基于电流源型逆变器驱动的五相永磁同步电机控制策略研究

在现代电机驱动系统中,采用电流源型逆变器控制方案可有效提升系统可靠性,降低电机电流谐波含量,并提升电磁兼容性能。电流源型逆变器拓扑采用电感元件作为母线储能装置,对于功率回路中的短路故障具有较强的抵抗能力。同时,逆变器输出侧并联滤波电容网络,实现对高频谐波的旁路作用。该文对五相电流源型驱动系统控制策略进行研究,采用五相半桥型逆变器拓扑结构,电机绕组采用星型连接方式以限制零序电流,给出基波与谐波电流矢量空间分布特征,提出双平面矢量脉宽调制策略,有效抑制3次谐波电流。考虑到逆变器输出侧CL型负载可能引起的谐振问题,采用基于电机电流的有源阻尼策略,降低谐振电流分量,提升系统稳定性。最后,通过实验验证所提控制策略的有效性。

基于ADRC的电动汽车内置式永磁同步电机控制策略

针对电动汽车内置式永磁同步电机在运行过程中存在转速响应差、超调量大和对外界抗干扰能力较低等一系列问题,提出了一种基于自抗扰控制(ADRC)的内置式永磁同步电机控制策略。自抗扰控制器不需要被控对象有精确的数学模型,将被控对象的所有不确定因素视为“未知扰动”,并对这些扰动进行实时补偿。在永磁同步电机控制系统的转速环中应用ADRC控制器取代传统的PI控制器,提高电机的控制精度和对外界的抗干扰能力。同时在内置式永磁同步电机控制系统中,在电机额定转速以下采用最大转矩电流比(MTPA)控制,在额定转速以上采用超前角弱磁的方法实现弱磁扩速。仿真结果表明,所提出控制策略是有效和可靠的。

飞轮储能高速永磁同步电机控制策略的探讨

飞轮储能系统作为一种新型的储能技术,在能量密度和功率密度方面具有显著优势。然而,飞轮储能系统的控制策略是实现其高效运行的关键。目前,对于高速永磁同步电机飞轮储能系统的控制策略研究尚处于初级阶段,存在充放电效果不稳定、能量损失较大等问题。基于此,本文主要对飞轮储能系统的控制策略进行研究和分析,以期提高其充放电效率和能量转换效率。

基于新型双滑模结构的永磁同步电机控制策略

针对传统永磁同步电机无感矢量控制系统中存在转速超调、强抖振以及鲁棒性差等问题,在位置环提出了一种以边界层可变的分段函数作为切换函数的新型全阶滑模观测器(NFSMO)并引入模糊控制模块实现对新切换函数边界层的自适应调节,使系统的高频抖振问题得到有效削弱以及提高了转子位置的观测精度;在速度环提出了一种新型趋近律与改进型扩展状态观测器(IESO)相组合的新型速度滑模抗扰动控制器(NSMDC),结合最大转矩电流比(MTPA)拟合模块能够有效降低扰动误差对系统造成的影响,提高系统的稳态性能。仿真结果表明:与传统方法相比,新型双滑模控制方法不仅能够有效改善系统的滑模抖振,且具有更优的抗干扰性和稳定性。

基于改进鲸鱼优化算法的永磁同步电机控制策略

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)调速系统中普遍存在转速超调不稳定和受负载干扰大等现象,对此提出一种改进鲸鱼优化算法(Improved Whale Optimization Algorithm,IWOA)对转速环的传统PI控制参数整定进行优化。在鲸鱼算法(Whale Algorithm,WOA)的基础上引入非线性惯性权重来平衡算法的局部和全局搜索能力。依据学习策略的思想,对鲸鱼种群中每个个体的位置进行优化。在Matlab/Simulink上搭建电机调速系统仿真模型并进行仿真实验,仿真结果表明,基于IWOA的控制策略相比于传统WOA控制超调率由3%减少到1.5%,而PI控制超调率为5%,进一步增强了系统抗负载扰动能力,显著地提高了PMSM的各方面性能。

基于单锁相环位置融合衰减的内置式永磁同步电机控制策略

为改善无传感器内置式永磁同步电机从低速切换到高速时的运行性能,提出了一种单锁相环位置融合策略。在零低速运行时,注入电压高频脉冲信号,通过处理反馈输出电流幅值,得到转子位置信息;在中高速运行时,建立扩展电流滑模观测器,获得反电动势值,进而得到转子位置信息;在过渡区运行时,考虑注入电压幅值对转子位置观测系统的影响,构建新型融合衰减函数,将两种无感算法估算得到的转子位置误差信息进行融合,并输入至单个锁相环,从而解耦得到转子与转速信息。最后,通过试验验证了该控制策略可以实现不同工况下无感算法的平滑切换,提高转子位置观测精度。

