高响应交流永磁伺服系统快速电流环带宽扩展方法

交流永磁伺服控制系统中现有电流采样和脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)占空比更新的方法延迟时间较长,在一定程度上会影响电机的电流环带宽和动态特性;针对该问题,建立了电流环闭环系统数学模型,分析了电流环的内部延迟和影响电流环带宽的因素,在此基础上提出了一种通过改进电流采样与PWM更新时间的电流环带宽扩展方法。该方法通过提前PWM占空比更新时机来降低电流采样和PWM占空比更新之间的延迟,减小信号传输滞后,从而扩展电流环系统的闭环带宽,提高系统响应速度。仿真与实验结果表明,相比现有电流采样方法,采用新方法的交流永磁伺服控制系统的电流环具有更宽的带宽和更高的动态响应能力,从而提高了交流伺服系统的动态响应能力和稳态精度。该方法可为交流伺服系统在机器人、高端智能装备等对响应速度和定位精度要求较高领域的应用提供参考。

基于Σ-ΔADC的伺服系统电流环带宽延拓技术研究

研究了基于Σ-ΔADC的伺服系统电流环带宽延拓技术,旨在提高电流采样精度和电流环带宽。设计了一种与PWM中心对齐的平均电流同步采样方法,以减少采样过程中的噪声和延迟。通过优化PWM更新时序并采用SINC3滤波器的同步策略,实现了电流采样时刻与PWM周期的精准对齐,从而降低了电流环中的谐波干扰。提出了PI分离控制策略,分别为比例控制器和积分控制器配置不同滤波器,以兼顾系统的动态响应和稳态精度。实验结果表明,所提方法使相电流中的谐波幅值降低了80%,转矩反馈波动降低了64%,电流过零点的延迟时间从1.5 ms缩短至0.5 ms,电流跟踪的正弦度显著提升,有效提高了伺服系统电流环的动态性能和稳态精度。

基于SiC-MOSFET的永磁同步电机电流环带宽扩展

在数字控制永磁同步电机伺服系统中,电流环带宽的制约因素主要包括逆变器的开关频率、A/D采样延时、计算处理延时和PWM更新延时等。本文使用SiC-MOSFET作为功率逆变器搭建了永磁同步电机控制数字平台,提升开关频率。并在此基础上,减少数字控制延时和采样延时,提升了电流环带宽。

交流伺服系统的高响应电流环控制

分析电压输出滞后、电流采样延时和交直轴(d-q轴)电压耦合等制约电流环带宽提高的因素,提出一种复矢量解耦的电流环预测控制算法.采用电流环预测控制算法提高电流环响应;对当前时刻电流进行采样,得到下一时刻的电压,减少电流采样延时;采用占空比双次刷新控制算法缩短电压输出滞后时间;采用复矢量解耦的方法解决d-q轴电压耦合问题,进一步提高电流环性能.结果表明:相较于比例-积分控制算法,文中方法具有更优的电流环响应性能.

基于FPGA的三轴交流伺服系统电流环设计

电流环带宽拓展是设计高性能伺服系统的关键问题之一。电流环的带宽受到开关频率、传感器采样延时和主控芯片计算延时等影响。受限于种种因素,功率管的开关频率很难提高,采取克服时延的办法解决电流环带宽拓展的问题。首先建立永磁同步电机的数学模型,提出一种基于FPGA和微控制器STM32的三轴伺服驱动器的硬件方案,然后给出电流环中的部分子模块的设计要点,并详细阐述了各模块在执行时序上的规划方法。实验结果表明,所设计的三轴伺服系统电流环带宽频率均能达到1.2 k Hz左右,并且系统具有良好的调速响应能力。

永磁同步电机改进型电流预测控制策略研究

为了提高永磁同步电机电流预测控制的鲁棒性,研究了一种改进型电流预测控制算法。该算法以定子电流预测值与采样值之间的偏差作为补偿依据,引入的电流预测补偿因子可以实时对电机定子期望参考电压进行偏差修正,补偿项使反馈电流跟踪给定值,实现了下一个控制周期结束时电流误差为零的目标。改进后的电流预测控制策略能有效抑制电机参数失配带来的系统不稳定问题,增强了传统电流预测控制策略的鲁棒性,仿真和实验结果分析了该算法的有效性和可行性。

