磁链与电流自适应补偿的开关磁阻电机TSF的抑制转矩脉动控制

转矩分配策略是目前抑制开关磁阻电机(SRM)转矩脉动的主要控制策略之一,通过对各相电流的控制,保证各相瞬时转矩之和为恒定值,以达到减小转矩脉动的目的。由于传统转矩分配控制采用SRM的线性模型,所设计的参考电流与理想的分配电流存在偏差,因而难以达到理想的控制效果。该文提出了一种磁链与电流自适应补偿的TSF优化方案,在传统转矩分配控制基础上,引入有限差分扩展卡尔曼滤波(FDEKF)预估磁链,间接补偿电流和柔性神经网络(FNN)自适应PID直接补偿电流,优化得到恒转矩下的较理想的参考电流波形,间接达到减小转矩脉动的目的。仿真结果验证了该文提出的控制策略可以有效抑制转矩脉动,控制效果明显改善。     

基于CKMTOA的SRM转矩分配函数优化补偿控制策略

针对开关磁阻电机SRM(switched reluctance motor)运行时存在较大的转矩脉动,传统控制策略使输出电流波动大、电流可控性低等问题,本文提出了一种基于混沌分子动理论优化算法CKMTOA(chaos kinetic-molecular theory optimization algorithm)的SRM转矩分配函数优化补偿控制策略。改进了余弦转矩分配函数,根据优化所得的最佳转矩补偿值对转矩分配函数相转矩参考值进行补偿,在换相开始阶段,对前一相绕组参考转矩值进行补偿,对后一相绕组不做处理;在换相结束阶段,对后一相绕组的参考转矩值进行补偿,对前一相绕组不做处理。同时,本文选择将电流变化率和铜损作为优化目标,利用CKMTOA的全局寻优能力,对最佳开通角、关断角和转矩补偿值进行优化获取,得到最优转矩补偿值,可以有效降低电流的变化率,抑制了换相时的转矩脉动。     

基于改进的转矩分配函数法的SRM转矩间接控制

针对开关磁阻电机转矩脉动大的问题,基于转矩分配函数法,介绍了开关磁阻电机的转矩间接控制方法及其数学模型。在转矩闭环中,引入交叉反馈以改善系统结构,并在此基础上,采用MATLAB/Simulink进行了开关磁阻电机转矩间接控制系统的转矩脉动抑制仿真研究。仿真结果表明,通过设计并改进的转矩分配函数,合理分配转矩,并且由转矩逆模型得到期望电流,以实现实时电流跟踪,能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动,而且解决了一般转矩分配函数在线学习能力差的问题。     

基于交叉补偿型转矩分配函数的开关磁阻电机转矩脉动抑制系统设计

针对开关磁阻电机(SRM)在高速运行时转矩脉动抑制性能不佳、调速范围受限的问题,分析了SRM高速运行的转矩特性,以及电流补偿对转矩脉动抑制效果不佳的原因。设计了交叉补偿型转矩分配函数(TSF),并采用直接转矩控制实现每一相的实际转矩对期望转矩的跟踪,使电机在中高速运行下仍能恒定输出合成转矩。仿真结果表明,基于交叉补偿型TSF法的SRM转矩控制系统具有较快的响应速度和较宽的调速范围。     

基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的研究

转矩脉动是开关磁阻电机亟待解决的问题和研究难点之一,其限制了速度控制性能和位置测量精度的进一步提升。基于转矩分配的开关磁阻电机转矩脉动抑制的理论研究已取得较大进步,但由于电机磁路的非线性,使得在实际应用中转矩很难准确反馈。本文根据电机的实际规格和尺寸,采用Maxwell3D计算出在不同转子位置和相电流下的转矩,建立了转矩-电流逆模型;通过合理地设置开通角、换相重叠角和关断角,简化了程序设计,抑制了反向制动转矩;进而根据转矩分配函数,采用电流闭环对转矩进行间接控制。仿真和实验结果证明了该方法可以有效地减小转矩脉动。     

基于谐波补偿的永磁电机转矩脉冲抑制

永磁同步电机(PMSM)因气隙磁场畸变及逆变器的非线性特性,容易使电流波形发生畸变,从而导致转矩脉动。在此设计了一种基于谐波电流补偿的转矩脉动抑制方法,在双闭环控制基础上,加入谐波注入补偿环节补偿三相电流的谐波。实验结果表明,该控制方法有效提高了系统的控制精度,能有效改善电流波形从而抑制电机运行时的转矩脉动。     