高速永磁同步电机控制策略综述

永磁同步电机具有结构简单、质量轻、体积小、损耗低等优点,是汽车、船舶等交通领域的关键部件之一。电机转速的提高能够减小体积、降低噪音及提高功率密度,是未来的一个必然发展趋势。电机高速和小型化将导致难以安装传感器,使现有基于多传感器的控制理论面临挑战。本文通过回顾永磁同步电机的结构、工作原理和建模思想,对其相关的控制理论如现代控制、智能控制等现状进行了综述,并比较了优缺点。针对高速永磁同步电机无传感器的需求,讨论了矢量控制、神经网络学习等控制方法,并对未来控制策略的建立给出相关的建议。

基于舰艇电力推进系统的永磁同步电机控制策略研究

永磁同步电动机由于其优良的性能成为电力推进舰艇电机的最佳选择,为提高传统永磁同步电动机矢量控制策略中电磁转矩、电流、转速响应性能以适应复杂多变的海上工况,提出了一种具有复合转矩环的永磁同步电动机嵌模糊矢量控制策略,引入前馈复合转矩环提高系统抗负载扰动能力,采用嵌模糊控制取代传统PI速度控制增强系统鲁棒性和自适应性.利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型进行针对不同优化程度的对比实验,验证了该控制策略的可行性和优越性.

基于模型的永磁同步电机控制策略开发

设计了用于研究永磁同步电机的矢量控制系统。以NXP公司的S32K142芯片为主控芯片,设计了电机控制的硬件电路。在MATLAB环境下使用Simulink搭建了永磁同步电机矢量控制系统的双闭环模型,并进行仿真模拟,有效验证了硬件电路以及id=0控制算法的可行性。

永磁同步电机控制策略比较研究

针对永磁同步电机,研究了矢量控制(Vector Control,VC)、反推控制(Back Stepping Control,BSC)、直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)以及模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)四种控制策略。VC算法简单,但是其整定参数多,不利于工程实现,为了克服VC的缺点,本文基于Lyapunov稳定性理论设计了BSC;DTC结构简单,但是转矩、磁链脉动比较大,本文基于最优原理设计了MPC,与DTC相比,MPC算法简单、具有更好的动态响应特性。永磁同步电机系统四种控制策略的仿真研究表明:BSC具有较好的控制效果,而且能克服VC的缺陷;与DTC相比,MPC具有转矩和磁链脉动小、系统响应快的优点。

空心杯永磁同步电机控制策略

通过分析空心杯电机的电气性能,提出了一种定子电压相位超前转子磁链90°的控制策略,以及通过改变母线电压以减小绕组在一个开关周期内电流波动的方法。通过仿真和试验结果验证了所提出的控制策略的有效性。

基于高频脉振电压注入法的永磁同步电机控制策略

脉振高频电压注入法可以实现电机无速度传感器控制在零速和低速范围内的转速估计,但其信号的处理过程较复杂,影响其动态性能。基于脉振高频注入法的基本原理,根据电机数学模型,优化脉振高频注入法的电流信号处理过程,减少滤波器的使用,减小转子转速估算时间,简化系统的结构,提高系统运行的动态性能。搭建面贴式永磁同步电机仿真模型并进行仿真,结果表明,与优化前相比,信号处理优化后的脉振高频注入法具有响应速度更快,降低系统误差等优点,验证了此方法的有效性。

DTC与MPTC自适应切换的表贴式永磁同步电机控制策略

针对传统表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC)备选电压矢量数目多,计算负担较大等问题,将传统MPTC的7个备选电压矢量精简为1个由开关表输出的电压矢量和1个零电压矢量。仿真结果表明:该控制策略可有效减小转矩脉动和平均开关频率,消除了转速阶跃下的磁链脉动,并将MPTC的运算次数降低到2次或者0次,减少了系统的运算负担。为了进一步提升系统动态特性,提出根据系统状态将直接转矩控制(DTC)与MPTC自适应切换控制的策略。系统处于稳态时,采用基于开关表的MPTC;系统处于动态时,采用DTC。仿真结果表明:该策略结合了MPTC和DTC的优点,在保持控制效果的同时,提高了转矩动态响应,消除了动态下磁链脉动。

