子磁链的闭环观测。揭示了传统定子磁链环极点放置位置存在的问题,并利用一种简单的方法对定子磁链环极点位置进行优化。对PI-SVM DTC的转矩环进行建模分析,为PI控制器的设计提供依据。另外,为抑制三相四开关逆变器直流母线中性点电压偏移,根据其偏移量生成合适的补偿量,并将其添加到定子磁链控制环中。实验结果验证了该模型的有效性。     

具有效率优化计算的异步电动机自抗扰与滑模直接转矩控制

为了克服异步电动机直接转矩控制中转矩和电流脉动大等缺点,设计改进的自抗扰速度控制器取代传统的比例积分(PI)控制器。根据异步电动机的数学模型以及滑模变结构控制理论设计了一种基于转矩误差和磁链平方误差的新型滑模控制器。考虑电机运行过程中负载转矩未知问题,设计了一种基于Super-twisting算法的负载转矩观测器。Super-twisting定子磁链观测器的应用提高了观测精确度。通过效率优化计算得出稳态时最优定子磁链,并将其引入调速系统。仿真试验结果表明,该控制策略有效地减小了转矩和电流脉动,并且对外部扰动具有较强抑制作用,同时能够降低电机运行损耗,具有良好的动态和稳态性能。     

基于定子电阻补偿的PMSM直接转矩控制

传统直接转矩控制的缺点之一是转矩脉动较大,而定子电阻变化是导致低速转矩脉动产生的一个重要原因.提出了一种使用PI控制器的定子电阻补偿原理减小转矩脉动的方案,PI控制器的输入是实际磁链值和参考磁链值,输出是定子电阻的变化值.仿真结果表明,与传统直接转矩控制算法相比,该方案能显著减小转矩脉动,而且整个算法简单,容易实现.