基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

一种正弦补偿型转矩分配函数的SRM转矩脉动抑制策略

针对传统转矩分配函数(TSF)换相区间转矩脉动和峰值电流大的问题,提出一种正弦补偿型TSF,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)全局寻优能力,以转矩脉动和铜损耗为优化目标,对参数进行寻优。采用有限元方法计算静态特性曲线,在直线型TSF的换相区间引入正弦补偿曲线,采用NSGA-Ⅱ对不同转速和负载下的导通角θ_on、重叠角θ_ov和系数n进行寻优,基于最优控制参数仿真SRM的正弦补偿型TSF控制系统模型。仿真表明,在转矩脉动和铜损耗降低的同时,正弦补偿型TSF在换相区间的转矩脉动率最高降低62.29%,均方根电流最高降低42.6%。实验表明,正弦补偿型TSF在换相区间的转矩脉动率降低75.57%,峰值电流降低67.29%。     

基于电流补偿策略的转矩分配函数法抑制整距绕组分块转子SRM的转矩脉动

整距绕组分块转子开关磁阻电机具有单位铜耗下输出转矩大、损耗低等优点,但转矩脉动大。本文采用余弦TSF控制法即通过控制电机各相电流产生的转矩分量使得低速时整距绕组分块转子开关磁阻电机的输出转矩脉动降低。针对电机转速升高后,由于实际相电流不能跟踪参考相电流,以及关断区间的电流不可控导致电机转矩脉动增大的问题,提出增大或减小其他相的相电流进行补偿的转矩控制策略并进行了分析。仿真和实验结果表明,该电流补偿策略的转矩分配控制法可有效抑制整距绕组分块转子开关磁阻电机的转矩脉动。     

基于改进型有限控制集模型预测的永磁电机直接转矩控制

采用直接转矩控制的永磁同步电机驱动系统存在转矩脉动较大的问题。为了解决该问题,提出了一种基于改进型有限控制集预测的永磁电机直接转矩控制。新型控制策略结合使用了有限控制集模型预测控制和李亚普洛夫理论,以尽量减少转矩脉动。将两电平拓扑变频器的8个空间矢量作为一个有限控制集,用于控制永磁同步电机输出转矩,设计了一个综合考虑转矩误差、最大转矩电流比和电流限制的成本函数。和传统的有限控制集控制模型预测不同,新构建的成本函数采用了李亚普洛夫函数来估计每个电压空间矢量的占空比,同时引入了补偿实现了固定开关频率控制。最后通过对比试验验证了新型控制策略的有效性。     

基于新型TSF的车用SRM直接瞬时转矩控制

根据车用工况的需求,以开关磁阻电机的非线性模型为依据,提出了一种基于新型转矩分配函数的改进型直接瞬时转矩控制(IDITC)方案。针对传统转矩分配函数受导通角限制的情况,IDITC将控制中的开通、关断角与转矩分配函数的控制角度进行区分,在满足了各相转矩分配函数之和为1的前提下,扩大了其导通角的范围,并最终通过PI调节对分配转矩不可控区间实施控制。仿真和实验结果表明,IDITC能有效抑制系统的转矩脉动,提高系统的效率。     

基于电流迭代优化的SRM总转矩TSF闭环控制

开关磁阻电机(SRM)存在低速转矩脉动大的问题,这制约了它在电动汽车领域的推广和应用。以减小转矩脉动为目的,在传统转矩分配控制基础上引入总转矩负反馈,采用迭代学习控制(ILC)算法优化各相参考电流曲线,提出了基于电流迭代优化的SRM转矩分配控制策略;其中优化后的参考电流采用分区细化的滞环控制器跟踪控制。仿真研究结果验证了提出的控制策略可以有效减小电机的转矩脉动。     

基于有限集电流预测控制的永磁同步电机转矩脉动抑制

永磁同步电机(PMSM)磁场定向控制策略鲁棒性差、动态响应速度慢,一般需要复杂的PID参数整定方法,并且很难在较大的速度范围内通过固定的一组PI参数获得较优的静动态性能。为了解决上述难题,提出一种有限控制集电流预测策略用于PMSM的电流环控制,该方法直接处理离散开关状态集合而无需复杂的空间矢量调制过程,利用快速转矩响应通过电流偏差构造价值函数对电机负载切换时转矩脉动进行优化。对控制延时进行补偿减小电流谐波畸变降低稳态转矩脉动。仿真结果表明:与传统的磁场定向控制方法相比,所提方法具有更好的静动态性能,且在低速、高速时该方法均可以有效的减小定子电流波动,抑制了电机的转矩脉动。     

带齿槽转矩补偿的横向磁通永磁电机DTC技术研究

横向磁通永磁电机（TFPMM）因结构特殊,存在功率因数低、转矩脉动大等问题,需要改进控制算法来降低电机的转矩脉动,改善控制系统性能。在传统的直接转矩控制(DTC)基础上提出空间矢量调制(SVM)的DTC策略,以改善传统控制策略中电流、磁链控制不精确,转矩脉动大的问题。针对TFPMM齿槽转矩比较大的问题,将电机齿槽转矩拟合成电角度的表达式,补偿到转矩观测器输出端,使转矩观测器能观测齿槽转矩分量,起到抑制齿槽转矩脉动的作用。仿真结果验证SVM-DTC比传统DTC的电流波形更平滑,磁链控制更精确。采用齿槽转矩补偿的方法后电机转矩脉动显著减小,验证了补偿控制算法的有效性。改进的控制算法提高了电机控制系统整体性能。     

