永磁同步直线电机最大效率控制研究

针对电动机驱动系统效率问题,对永磁同步直线电机驱动系统最大效率控制进行了分析和研究。从分析永磁直线电机的电机损耗模型入手,建立考虑逆变器损耗时的系统损耗模型。利用拉格朗日优化算法,推导出永磁同步直线电机在矢量控制下稳态运行时效率最高的控制条件。基于损耗模型设计效率模糊控制器,使系统具有更好的鲁棒性。通过Matlab/simulink实验仿真验证所建立的模型在稳态下有较高的准确度,同时保证输出功率不变,实现最大效率控制。     

电动车用模块化轴向磁通永磁同步电机宽转速范围效率优化控制方法EI北大核心CSCD

电动车经常运行在频繁启停、加减速和变负载工况下,宽调速工况下的高效运行是关键问题。该文研究电动车用模块化轴向磁通永磁同步电机的宽转速范围效率优化方法。首先,针对电机模块内定子单元的效率优化问题,提出采用等效损耗电阻在线补偿的损耗最小控制方法,基于损耗模型得到效率最优的控制电流指令值;然后,针对多模块系统的效率优化问题,提出转矩分级优化分配策略,根据模块的效率分布和遗传算法设计电机各模块、模块内各单元的转矩分配方法;最后,通过仿真和实验验证了所提控制方法可以有效降低驱动系统损耗,增加系统高效率区间,提升电动车续航里程。     

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.     

永磁同步电机驱动系统效率优化控制参数变化影响研究

分析了电机参数变化对永磁同步电机(PMSM)运行时效率优化的影响,即对保证电机损耗最小的d/q轴电流(后称为优化电流)的影响。首先分析PMSM运行时的各种损耗,进而建立其总损耗模型,并将电机的效率优化建模为基于约束(转矩约束、电流约束和电压约束)的优化问题;接着用优化理论中的Karush-Kuhn-Tucker条件导出优化电流所满足的方程;最后改变电机的参数,分析该参数的变化对优化电流的影响。通过分析得出,并不是所有参数对优化电流都存在影响。仿真基于效率优化控制的内置式永磁同步电机(IPMSM)驱动系统,试验结果显示了该分析结果的正确性。     

航空电驱动系统效率优化控制研究

针对有限能量供电的一类航空电驱动系统,研究电机的最小损耗电流控制。根据此类电驱动系统运行速度高的特点,提出一种考虑电机铁损的永磁同步电机(PMSM)Γ型近似等效电路,结合电机状态方程,推导出满足电磁损耗最小的励磁电流表达式,并对PMSM铁损及铜损之间的关系及最小损耗电流控制中的基本电磁约束关系进行分析。针对恶劣环境下,电机参数变化范围大的特点,分析电机等效铁损电阻的变化及对效率优化控制的影响。最后,进行Matlab仿真及dSPACE半物理实验验证。结果表明,在整个运行区间内,与传统的直轴电流等于零控制相比较,最小损耗电流控制能够降低电机电磁损耗,提高电机运行效率。     

城轨交通中直线感应牵引电机的效率最优控制

针对城市轨道交通中直线感应牵引电机效率较低问题,从控制角度研究电机的效率最优控制策略。建立直线感应牵引电机的数学模型,考虑边缘效应的影响将推力与磁通进行解耦,在分析法向力组成与特性的基础上,得出以初级电流为变量的数学表达式,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现在满足水平推力的条件下对电机铜耗与法向力造成损耗的最优控制。仿真研究对比了采用普通矢量控制与本文所提方案的运行状况。仿真结果表明,直线感应牵引电机行程中恒速区段时间越长,损耗减少得越大,效率提高得越高。     

九相永磁同步推进电机系统主动切套运行控制策略

主动切套运行是多套多相电机特有的一种对称故障运行方式,可根据负载率选择最佳的运行绕组套数,以优化电机系统效率。本文以三套三相绕组构成的九相永磁同步推进电机系统为研究对象,研究了电机主动切套的控制方法,通过考虑切套前后推进电机本体及其逆变器损耗的变化,得到九相永磁同步推进电机系统全转矩范围内损耗最小的切套运行方式。通过对9kW九相永磁同步推进电机原理样机进行Simulink仿真计算,验证了理论分析的正确性。     

