逆变器并联驱动永磁同步电机容错控制研究

为了提高逆变器并联驱动永磁同步电机(PMSM)系统的运行可靠性,基于对比研究方式设计了两种逆变器并联驱动PMSM的容错控制方案,分别为正常通路电流补偿方案和等效电流补偿方案。两种容错控制方案均不同于传统方案,后者将故障逆变器整体隔离,前者则充分利用了所有逆变器非故障桥臂,以降低故障条件下的铜耗,并输出平稳转矩。此外,两种新型容错控制方案均结合了比例谐振电流控制器以实现对不对称参考电流的跟踪,避免了并联逆变器之间可能出现的环流。最后,通过PMSM并联驱动系统的容错控制试验,验证了新型容错控制策略的效果。     

无电解电容逆变器永磁同步电机驱动系统控制研究

在单相交流输入逆变器永磁同步电机驱动系统中,母线侧通常采用大电解电容使母线电压稳定。然而大电解电容体积大、寿命有限,而且为了改善网侧电流质量,还需要增加功率因数校正(PFC)电路。为了解决这些问题,分析了母线无电解电容的电机驱动系统的特性,提出了一种基于"平均电压裕度"的网侧高功率因数的dq轴电流分配策略。仿真实验结果验证了所提出的控制方法的正确性和可行性。     

永磁同步电机逆变器驱动中死区实现新方法

针对永磁同步电机交流伺服控制系统中逆变器同一桥臂上下功率管存在的直通问题,就传统"死区"硬件设置电路中死区时间难于调整的缺点,在分析死区工作机理及其解决方法的基础上,提出了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)来实现死区时间在线调节的新方法,仿真和试验表明,该方法简单有效,死区时间调节准确,无温漂。     

永磁同步电机驱动系统逆变器容错重构控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统在逆变器故障状态下的容错控制,讨论了容错逆变器的拓扑结构,分析了六开关三相逆变器和四开关三相逆变器驱动系统输出电压空间矢量及其对系统性能的影响。研制了一个基于常规六开关逆变器的容错辅助控制电路,实现了容错逆变器在故障下的重构。针对PMSM直接转矩控制系统的实验研究,验证了容错辅助控制电路设计的正确性,证明采用容错逆变器可实现驱动系统的不间断运行。     

基于Z源逆变器的电动汽车永磁同步电机驱动控制策略

考虑到电动汽车行驶中存在外界转矩以及电池电压突降等现象,设计基于双向Z源逆变器的电动汽车永磁同步电机驱动控制方案。建立永磁同步电机的数学模型以及Clark和Park变换矩阵。根据Z源逆变器拓扑结构,分析直通态占空比与逆变器输出电压的关系,设计双向Z源逆变器的空间矢量调制算法,确定电机电压空间矢量的扇区位置与有效矢量的作用时间,得出逆变器各桥臂的切换时刻。采用MATLAB/SIMULINK软件搭建控制系统仿真模型,仿真研究转速、转矩、输入电压和输出电流在突加外界转矩以及电池电压突降下的响应情况,结果表明双向Z源逆变器驱动系统的可靠性,能满足电动汽车高性能的控制要求。     

逆变器-永磁同步电机调速系统仿真分析

运用状态空间理论对逆变器—永磁同步电动机系统的动态仿真问题进行了分析，针对永磁同步电动机的特点。提出了利用三相绕组对称性及两次坐标变换可直接获取初始条件的方法，避免了逐次迭代产生不收敛问题。仿真分析结果证明了该方法的有效性。     

单逆变器驱动双永磁同步电机断相容错控制策略

为保障单逆变器控制双表贴式永磁同步电机(surface-mountedpermanentmagnetsynchronousmotor,SPMSM)在发生断相故障后系统的安全可靠运行,该文提出一种单逆变器表贴式双永磁同步电机系统绕组断相故障容错控制策略。首先根据断相后的电机电压电流关系,设计一种用于单逆变器双永磁同步电机的绕组断相故障容错拓扑。在此基础上,为保证双永磁同步电机系统稳定运行,利用端口电压调整策略,满足双永磁同步电机的拓扑约束。仿真和实验结果表明,所提容错控制策略可确保单逆变器控制双电机系统在某一电机发生断相故障时仍然稳定运行。     

