考虑逆变器非理想特性的永磁电机MTPA控制策略

最大转矩电流比(MTPA)控制可以降低铜损,进而有效提高电机效率,适用于空调永磁压缩机系统,但受逆变器非理想特性的影响,最优电流矢量角追踪精度存在下降问题。研究逆变器非理想特性对虚拟直流信号注入MTPA方法的负面影响并给出补偿方法。针对控制系统数字延迟问题,根据系统采样时间对电流矢量角追踪过程中的电压信息进行校正;此外,采用基于饱和函数的死区补偿方法,降低逆变器非线性引起的电压误差。实验结果表明,所研究的逆变器非理想特性补偿方法提高了最优电流矢量角追踪的准确性。

基于反推原理的PMSM速度位置协同MTPA控制

针对永磁同步电机(PMSM)传统PID位置控制中速度不可控且PI参数整定复杂的问题,文章提出了一种基于反推原理的PMSM速度指定位置跟踪最大转矩电流比(MTPA)控制方法。相较于id=0控制,MTPA控制能够有效利用凸极永磁同步电机(IPMSM)的磁阻转矩实现电机出力最大化,且仅需最小电流。文章采用公式法建立了MTPA控制下的dq电流关系式,然后设计了位置、速度和电流反推控制器,这样可以增加一个速度控制自由度,同时保证了控制系统的稳定性。仿真结果表明,该控制系统动态响应快、稳态误差小和参数调整少,从而验证了该方法的正确性和有效性。

采用MPC-MTPA的新能源车永磁同步电机控制研究

针对传统永磁同步电机控制器结构复杂,负载突变时动态响应速度慢,导致电机抗干扰能力差、工作效率低的问题,提出了一种模型预测控制(model predictive control,MPC)融合最大转矩比控制(maximum torque per ampere,MTPA)的电机非级联控制方法。构建MPC和MTPA控制器,利用MPC中的代价函数同时完成转矩控制和MTPA控制,在代价函数中引入动态分配的权重系数优化非级联MPC-MTPA控制器。仿真和试验结果表明:相比传统电机控制方法,提出的变权重系数非级联MPC-MTPA控制方法的稳定性提高约26%,动态响应特性提高约50%。

内置式永磁同步电机的MTPA模型预测控制

提出一种内置式永磁同步电机(InteriorPermanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)的最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法。方法通过MTPA控制,建立了电机电磁转矩参考值与定子电流d、q轴分量之间的关系。在瞬态时,上述方法与传统的单矢量MPC相同,以d、q轴电流的跟踪误差作为代价函数,保持了传统的模型预测控制动态响应快的特点;在稳态时,采用双矢量MPC,减小了转矩脉动,改善了电机的稳态控制性能。仿真结果表明,与i_(d)=0的MPC相比,给出的控制策略动态响应快,稳态转矩脉动小,铜损耗低。

考虑位置观测误差的永磁同步电机无传感器驱动系统MTPA控制策略

最大转矩电流比(MTPA)控制是提升永磁同步电机无传感器驱动系统效率的重要手段之一。在无传感器驱动系统中,传统计算法根据公式推导最优电流矢量角解析解,无法计及位置观测误差变化的特性,而注入虚拟信号寻优方法受位置观测误差影响精度降低。为解决该问题,提出一种考虑位置观测误差的MTPA方法。所提方法通过比较上述两种方法在无传感器驱动系统中对最优电流矢量角不同的追踪结果估计位置观测误差,利用估计的位置误差对电机数学模型进行校正以实现最优电流矢量角高精度追踪。最后,在2.2kW内置式永磁同步电机实验平台验证了所提方法的有效性。

永磁同步电机非线性调节器MTPA弱磁控制

针对传统的弱磁控制方案不能很好地解决永磁同步电机在高转速范围内性能稳定的问题,在分析最大转矩电流比控制策略的基础上,构建了基于条件积分法的抗积分饱和的速度调节器,将其引入永磁同步电机最大转矩电流比(MPTA)弱磁控制系统,可有效解决电机速度超调量大、响应慢,抗干扰能力差等问题;同时设计了一种非线性变参数调节器,具有PI调节器快速收敛性能,提高了系统稳定性,在电压反馈弱磁控制的基础上实现了永磁同步电机的弱磁控制。仿真与实验结果表明,该方法能够快速实现高精度的MTPA控制。

