一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法

针对永磁同步电动机的宽调速范围应用和弱磁难问题,提出了一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法,该方法基于矢量控制原理,基速以下采用id=0控制,基速以上采用弱磁控制,利用电压外环调节器产生直轴电流参考值id*,不依赖于电机参数,易于数字化实现。提出电流反馈解耦控制方法,实现了d、q轴电流的完全解耦,提高了永磁同步电动机的控制性能。在5.5kW的内置式永磁同步电动机上进行了仿真,扩速倍数可达3倍,转速、转矩控制性能良好,验证了控制方法的有效性,对永磁同步电动机的宽调速范围应用具有实际意义。     

端口受控哈密顿方法的永磁同步电动机弱磁扩速

针对隐极永磁同步电动机的弱磁扩速问题,提出了一种基于端口受控哈密顿(PCH)的弱磁扩速非线性控制新方法。系统的平衡点采用分段式求取,在基速以下采用最大转矩/电流原理求出,在基速以上采用弱磁方法求出。对于工程中常见的负载转矩未知时的情况,设计了负载转矩观测器。仿真结果表明,系统的弱磁扩速效果好、速度响应快,具有良好的抑制负载转矩扰动能力。     

电动车用内嵌式永磁同步电动机弱磁调速研究

电动车用内嵌式永磁同步电动机驱动系统在车载电源电压限制下,需要采用弱磁调速控制策略提高电机的转速范围满足电动汽车的行驶要求。通过对指令信号与反馈信号的误差值进行计算,获得电压参考值,并与车载直流电压比较得到变调率,建立电压转速模型,联合变调率判断电动车的运行状态,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术产生开关控制信号,进行永磁同步电动机的弱磁调速,实验分析验证了该方法弱磁扩速的可靠性。     

PMSM直接转矩控制中功率因数角与磁链关系研究

针对永磁同步电动机直接转矩控制系统中给定磁链的确定问题,提出了一种通过功率因数角计算给定磁链的方法。在建立了永磁同步电动机直接转矩控制系统数学模型的基础上,通过分析功率因数角、转矩、转速与定子磁链之间的关系,导出了在转速测量值和转矩估算已知、功率因数角给定情况下的定子磁链幅值。将该磁链给定方法嵌入在永磁同步电动机直接转矩控制系统的MATLAB仿真模型中,仿真结果表明,系统能够有效地控制电机在给定功率因数角下运行。     

损耗极小的内置式永磁同步电动机直接转矩控制

为解决永磁同步电动机驱动系统在轻载运行时效率偏低的问题,给出了一种损耗极小的永磁同步电动机直接转矩控制方案。该策略通过分析电动机损耗与转速、转矩和定子磁链的关系,建立了考虑铁心损耗的永磁同步电动机模型,根据该模型推导出了使电机电气损耗极小的最优定子磁链表达式,将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,从而实现了永磁同步电动机直接转矩控制调速系统的损耗极小。实验结果表明该控制方法不仅保持了传统直接转矩控制动态响应快的特点,而且能够提高电机在轻载运行时的效率。     

增程式电动车用永磁同步电机弱磁控制仿真研究

考虑到增程式电动车(EREV)电驱动系统的特点和特殊要求,在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了永磁同步电机的弱磁控制原理及其控制策略。在基速以下,采用最大转矩/电流控制(MTPA),使电机运行于恒转矩区,以获得最大电磁转矩;当转速增至基速后,则采用弱磁控制策略,以拓宽电机的调速范围,实现高速恒功率运行。在Matlab/Simulink中,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术对永磁同步电机弱磁控制系统进行了建模仿真,验证了该弱磁控制算法正确性。     

基于DSP的永磁同步电动机直接转矩控制系统研究

围绕永磁同步电动机直接转矩控制系统并设计了相应的DSP数字实验平台.提出了一种基于改进的扩展卡尔曼滤波器(EKF)的永磁同步直接转矩控制方法.EKF对永磁同步电动机的转子位置、角速度、定子磁链和转矩进行了精确参数估计.直接转矩控制的实现方法采用了最大转矩/磁链的直接转矩控制策略,提出通过控制定子磁链给定幅值直接控制电磁转矩,推导出在电流限制条件下、基速以上采用最大转矩/磁链运行时的稳定条件.仿真及实验结果验证了该控制方法的可行性和有效性.     

基于PR控制器的永磁同步电动机弱磁控制

介绍了永磁同步电动机的数学模型,并对其弱磁原理进行阐述.因传统的调速控制经解耦后常采用PI调节器,引入与温度和电路参数有关的交叉耦合项和前馈补偿项,影响了控制系统的鲁棒性,特别是在额定转速以上的弱磁运行时影响更大.分析了比例谐振PR控制器特点,并提出一种基于改进PR控制器及转子磁链定向的移相弱磁控制策略.仿真结果表明,所述的控制策略能实现永磁同步电动机的高倍弱磁扩速,具有良好的鲁棒性和动态性能,验证了该方法的正确性.     

永磁同步电动机弱磁扩速概况

分析了适合弱磁运行的永磁同步电动机的结构特点,从本体和控制两个方面介绍了永磁同步电动机的弱磁方法,指出各种方法的优缺点.最后综述了国内外弱磁扩速研究的发展现状,重点介绍了复合转子电机和4种通过改变磁通路径弱磁的新型电机.     

