基于电压前馈电流控制器的永磁同步电机矢量控制系统研究

针对永磁同步电机电流环采用的传统PI调节器动态性能不足的缺点,本文基于转子磁场定向的永磁同步电机矢量控制策略,提出了一种基于电压前馈补偿的改进型PI调节器,比对了两种不同的调节器的永磁同步电机的仿真结果,实验结果表明采用电流补偿的PI调节器能够使得永磁同步电机具有更好的动态性能,并且抗干扰能力更强,对改进型PI调节器的正确性进行了验证。     

永磁同步电机电流环电压前馈解耦控制

电流环是构成高性能永磁同步电机伺服系统的根本,其动态响应特性直接关系到矢量控制策略的实现。针对实际控制系统中所采用的传统PI电流调节器忽略交直轴电流的耦合的问题,设计了以反馈电流和反馈速度为输入的电压前馈补偿的电流调节器。通过在矢量控制系统的仿真表明,采用电压前馈型电流调节器的系统相对于传统的PI电流调节器的系统,具有更好的动态特性、更快的响应速度。最后在基于TMS320F28335的永磁同步电机矢量控制系统上进行实验验证,实验结果进一步验证了仿真结果。     

基于电压补偿的伪微分反馈PMSM电流预测控制

永磁同步电机(PMSM)转速或转矩驱动系统要求具有良好的电流控制性能,因此电流环对电机系统的调节至关重要。为了提高电流环动态性能和鲁棒性提出了一种基于电压补偿的伪微分反馈永磁同步电机预测电流控制方法。在内置式永磁同步电机电流预测控制算法的基础上,利用伪微分反馈模块代替传统PI调节器,提高系统的启动性能,降低超调,同时加入了一种融合电流预测策略的谐波抑制算法,进行前馈补偿。该算法可以有效的提高电流的跟踪速度,提升系统的鲁棒性。通过仿真结果验证了所提策略的正确性和有效性。     

永磁同步电机电流调节器动态特性改进方法分析

针对永磁同步电机这种多输入多输出系统,采用复矢量描述方法对旋转坐标系下电流调节器的动态响应特性进行分析.分析表明:当参数准确时,基于状态反馈解耦的PI电流调节器可以取得理想的动态性能;采用同步旋转坐标系复矢量PI电流调节器时,对电机参数变化的鲁棒性较好.针对其抗干扰性能较差引起d、q轴电流脉动较大的缺点,通过增加虚拟电...     

永磁同步电机速度预测电流解耦控制

在高性能永磁同步电机(PMSM)控制系统中,要求有好的动、静态性能。但是传统的永磁同步电机矢量控制系统速度和电流环采用PI调节器,参数鲁棒性差,在调速范围要求很宽的情况下,无法同时满足响应速度快和稳态精度高的要求。为了获得好的动、静态性能,引入预测控制到速度控制外环,而电流内环采用在传统PI控制基础上增加电压前馈补偿的电流解耦控制。搭建了实验平台,进行了实验研究,验证了设计的控制系统具有动态响应快、静态误差小、受负载扰动影响小的特点。     

基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器

为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控制器反馈补偿的控制输入,提高了转速环的抗负载转矩扰动能力。仿真和实验验证了该新型永磁同步电机速度控制器可以有效减小速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,获得很好的速度控制性能。     

永磁同步电机传动系统电流环非线性自抗扰控制器的设计与稳定性分析

高性能永磁同步电机伺服系统要求有快速响应的电流内环以保证系统的高动态性能,传统PI调节器容易出现超调及振荡调整过程。为实现对高性能永磁同步电机伺服系统电流环的精确控制,采用自抗扰控制器代替传统PI调节器,将电流环中电动势项和定子电阻压降项作为内部扰动量,其他未知扰动作为外部扰动量,设计了电流环非线性自抗扰控制器。与传统PI调节器相比,自抗扰控制器可以对系统内外部扰动量进行实时观测补偿,具有更好的系统抗扰动能力,可以更迅速、精确地跟随电流指令;为避免因控制器参数选取不合适而引起的电流环周期振荡,采用描述函数法对非线性自抗扰控制器取不同参数时电流环的稳定性进行了分析。通过仿真和实验验证了控制器设计的有效性。     