磁悬浮轴承控制系统性能的仿真研究

本文通过Simulink软件构建磁悬浮轴承的数学模型,旨在研究电流环带宽、开关频率、传感器带宽对磁悬浮轴承稳定性能的影响。通过设定不同的参数值,分析其对系统性能的影响,以期找到最优化的控制策略,提高磁悬浮轴承系统的稳定性和可靠性。研究结果表明,合理选择电流环带宽、开关频率和传感器带宽对于确保磁悬浮轴承系统的稳定运行至关重要。

交流感应电机串联PI控制及其参数整定方法

为实现交流感应电机(ACIM,AC Induction Motor)电流环和转速环的快速整定,采用一种串联PI控制器控制ACIM电流和转速。对电流串联PI控制器,其积分系数由电流环极点确定,比例系数由电流环带宽确定;综合考虑转速环快速性和稳定性要求,引进转速环阻尼系数,推导出转速环串联PI控制器比例和积分系数。从频域和时域研究了阻尼系数对转速环性能影响,并考察转速阻尼系数为4时ACIM响应额定阶跃转速时的电流跟踪情况。研究表明,采用串联PI控制器控制ACIM时,可以分别采用电流环带宽和转速环阻尼系数进行整定,实现电流环和转速环各个回路的单参数控制,整定过程方便快捷,用于整定控制参数物理意义明确。

基于SiC器件的感应电机驱动器设计及性能分析

对于感应电机系统而言,功率器件的开关频率是制约其电流环带宽的重要因素之一。传统硅基器件受开关损耗等因素的限制,开关频率已经接近瓶颈。碳化硅(SiC)器件作为第三代半导体器件,具有低损耗、高耐温、高开关速度等优良特性,可以大幅提高功率变换器的开关频率。针对SiC器件电机驱动器进行了设计与研究,首先分析了PWM延时对于电机控制系统电流环带宽的影响,之后对SiC电机驱动器的控制结构、驱动电路等进行了设计与验证,最后通过实验验证了SiC驱动器的性能。随着开关频率的提高,电机控制系统的电流环控制性能不断提升,从而为控制系统提供了较大的电流环带宽裕度。

基于模型预测控制的开绕组永磁同步电机高性能驱动系统控制策略

为了解决传统开电机驱动系统中存在的成本和响应特性问题,本文提出一种基于开绕组结构永磁同步电机的四桥臂变换器驱动系统的新型拓扑结构,采用模型预测控制算法来提高电流环的响应速度。为了抑制系统中的零序电流,改善驱动系统的特性。本文通过测得的绕组反电势三次谐波作为共模电压的补偿量,并采用比例环节等效增加零序电流阻抗来抑制其他次电流谐波,并将共模电压分配到预测控制输出的载波中,以此将零序电流抑制策略纳入模型预测控制,在此基础上构建了综合考虑电机绕组反电势三次谐波和逆变器死区的开绕组永磁电机驱动系统的仿真模型,通过仿真验证了本文提出的系统控制策略的有效性。

永磁同步电机预测模型参数误差分析研究

永磁同步电机无差拍电流预测控制模型参数误差决定了系统控制性能,通过对永磁同步电机数学离散模型分析,分别研究了模型中电阻和电感等重要参数失配对系统稳定性的影响,并对参数失配范围进行了较深入分析,为实现无差拍电流预测误差补偿控制提供依据。利用Matlab软件仿真了理论分析,结果表明该分析过程的有效性。

提高数字控制PFC电路系统性能的设计方法

研究了传统PI补偿器作为电压环数字补偿器时存在的问题，将电压环单极点补偿器应用于数字控制PFC电路中，同时给出了拓展数字控制PFC电路电流环带宽的方法。将这两种方法应用于数字控制PFC电路中，使系统性能得到了良好的改善，并通过实验验证了方法的正确性。