零矢量动态分配的PMSM直接转矩控制

为了提高电动汽车用永磁同步电动机(PMSM)驱动系统的效率,根据零矢量在PMSM控制中的特殊作用,采用了一种新的零矢量动态分配技术的空间矢量调节策略,以降低功率管的开关损耗;依据转速误差决定动态和稳态时功率管的开关频率,以降低开关次数引起的损耗;在基速运行范围内采用了最大转矩/电流控制方式,并据此改变定子磁链的给定值.仿真结果表明,与传统的直接转矩调速系统相比较,该方法在保证系统低速性能的前提下,达到了提高系统运行效率的目的.     

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。     

电动汽车用高功永磁同步电机设计与特性分析

针对传统内置式永磁同步电动机(PMSM)反电动势谐波含量高,转矩脉动大等缺点,提出一种高功率密度电动汽车用不等气隙永磁同步电机(UG-PMSM),通过气隙的不均匀特性,改善空载反电动势正弦特性.建立了UG-PMSM电机功率尺寸方程,利用二维有限元分析法,分析了空载永磁磁链、空载感应电动势、输出转矩、转矩脉动、齿槽转矩等静态特性,计算了UG-PMSM电感特性,在此基础上,研究了UG-PMSM过载能力与弱磁扩速范围.仿真分析结果验证了UG-PMSM高功率密度、高转矩密度、低转矩脉动等优点,适合应用于电动汽车驱动系统中.     

永磁同步电动机弱磁控制的设计

阐述了永磁同步电动机恒功率弱磁扩速的基本原理以及弱磁扩速难的原因.基于专业电机设计软件RMXPRT和二维电磁场有限元分析软件包MAXWELL 2D,以内置径向式转子磁路结构为例,阐明了弱磁控制用永磁同步电动机电磁设计原理和方法,要求所设计的电机其恒功率弱磁扩速范围(CPSR)达两倍以上.在此基础上分析了所设计电机实际的扩速范围,并对满足设计要求(CPSR>2)的弱磁扩速用永磁同步电动机进行瞬态电磁场的仿真分析,结果表明了所设计电机的合理性.     

电动汽车用永磁同步电机驱动系统的高性能控制

针对电动汽车用永磁同步电机驱动系统的特点,以内置式永磁同步电机为控制对象,设计了以TC1797为主控芯片的硬件驱动系统。软件控制中采用最大转矩电流控制结合电压负反馈闭环的弱磁控制的方式,使得整个驱动系统起动转矩大、调速范围宽、功率密度和效率高。搭建电动汽车用永磁同步电机驱动系统进行测试验证。试验结果表明该驱动系统弱磁扩速倍数可达3.5;系统的峰值效率达到95%,系统效率85%的区域超过80%,验证了该控制技术的高效性和可行性。     

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.     

基速以下内嵌式永磁同步电动机控制策略研究

内嵌式永磁同步电动机由于高功率密度、高转矩输出特性在工业生产领域中的应用越来越广泛。本文研究了内嵌式永磁同步电动机的数学模型,分析了它低于基速运行时的直轴电流等于零控制和最大转矩电流比控制。试验结果表明,虽然直轴电流等于零控制方式简单,但最大转矩电流比控制较直轴电流等于零控制有更突出的转矩特性,和更稳定的速度输出特性。内置式永磁同步电动机在基速以下采用最大转矩电流比控制具有更好性能。     

基于双梯度下降法的内置式永磁同步电动机精确转矩控制

针对电动汽车内置式永磁同步电动机(IPMSM)给定参考转矩的电流闭环控制系统,为了实现系统宽调速范围内的精确转矩控制,首先分析了基于梯度下降法的弱磁控制策略无法实现指令转矩准确跟踪的原因,引入定子电流指令沿等转矩曲线法向的修正方向,提出了基于双梯度下降法的新型弱磁控制方案,通过对电磁转矩实时估计构成转矩反馈环节,并与基于梯度下降法沿切向修正方向的电压反馈环节相结合,实现IPMSM驱动系统的弱磁控制及宽调速范围内对时变给定参考转矩的准确跟踪控制。最后,通过系统仿真和方案测试验证该弱磁控制策略的合理有效性。     

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。     

基于电动汽车的永磁同步电动机模糊自抗扰控制研究

针对纯电动汽车用永磁同步电动机动态数学模型的研究,为减小电动汽车在行驶过程中的转速脉动,提高电动汽车抗干扰能力和速度快速跟踪,提出基于模糊和自抗扰控制的直接转矩控制策略。该系统模糊部分代替了传统DTC(直接转矩控制)控制中的滞环比较器和选择开关表,降低了磁链和转矩脉动,获得了更优越的性能。此外,采用自抗扰控制(ADRC)技术设计了速度控制器能实时补偿系统的扰动。仿真结果表明:基于模糊和自抗扰控制的直接转矩控制系统具有磁链和转矩脉动小、速度跟踪快和抗干扰能力强等优点。     

电动汽车驱动用永磁同步电动机系统效率优化控制研究

为提高电动汽车续行里程,提出一种电动汽车驱动用永磁同步电动机系统的自适应效率优化控制策略,在电动汽车任何工况下都能够快速找到电机系统最大效率运行点.为提高效率优化的快速性,本策略采用了永磁同步电动机电气损耗数学模型结合模糊逻辑控制及转矩补偿的方法.开发了基于TMS320F240DSP的电动汽车驱动用永磁同步电动机效率优化控制系统.实验结果证明了本策略的有效性.