永磁同步电机电流调节器动态特性分析及改进设计

建立了永磁同步电机复矢量模型,应用复矢量根轨迹法和复矢量频域分析法对复平面等价形式的永磁同步电机电流调节器性能进行了研究。使用以基频为中心一定带宽内频率响应状况及抗扰强度函数的方法对电流调节器性能进行了分析,结果表明建立在同步坐标系内一般形式的比例一积分电流调节器性能随着外部干扰及基波频率升高而恶化。采用基于小波多尺度解析的PI调节器技术对其进行改进设计,理论分析及仿真结果表明,改进后的电流调节器较之传统的调节器具有较好的抑制噪声及抗干扰的能力。     

基于模糊PI模型参考自适应的高速永磁同步电机转子位置检测

针对高速永磁同步电机转速高、调速范围宽的特点,该文提出了一种模糊PI模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)观测器,实现了永磁同步电机转子位置检测。此方法将模糊PI调节器应用于模型参考自适应观测器,通过模糊控制器调整PI调节器的比例积分系数,以使PI调节器能在电机很宽的速度范围内都具有良好的动稳态性能,提高了模型参考自适应观测器对高速永磁同步电机转子位置的检测精度。最后,以带有风机负载的4 kW磁悬浮轴承高速永磁同步电机为研究对象进行了Matlab仿真和实验,实现了基于此方法的转子位置检测和速度估计,并分析了转子位置误差产生的来源以及补偿方式,证明所提方法适用于高速永磁同步电机的转子位置检测。     

兆瓦级风力发电变流系统多重斩波器的研究

讨论了1.2MW变速恒频风力发电变流系统中的多重斩波器。变流系统采用AC/DC/AC结构,基于DSP控制,使得永磁同步电机输出的电能高效地传递到电网。其中多重斩波器采用平均电流法控制,利用状态空间平均法以及小信号模型分析了升压斩波电路,确定了电路的PI调节器参数。实验结果验证了理论分析,证明PI调节器具有很好的动态性能和稳态性能。     

永磁同步电机的电流环动态解耦研究

针对永磁同步电机应用中的电流环PI调节器存在的dq轴电流的交叉耦合现象,影响到电流环响应速度与解耦效果,进而影响伺服系统外环的动态响应速度问题,本文提出了一种利用转速微分与电流环PI调节器相结合的动态解耦策略。并通过Matlab/Simulink仿真和基于DSP试验平台进行验证试验。研究结果表明:本文所提出的的电流动态解耦方法,能有效抑制dq轴之间的动态耦合现象,改善了电流的跟随性。     

基于恒定开关频率的内置式永磁同步电机直接转矩控制方法

针对传统直接转矩控制方法存在着开关频率不恒定和转矩脉动较大的问题,采用了一种基于恒定开关频率的内置式永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法由一个PI调节器和一个三角波载波器组成,通过比较PI转矩调节器的输出与固定频率载波信号,实现了逆变器开关频率恒定,从而有效降低了电机运行中的转矩脉动和改善了电流畸变;并对所提出的转矩调节器提供了详细的数学建模过程和小信号稳定性分析。仿真结果表明该算法在保持快速动态响应的前提下,可有效改善内置式永磁同步电机直接转矩控制系统的稳态运行性能,同时系统的开关频率保持近似恒定。     

基于高频信号注入的永磁同步电动机MTPA优化

针对传统永磁同步电机(PMSM)调速系统效率优化中存在的参数依耐性问题,提出了一种PMSM鲁棒自调节最大转矩电流比(MTPA)优化方法。通过在定子电流矢量角上叠加一个高频正弦小信号,采取数字信号处理提取出反映转矩变化规律的功率信号,并以PI调节器锁定出最优定子电流矢量角。此外,内环电流调节器补偿了鲁棒MTPA的动态响应性能。最后,22 k W实验样机验证了所提鲁棒MTPA方法的动、稳态性能及运行效率。     