IPMSM驱动系统的实时效率优化控制方法研究

提出一种应用于内嵌式永磁同步电动机(IPMSM)驱动系统的实时效率优化控制方法,该方法在保证系统期望输出转矩的情况下能实时快速地计算使电机损耗最小的d/q轴电流(后称为优化电流)。为了达到该目的,首先分析IPMSM运行时的各种损耗,进而建立它的总损耗模型,并将电机的效率优化建模为具有约束条件(转矩约束、电流约束和电压约束)的优化问题;接着用优化理论中的Karush-Kuhn-Tucker条件导出优化电流所满足的方程;最后简化Newton方法并给出其优化电流的迭代求解公式。通过对几种优化电流求解方法进行对比分析,所提出的方法只需迭代求解一次即可使求得的优化电流近似解非常接近于其精确解。仿真基于效率优化控制的IPMSM驱动系统,实验结果显示该效率优化控制方法的可行性和有效性。     

基于离线策略的感应电机驱动效率优化设计

传统提供感应电机传动系统效率的方案多集中在元件级,如电机效率优化等,难以保证全局性的效率最优。针对该问题,提出一种基于离线策略的系统级感应电机驱动系统效率优化方案。首先,对驱动系统各个单元进行损耗模型分析,并建立了综合考虑电机损耗、直流链路损耗和变频器损耗等的系统级复合损耗模型。然后,基于复合损耗模型和离线求解,使得在线可以快速地获取最优控制量。最后,通过对比试验对系统级效率优化方案的效果进行了分析。试验结果表明,在典型应用工况下,相对于传统元件级效率优化,采用新型方案后系统效率可明显提高,验证了其有效性。     

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。     

带式输送机永磁驱动系统自抗扰同步控制策略

针对带式输送机永磁驱动系统采用PID控制器进行控制时电机的控制性能差和采用多电机驱动时电机间转速不同步、稳定性差等问题,提出了带式输送机多永磁电机驱动系统自抗扰同步控制策略。基于自抗扰控制(ADRC)技术设计了2种调速控制策略,并搭建仿真模型进行了对比试验;随后结合模糊PID控制技术对传统偏差耦合控制进行结构改进,并以矿用带式输送机多永磁电机驱动系统为控制对象,开展基于主从、传统偏差耦合和改进型偏差耦合同步控制结构的仿真。结果表明,基于二阶ADRC和改进型偏差耦合控制结构的带式输送机多永磁电机驱动系统同步控制策略具有更好的抗干扰能力、控制精度和同步性,有利于带式输送机平稳高效的安全运行。     

一种考虑铁耗的感应电机最大效率控制系统

在研究感应电机损耗模型的基础上,综合矢量控制与最大效率控制的特点,提出了一种新的基于损耗模型的感应电机效率优化控制系统.该系统通过电机损耗模型选取最优励磁电流搜索初值,采用自寻优方法在已经缩小的范围内搜索系统的最大效率运行点.系统进人稳态时,采用效率优化控制策略,通过搜索模型获得最佳的系统效率,而在负载或速度指令突然变...     

永磁同步电机直接转矩控制在线效率优化方法

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中电机效率优化方法存在计算复杂、影响电机稳态性能等缺点,提出基于在线磁链观测器的最小损耗算法。所提算法充分考虑电机本体参数的变化特性,以直接转矩系统中参考磁链为研究对象,建立电机动态最小损耗模型。通过仿真和实验验证了所提模型算法的有效性,实现了运行效率的提升,保证了电机运行的动、稳态性能。     

车用内置式永磁同步电机线性化损耗最小控制

降低内置式永磁同步电机的损耗,对于提高电动汽车的一次充电续行里程有重要的意义,在分析内置式永磁同步电机(IPMSM)损耗模型的基础上,基于状态反馈精确线性化控制策略,推导出损耗最小控制下最优的励磁电流和转矩电流,使内置式永磁同步电机运行于损耗最小控制方式下,并利用Matlab仿真软件建立了系统模型并进行仿真。仿真结果表明,与传统的最大转矩控制相比,系统在保持线性化解耦快速动态响应的同时,损耗最小控制方式下的电机损耗有明显减小,达到节能提高电动汽车一次充电续行里程的目的。     