基于Newton-Raphson迭代的永磁同步电机MTPA控制算法设计

针对牵引永磁同步电机的最大转矩电流比(MTPA)的控制原理,提出一种基于Newton-Raphson迭代公式的MTPA控制算法,根据转矩指令实时计算最优的d、q轴电流参考值,充分利用了电机的磁阻转矩,以最小的电流输出最大的转矩。Newton-Raphson的迭代次数为10次,最终将迭代误差降到0.01 A以下,对处理器的负担较小。通过MATLAB/Simulink仿真及在中车大连电力牵引研发中心有限公司试验中心进行试验,证明了该MTPA算法的可靠性与有效性,并在系列化标准地铁永磁牵引系统中得以应用。

基于极值搜索算法的永磁同步电机MTPA控制

永磁同步电机的MTPA控制技术一直是内嵌式电机控制领域中的热点方向,然而传统方法对于MTPA工作点的确定存在不小的误差。本文提出了一种基于极值搜索算法的永磁同步电机MTPA控制技术,相比较传统方法对于电机参数的依赖和敏感性,该方法对电机参数依赖性不强,且准确性较高。其利用电机的反馈电流矢量幅值,搜索出适当电流矢量角度,使电流幅值达到最小值,实现MTPA控制,最后仿真验证了该方法的有效性。

车用IPMSM二自由度MTPA控制研究

为提高车用内置式永磁同步电机驱动系统的速度响应能力和抗干扰性,提出在最大转矩比电流控制下,采用基于误差判断的反馈补偿型二自由度最大转矩比电流控制策略。通过对电机的数学模型进行分析,结合空间矢量脉宽调制技术,实现最大转矩比电流控制;构建传统PI控制系统和二自由度(two degree of freedom,2DOF)最大转矩比电流(maximum torque per ampere,MTPA)控制系统进行对比仿真分析。通过MATLAB/Simulink平台系统仿真分析,使用基于误差判断的反馈补偿型2DOF调节可使转速响应超调量控制在0.5%以内,响应时间缩短70%~80%。验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于转矩反馈补偿的永磁同步电机MTPA控制

传统永磁同步电机应对负载突变干扰能力较弱,为了提高系统的抗干扰能力,改善系统的驱动控制能力,提出一种基于转矩反馈补偿的最大转矩电流比(MTPA)控制方法来抑制永磁同步电机转速和转矩脉动。根据负载转矩与电磁转矩的差值对MTPA的电流进行补偿,在维持MTPA控制效率优势的同时,改善转速调节器在转速脉动抑制方面的不足,抑制转速波动与电磁转矩脉动,提高控制系统的抗干扰能力。实验结果验证了所设计控制方法的有效性。

内置式永磁同步电动机MTPA控制策略研究

考虑到内置式永磁同步电动机磁阻转矩利用率问题,选用最大转矩电流比控制策略,对其电流给定和转矩给定两种控制方式进行研究,并建立了相应的矢量控制模型进行对比分析。仿真结果表明,相比于电流给定,转矩给定的最大转矩电流比矢量控制系统响应速度较快,调速稳定,鲁棒性更好。

考虑磁饱和的感应电机MTPA转矩控制

感应电机的最大转矩电流比(MTPA)控制算法根据需求转矩调节磁链幅值,以达到转矩与定子电流比值的最大化。因磁链随转矩的变化而变化,不再像传统控制算法保持磁场幅值恒定,磁场非线性饱和效应会对控制系统产生影响。针对此问题,该文提出考虑磁饱和特性的MTPA转矩控制系统。根据需求转矩以及饱和模型,通过线性搜索寻找最优磁链目标值,并在计算励磁电流时考虑d轴转子电流的动态特性,用降阶观测器观测转子磁链,并在设计滑模磁链控制器以及反步法设计转矩控制器时考虑观测误差,以确保控制器参数的设置能达到全局稳定。仿真和实验结果证明了所设计控制器的有效性。

考虑磁路饱和的IPMSM电感辨识算法及变参数MTPA控制策略

内置式永磁同步电机(IPMSM)d、q轴电感会随着磁路饱和程度的不同而发生改变,这会降低最大转矩电流比(MTPA)控制的有效性。考虑到定子电流引起的磁路饱和及交叉饱和效应的影响,提出了相应的d、q轴电感辨识算法和变参数MTPA控制策略。采用基于旋转高频电压注入的d、q轴电感辨识算法可在其他电机参数未知的前提下得到不同负载条件下的d、q轴电感;变参数MTPA控制策略能够充分利用标幺值化处理的优势,在转矩-最优电流控制表不变的基础上,只需根据实际d、q轴电感更新电流基值和转矩基值便可克服电感变化带来的不利影响,并实现一定转矩条件下的最佳MTPA控制。最后在电机控制实验平台上通过实验对提出的电感辨识算法和变参数MTPA控制策略的可行性和有效性进行了验证。

基于变参数模型的车用永磁同步电机MTPA控制方法研究

针对车用永磁同步电机(PMSM)的高凸极率结构特点和宽范围运行特点对基于变参数模型的PMSM最大转矩电流比(MTPA)控制策略进行了研究.为提高控制精度,首先采用频谱分析和冻结磁导率方法获取转子磁链成份及不同负载下的电感和转子磁链值,建立变参数电机模型并推导出相应的MTPA电流矢量表达式,研究了其控制特性,并与id=0及定参数模型MTPA控制特性进行比较,结果表明:与id控制相比,该方法可以获取更大的电流利用率,与定参数模型相比,则可以获取更快的动态响应.