开关磁阻电机转矩脉动与铜耗最小化控制研究

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的双凸极结构导致其运行时产生很强的转矩脉动现象,根据SRM非饱和特性下电感与角度关系曲线,提出一种基于指数函数的SRM转矩脉动与铜耗最小化转矩分配综合控制方法,该方法综合转矩计算式和查表法将参考转矩直接转化为参考电流,避免了对转矩的测量。与正弦转矩分配控制进行比较分析,在电机工作效率方面验证了该控制系统性能的优越性;提出将转矩脉动抑制作为主要优化对象,抑制定子绕组换相电流作为次级条件,利用加权函数实现转矩脉动抑制与运行效率的优化平衡方案。以一台3 kw的12/8极开关磁阻电机为控制对象,建立控制系统仿真模型,验证了方案的有效性。     

电流-位置神经网络模型的构建与SRM转矩控制

常用的基于转矩分配函数(TSF)的控制方法从转矩-电流非线性关系得到参考相电流,数学关系复杂,参数难以获得,不易于工程实现。根据相电流平方之和与转子位置角所表现出的特殊关系,提出了基于电流-位置神经网络模型的相电流平方之和计算方法,直接由转子位置角计算相电流平方之和,再通过分配函数得到参考相电流。仿真结果表明,该方案能有效降低开关磁阻电动机转矩脉动。     

基于谐振控制器的谐波削极型永磁同步电机转矩脉动抑制策略

随着永磁同步电机在高性能伺服控制场合中的广泛应用,对其输出转矩平滑度的要求也随之提高。然而,电机结构设计的非理想、逆变器的非线性特性以及恶劣的运行工况都会导致永磁同步电机的输出转矩存在较大的脉动。针对逆变器非线性、低载波比等造成的电流谐波产生的转矩脉动,该文利用谐振控制器减小电流谐波,从而有效地降低了电机转矩脉动。为验证算法的有效性,搭建了基于dSPACE的控制平台,通过对谐波削极型永磁同步电机样机的实验可知,谐振控制器能够有效补偿谐波削极型永磁同步电机定子谐波电流,进而有效地降低电机转矩脉动。     

游梁式抽油机用开关磁阻电机转矩分配策略研究

开关磁阻电机的优点在油田的应用上体现的非常明显,针对游梁式抽油机负载非线性周期变化的特点,提出了基于开关磁阻电机的转矩分配策略在油田实际工程上的实现方法,分析了通过分配电流的方式实现转矩分配策略的理论依据,并通过Simulink对游梁式抽油机用开关磁阻电机驱动系统建模及仿真。仿真结果表明,电流分配函数能够有效抑制非线性负载工况下的开关磁阻电机转矩脉动,且工程应用非常简便。     

异步电机模型预测直接转矩控制方法

针对传统直接转矩控制存在转矩和定子磁链脉动大的问题,给出一种新颖的模型预测直接转矩控制方法。在逆变器驱动异步电机模型基础上建立了离散时间内部预测模型,以转矩和磁链偏差平方和作为价值函数,并根据该价值函数对每个开关矢量作用时的偏差平方和进行在线评估,选择使价值函数最小的电压矢量,也就是最优电压矢量作用于逆变器。仿真结果表明,本文所给出的模型预测直接转矩控制方法相比于传统的直接转矩控制,能够有效降低转矩和磁链脉动,减小电流谐波畸变,同时继承了传统直接转矩的快速响应特性。     

基于预测电流控制算法的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对传统开关磁阻转矩脉动抑制策略中采用电流滞环控制方法带来的电流动态跟踪能力弱而引起转矩脉动大这一问题,提出一种基于线性转矩分配函数策略下的无差拍电流预测方法,提高电流跟踪特性,减小因电流跟踪能力弱引起的转矩脉动。根据电机运行中电流分布特征及电流变化率,灵活选择"正压零压"、"负压零压"等PWM调制模式,确定最佳的功率变换器励磁、续流、退磁模式组合,提高在不同运行模式下电流控制的准确度,在不增加开关频率或改变滞环宽度条件下,使实际电流时刻跟踪给定。搭建三相12/8极开关磁阻电机仿真模型及实验平台,考虑磁场饱和、高速运行、低速运行、负载突变等工况,对转矩脉动指标进行对比。实验结果表明,在线性转矩分配策略下电流预测控制策略能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,提高电机运行效率。