双级矩阵变换器驱动永磁同步电机的混合非线性控制系统

针对传统PWM变换器及PID控制器存在的很多缺点,提出一种基于双级矩阵变换器(TSMC)驱动永磁同步电机(PMSM)的混合非线性控制方案。首先,针对系统易受电网和负载扰动的问题,建立TSMC-PMSM系统整流器端口的受控耗散哈密顿模型(PCHD),证明其严格的无源性,设计TSMC-PMSM系统整流器端口的基于互联与阻尼分配(IDA)的无源性控制(PBC)器,并理论证明该闭环系统的稳定性;另外,针对转速外环PID控制器自我调节能力差的问题,利用自抗扰控制器(ADRC)非线性光滑反馈的特点,设计变积分系数PI-ADR非线性控制器。仿真和样机实验结果都表明,采用混合非线性控制的TSMC-PMSM系统具有良好的网侧性能、很强的抗扰动能力和很好的动、静态性能。     

永磁同步电机逆变器非线性补偿控制

提出一种永磁同步电机双自适应矢量滤波逆变器非线性补偿策略。首先,通过一组自适应矢量滤波器谐波解耦网络对电机转子位置和转速进行实时观测,有效降低位置检测误差脉动。其次,通过另一组自适应矢量滤波器谐波解耦网络对逆变器输出电压误差实时检测,对其进行前馈补偿,有效降低电机转矩和转速脉动,改善系统动态性能。实验结果验证了新型永磁同步电机双自适应矢量滤波逆变器非线性补偿策略的有效性和实用性。     

四开关逆变器驱动永磁同步电机的模糊滑模直接转矩控制

为解决四开关逆变器驱动永磁同步电机的常规直接转矩控制（DTC）中磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定的问题,提出采用滑模控制器替代常规DTC中的滞环调节器以获得所需电压矢量,并采用空间矢量调制策略获得固定的逆变器开关频率。为避免常规滑模控制器输出抖动对系统性能的影响,引入了模糊控制器以平滑系统输出。仿真结果表明,采用该策略能有效抑制磁链和转矩脉动,同时能保持DTC系统固有的转矩快速响应特性和强鲁棒性。     

容错逆变器PMSM无位置传感器控制系统

为了提高系统的可靠性,针对系统中的功率管和位置传感器等脆弱环节,提出一种容错逆变器-永磁同步电动机无位置控制系统结构.系统中的逆变器采用容错拓扑结构,由四开关实现逆变器器件开路故障后的容错运行;自适应滑模观测器用于估算电机转子位置和转速,实现永磁同步电动机的无位置传感器控制.为减少四开关逆变器的输出谐波,对其SVPWM控制策略进行研究分析.对故障前后运行状况进行对比,仿真和实验结果证明所提出系统能够实现功率管开路故障后的可靠运行.     

一种非对称混合式永磁同步电机设计与分析

针对传统内置式永磁同步电机磁阻转矩与永磁转矩不是在相同电流相位角下达到最大,不能最有效的利用磁阻转矩与永磁转矩的问题,提出了一种新型非对称转子结构永磁同步电机设计方案,电机输出转矩和减小转矩脉动。首先,一种不对称转子结构,通过使转子不对称,使磁阻转矩和永磁转矩在相近电流相位角下达到最大,从而提高输出转矩。其次,为衡量转矩利用率,引入转矩利用率因子,利用冻结磁导率法将电磁转矩分解为磁阻转矩和永磁转矩两部分,运用有限元确定表面磁极最佳偏移角θ;最后,对提出的新型非对称转子结构永磁同步电机进行电磁性能分析,在不增加材料与制造成本的情况下,电机最大输出转矩增加7.52%,转矩脉动减小39.15%。     

一种新颖的永磁同步电动机无位置传感器技术

无位置传感器技术是永磁同步电动机调速系统的一个发展方向.本文剖析了已有的两种典型直接估算方法,提出了一种新颖的无位置传感器技术.通过分别计算出定子磁链矢量角位移与转矩角,将后者从前者中减去得到转子磁链矢量的角位移进而得到转子速度信号,并采用改进积分器取代传统的积分器.该技术能有效地改善磁链原点漂移,提高直接转矩控制系统的磁链角位移与转速的求解准确度.仿真及实验研究结果表明,采用这种无位置传感器技术的永磁同步电动机调速系统,具有良好的调速控制性能.     