纯电动车用永磁同步电机控制策略研究

降低内置式永磁同步电机(IPMSM)损耗、提高系统效率对于提高纯电动汽车的续航里程具有重要意义。在低速阶段,电机能提供大扭矩,使转速快速达到目标转速,对跟踪目标车速、改善电动汽车的动力性意义重大。在基速以下,对PMSM采用最大转矩比电流(MTPA)控制,发现与id=0控制相比,能提高PMSM的效率,并加快转速的动态响应过程,增强汽车动力性的同时,提高了经济性;在基速以上,对PMSM采用弱磁控制,拓宽电机的转速范围,提高了汽车的高速稳定运行范围。

基于母线电压动态变化的电动汽车永磁同步电机控制策略

针对车用永磁同步牵引电机的应用需求,提出一种基于母线电压变化实时调整的定子电流优化控制方法。电动汽车运行中由于电池的充放电过程引起直流母线电压变化,造成电机的基速和转折速度变化,导致电流调节器失控与电机系统电压利用率低。因此,基于母线电压变化的控制策略,提出依据母线电压等效折合,同比调整电角速度的方法,直接对控制指令进行实时调整,有效防止调节器饱和,提高电压利用率和电机效率。仿真和试验结果证明了该方法的有效性。

永磁同步电机控制策略

矢量控制和直接转矩控制是永磁同步电机两种典型的控制策略。结合永磁同步电机的控制机理,对两种控制策略目前的研究进展进行了论述和展望,并综述了模糊控制、神经网络及智能算法在永磁同步电机控制中的应用。

基于分数阶PI~αD~β的船用永磁同步电机控制策略研究

船用永磁同步电机是一种非线性、强耦合、多变量的复杂系统,使用常规的PID对其进行速度控制时难以达到理想的效果。为了改善船用永磁同步电机调速系统的性能,设计了一种新的速度控制器-径向基(RBF)神经网络分数阶PI~αD~β控制器。利用径向基神经网络的自学习和自训练的功能,对控制器的参数进行在线优化,以便使控制器在未知的系统中能够具有快速的适应能力和较好的控制性能。将设计的控制器应用于船用永磁同步电机的速度控制回路中,并在高速度、大负载扰动的条件下对其进行仿真实验。结果表明,使用了RBF神经网络分数阶PI~αD~β控制器的电机控制系统,具有良好的动态响应能力和较强的扰动抑制能力。

基于Simulink的永磁同步电机控制策略仿真研究

针对传统永磁同步电机SPWM控制系统存在的直流母线电压利用率低,转矩脉动大等问题,研究了基于矢量控制(SVPWM)的永磁同步电机控制系统模型。详细分析了SVPWM控制中的参考电压扇区矢量判断模块、各扇区中各矢量作用时间模块、扇区矢量切换点确定模块和PWM脉冲信号产生模块的实现;同时,该系统采用矢量控制策略中的励磁电流id=0控制。在Matlab/Simulink平台上搭建了仿真模型,仿真结果表明:基于SVPWM控制方法下的永磁同步电机系统动态响应速度快,抗干扰能力强,仿真波形与理论分析一致,验证了该仿真实验平台的有效性。

新能源汽车永磁同步电机控制策略及仿真研究

以新能源汽车的永磁同步电机作为研究对象,根据电机坐标变换原理来建立电机数学模型。基于电机直接转矩控制方法,结合并设计超螺旋二阶滑模控制策略来同时对车用永磁同步电机进行控制,利用Matlab/Simulink软件建立整体电机控制策略模型并进行仿真。通过仿真结果表明所设计的电机控制策略可以有效对永磁同步电机进行控制,提高了对电机的控制精度和整个控制系统的鲁棒性,也验证了所建控制策略模型的有效性,为新能源汽车永磁同步电机控制策略的开发提供一定的研究基础。

基于CNN的MPTC与DTC自适应切换的表贴式永磁同步电机控制策略

针对表贴式永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)计算复杂的问题,训练卷积神经网络(CNN)以替代MPTC实现电压矢量的选择。仿真结果表明基于CNN的MPTC稳态性能与传统MPTC基本相当,但由于稳态和动态数据不平衡,使得基于CNN的MPTC动态下磁链脉动较大。因此,提出根据系统状态将基于CNN的MPTC与直接转矩控制(DTC)自适应切换使用的策略。仿真结果表明,该策略在保证稳态控制性能的同时可以有效抑制动态下磁链脉动。