基于高频信号注入的永磁同步电机MTPA优化

针对传统永磁同步电机(PMSM)调速系统效率优化中存在的参数依赖性问题,提出了一种PMSM鲁棒自调节最大转矩电流比(MTPA)优化方法。通过在定子电流矢量角上叠加一个高频正弦小信号,采取数字信号处理提取出反应转矩变化规律的功率信号,并以PI调节器锁定出最优定子电流矢量角。此外,内环电流调节器补偿了鲁棒MTPA的动态响应性能。最后,22 k W实验样机验证了所提鲁棒MTPA方法的动、稳态性能及运行效率。     

基于单位矩阵的电动汽车永磁同步电机制动电流解耦技术研究

针对电动汽车永磁同步电机在制动状态下电流耦合问题,提出一种单位矩阵解耦控制算法以保证永磁同步电机制动时有良好的动态响应.在永磁同步电机数学模型的基础上设计了矩阵电流解耦控制器,将电流解耦控制器矩阵与永磁同步电机数学模型的乘积构成单位对角矩阵.通过矢量控制对所提算法和传统PI电流调节器进行仿真比较研究,仿真结果表明该算法能够有效解决电流环交直轴动态耦合问题,还可实现被控变量能1:1的快速准确跟踪控制变量,提高了系统制动过程中动态响应速度和准确性,最后搭建实验平台进行了验证.     

基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略

针对高精度伺服调速系统的永磁同步电机(PMSM)响应速度慢、转速跟踪性能差和转矩脉动大等问题,提出一种基于滑模观测器(SMO)估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略。首先,在永磁同步电机矢量控制基础上设计以滑模观测器转速估计误差实时分配转速PI控制和滑模控制(SMC)的复合控制策略; 其次,利用滑模观测器转速、转角估计误差设计转角速度补偿调节器对转速实时补偿,由此进行误差的转速补偿控制。最后,结果表明基于滑模观测器估计误差反馈的永磁同步电机转速控制策略相较于PI控制和滑模控制具有较小的超调量、良好的平稳性和较强的抗扰能力等优点     

一种新型表贴式PMSM参数在线辨识方法研究

针对传统永磁同步电机(PMSM)矢量控制,在分析参数变化带来的影响与电流环PI调节器之间关系的基础上,提出一种在线辨识PMSM电感和永磁体磁链的方法。该方法在同步旋转d,q坐标系下,利用d,q轴电流环PI调节器的输出对所辨识参数进行估算,并建立了基于参数辨识的表贴式PMSM的矢量控制系统,利用所建立的仿真和实验系统进行了仿真和实验研究。结果表明,所辨识参数能够快速准确地收敛到真实值,系统稳定后,电流环PI调节器输出为零,提高了系统的动态性能。     

永磁同步电机调速系统变指数趋近律控制

为进一步提高永磁同步电机调速系统的性能,增强调速系统的鲁棒性,提出基于变指数的趋近律。基于变指数趋近律,设计了永磁同步电机的滑模速度调节器,并进行仿真。与常规的PI调节器以及常规的指数趋近律进行仿真实验比较,仿真结果表明,变指数趋近律滑模控制器可以有效减小转矩脉动,提高永磁同步电机调速系统的静、动态特性,以及系统的鲁棒性。     

永磁同步电机的模型预测控制研究

模型预测具有动态响应快速和电流跟踪精确等优点,广泛应用于功率变流器领域。采用模型预测电流控制策略,主要研究永磁同步电机的控制,解决传统PI控制器动态响应慢、有超调等问题。整个实验平台以TMS320F28335为控制器,设计了永磁同步电机控制实验,分析了电动机电流环的稳态和动态响应以及转速的动态跟踪性能。实验验证了模型预测在永磁同步电机控制中的优越性能。     

基于模糊PI的永磁同步电机矢量控制研究

通过对永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析,建立了基于SVPWM的永磁同步电机矢量控制系统。针对传统PI速度调节器(ASR)的永磁同步电机矢量控制系统,存在着速度脉动率大、频率响应慢,抗干扰能力较差的问题,提出了一种参数自整定模糊PI速度调节器,并在Matlab/Simulink环境下建立了系统仿真模型。仿真结果表明,采用了参数自整定模糊PI速度调节器的系统,抗干扰性更强,响应速度更快,无超调。