基于混合Taguchi遗传算法的永磁同步电机优化设计

论文将混合Taguchi遗传算法(HTGA)引入到永磁电机的优化设计当中。HTGA具有Taguchi的局部寻优能力,又具有传统遗传算法(GA)的全局寻优能力,所以能更快速、更精确地寻找到问题的较优解或最优解,节省大量的计算时间,缩短研发周期。应用Taguchi方法来产生传统GA的子代个体,使更强壮的后代个体的参数特性得到遗传。本文建立了永磁电机的数学模型,将优化算法与永磁电机的基本电磁设计程序相结合,并将该优化设计程序应用于永磁电机的电磁设计中,得到了较好的优化效果。     

Interior permanent magnet linear synchronous motor forhigh-performance drives

Permanent magnet linear synchronous motors have been developed for factory automation, transportation applications, and so on. In the rotary-type permanent magnet synchronous machines, the wide speed and constant power operation are realized by using the reluctance torque due to the saliency and the flux-weakening control. In this paper, we examine the effect of the interior permanent magnet arrangement for wide speed operation and the end effect in the linear structure     

永磁感应子式无刷直流电动机的转矩特性研究

针对永磁感应子式无刷直流电动机的定转子齿结构和绕组的排列对转矩特性的影响,从特定电机结构的磁导计算出发,推导出永磁感应子式无刷直流电动机的参数表达式,分析了电机的参数特征对转矩工作特性的影响。实验及分析表明,采用等效磁路和实际测量相结合的方法．可以预测永磁感应子式无刷直流电动机的电磁转矩和齿槽定位力矩特性,为电机的转矩控制提供理论依据。     

Variable speed drive with current source inverter supply and permanent magnet synchronous motor compared with cage induction motor

Contents Industrial drives with adjustable speed and a progressive torque speed characteristic may be built with a considerably higher efficiency by using the permanent magnet excited synchronous motor instead of the squirrel cage induction motor. To prove the benefit, the power losses of two experimental drive systems were determined by calculation and measurement as well. The air gap damper losses of the synchronous machine induced by the commutations of the stator current and the slot and winding harmonics of the air gap field are calculated by solving the 2-dimensional diffusion equation using harmonic series and by applying the Poynting-vector method. It turns out that the power losses of the drive are reduced by 44%.

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Drehzahlstellbarer Antrieb mit stromeinprägendem Frequenzumrichter und permanentmagnetisch erregtem Synchronmotor im Vergleich mit dem Käfigläufermotor

Übersicht Industrieantriebe mit stellbarer Drehzahl und progressiver Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie können mit wesentlich besserem Wirkungsgrad gebaut werden, wenn anstatt eines Asynchron-Käfigläufermotors ein permanent erregter Synchronmotor verwendet wird. Um den Nutzen nachzuweisen, werden die Leistungsverluste von zwei experimentellen Antriebssystemen durch Berechnung und Messung bestimmt. Die Verluste des Luftspaltdämpfers der Synchronmaschine, die durch die Kommutierung des Ständerstromes und die Nut- und Wicklungsoberwellen des Luftspaltfeldes entstehen, werden durch Lösung der zweidimensionalen Diffusionsgleichung mit harmonischen Reihen und mit dem Poynting-Vektor berechnet. Es stellt sich heraus, daß die Leistungsverluste des Antriebs um 44% reduziert werden.

     

内置式永磁同步电机转子初始位置估计方法

针对无位置传感器永磁同步电机控制系统起动运行困难的问题,提出一种基于混合信号注入的内置式永磁同步电机改进转子磁极初始位置估计方法.采用注入高频旋转电压信号的方法检测磁极位置,设计一种通过PI跟踪观测器对所构建磁极位置误差信号进行控制的方案,当误差调节至零时将获得磁极位置初判值,降低了算法的复杂性.以磁极位置初判值为矢量角,往定子绕组注入2个方向相反的脉冲电压矢量,通过比较直轴电流大小可以简单、有效地判断出磁极极性,实现对位置初判值进行校正,从而获得转子初始位置估计值.应用所提出的估计方法对一台22kW内置式永磁同步电机进行实验,得到转子位置电角度平均估计误差为4.6°.     

永磁同步电机控制参数设计方法

磁场定向控制(FOC)由于其良好的解耦性、较小的转矩脉动和容易实现等优点,成为最广泛使用的永磁同步电机控制方法。电流环参数设计是磁场定向控制的关键。本文通过对电流环进行分析,采用传递函数分析的方法,在考虑交叉耦合的条件下推导控制参数与电流控制性能的关系,给出控制参数的优化选取原则。