一种内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的效率优化方法

提出了一种适用于内置式永磁同步电机(IPMSM)直接转矩控制驱动系统的效率优化方法。基于考虑铁心损耗的IPMSM模型,对电机损耗与运行转速、电磁转矩以及定子磁链三者之间的关系进行了研究分析。根据典型的IPMSM直接转矩控制不使用零电压矢量的特点,对电机功率损耗计算式进行了简化,推导得出在一定运行工况条件下IPMSM的效率最优定子磁链幅值。仿真结果验证了该方法不仅可以保持直接转矩控制动态响应的快速性,而且有效地提高了电机在稳态运行时的效率。     

基于解耦策略的直线感应牵引电机法向力自适应最优控制

中低速磁悬浮列车和部分地铁车辆均采用直线感应牵引电机作为驱动机构,该电机特有的边缘效应和法向力对直线感应牵引电机的效率以及性能均产生很大的负面影响,因此直线感应牵引电机采用常规的电传动控制策略并不能取得良好的控制效果。该文充分考虑边缘效应的影响,建立了直线感应牵引电机的数学模型。将推力与磁通进行解耦,并分析磁通、推力与电流控制环节的非线性与时变性,提出了神经自适应控制的设计方法。分析了法向力的组成与特性,得出其数学表达式,以推力与磁通解耦为基础,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现直线感应牵引电机的损耗最优控制。计算机仿真与实验对所提控制策略与传统控制策略进行对比,验证了该方法在典型工况下的有效性。     

车用内置式永磁同步电机效率优化控制研究

降低内置式永磁同步电机的损耗,提高系统的效率,对于提高电动汽车的一次充电续驶里程具有重要意义。分析内置式永磁同步电机矢量控制系统原理,对三种不同的效率优化控制策略进行了系统建模仿真及实验,推导了一种基于内置式永磁同步电机的损耗最小控制算法,将铁损耗和交轴电感的变化考虑在总的电气损耗内的情况下,对该算法进行验证,实验结果表明,该最小控制策略效率更高,在新能源电动汽车的应用上具有广阔的发展前景。     

电动汽车用永磁同步电机效率优化控制研究

降低永磁同步电机的损耗对提高电动汽车一次充电续驶里程有重要的意义。结合矢量控制策略,对最小损耗模型和最大转矩电流比两种控制策略进行了对比研究,前者在分析永磁同步电机损耗模型的基础上,采用加权的方法,实时计算得到永磁同步电机电气损耗最小时的最优励磁电流;后者建立了dq轴电流与转矩的非线性方程组,推导出dq轴电流与转矩的表达式,实现了最大转矩电流比控制。仿真结果表明,与最大转矩电流比控制方案相比,在基于损耗模型的效率优化控制策略下,电机的动态响应更快,效率更高,达到了节能、提高电动汽车一次充电续驶里程的目的。     

一种基于单D轴电流调节器的PMSM在方波下的控制策略

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)由于其多方面的优点,在轨道交通领域得到越来越多的重视。轨道交通领域的牵引电机在高速区通常会进入方波工况。针对永磁电机在方波工况下电机电压完全失去调节能力的问题,提出一种基于单d轴电流调节器调节q轴电压的控制策略(single D-axis current regulator-variable Q-axis voltage,SDCR-VQ),该方法可适用于任意形式的永磁电机在全弱磁区域内的控制。通过建立该方法的小信号模型,对其稳定性以及动态性能进行分析。基于该方法,针对永磁电机在运行中电机参数会发生变化的问题,对电机参数不准的影响进行分析,并提出一种多参数在线补偿策略。最后通过仿真和实验验证了所提方波下控制策略以及参数补偿策略的有效性。     

感应电动机新型最小损耗控制策略

在变频驱动中,施加在电机定子绕组上的电压和频率对一给定的转矩－转速运行点可以有不同的组合,其中存在某一最佳的电压－频率组合使电机在该点运行损耗最小。但是目前所有最小损耗控制方法都要求精确了解电动机的模型和参数,因此难以用于实际工程。本文首次利用感应电动机线性化Ｍ－ｓ公式导出了最小损耗控制方程及其约束条件,文中给出仿真和实验结果,对新方法和基于模型的效率优化方法［１］进行了对比,并给出７．５ｋＷ标准效率感应电动机采用最小损耗控制与恒Ｖ／Ｆ控制时传动系统的效率比较。研究结果表明,新方法和基于模型的效率优化方法的控制效果十分近似,而新方程却具有简单、实用的突出特点,可较大地改善电动机的效率。