一种基于MTPA的IPMSM弱磁控制系统

内置式永磁同步电机,其速度运行范围与电机参数息息相关。本文从电机本身参数的角度出发,充分考虑电机实际运行的两个约束条件:电压极限椭圆和电流极限圆,对实验室电机进行分析,提出了一种基于MTPA的弱磁控制算法。在低速区,利用曲线拟合,解决了MTPA控制算法中d、q轴电流给定值无法获得解析解的问题,得到了不同转速要求时的交直轴电流给定值。在高速区,利用转矩的梯度和电压差对MTPA指令进行修正,对电机进行弱磁控制。理论、仿真和实验结果表明,在特定电机参数下,i_d=0的矢量控制无法使电机达到额定运行状态,而本文所提出的基于MTPA的弱磁算法,既满足了电机的额定运行状态,同时提高了电机的带载能力,拓宽了电机的调速范围。

基于快速原型的永磁同步电机MTPA控制

本文对内嵌式永磁同步电机的最大扭矩电流比(MTPA)控制方法进行理论和仿真分析,利用Matlab/Simulink建立了电机矢量控制系统的仿真模型,并进行仿真验证。通过快速原型工具建立了控制模型,并搭建硬件控制系统,在目标电机上实现MTPA控制和id=0控制,对两种控制方法进行了对比分析,验证了软硬件系统的可行性。

一种改进的内嵌式永磁同步电机虚拟信号注入MTPA控制

针对基于虚拟信号注入的内嵌式永磁同步电机最大转矩电流比控制策略存在准确性较低、响应速度慢的问题,提出一种改进的虚拟直流信号注入法的控制策略。通过设定虚拟信号自适应律,根据不同工况的需求,实时更新在dq轴注入直流信号的方向,并进一步建立虚拟功率模型,在具有自适应律的虚拟直流信号的响应下,利用虚拟功率响应中的信息实现电机MTPA工作点的跟踪。与此同时,通过建立小扰动模型和李雅普诺夫函数,深入分析了控制参数对MTPA跟踪性能的影响,可通过对系统控制的调节有效减少因系统稳态振荡产生的转矩变化,验证了虚拟直流信号注入法在极值处的局部稳定性。仿真结果表明:新方法在不产生额外转矩扰动的情况下,能弥补传统直流信号注入法的误差,在保证控制精度的同时合理简化算法,可适用于不同工况下的MTPA控制。

考虑电机参数偏导项的同步磁阻电机虚拟信号注入MTPA控制

同步磁阻电机(synchronous reluctance motors,SynRMs)参数随d轴和q轴电流变化而变化。这导致传统忽略电机参数对电流角偏导项的同步磁阻电机最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制存在很大误差并导致转矩下降。针对这一问题,该文分析导致同步磁阻电机MTPA控制误差的因素,提出适用于同步磁阻电机的电机参数偏导项在线观测方法。利用在线观测的电机参数偏导项结合虚拟信号注入方法实现同步磁阻电机高精度最大转矩电流比控制。实验结果显示,所提出的方法可以实现较为准确的同步磁阻电机在线MTPA控制。

基于模糊PI的PMSM弱磁和MTPA复合控制研究

永磁同步电机因为其结构简单、效率高、调速性能好等优点而被广泛应用,为了可以得到更宽的调速范围,需要对电机进行弱磁控制。传统的弱磁控制中没有充分利用电机电压,导致电机效率和带载能力下降。针对这一问题,提出一种将变交轴电压单电流弱磁控制与MTPA控制相结合的控制策略,充分利用电机电压,提高永磁同步电机的调速范围和效率,并用模糊PI调节器代替传统的PI调节,使电机运行时更加稳定。最后,通过仿真实验验证该控制策略的有效性和正确性,实现永磁同步电机在较宽调速范围内的稳定运行。

考虑参数不确定的永磁同步电机MTPA控制综述

内嵌式永磁同步电机(interior permanent magnet synchronous motor,IPMSM)最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制方法充分利用磁阻转矩,降低电枢电流,提升系统效率,成为现代电机驱动控制的重要发展方向。在实际运行过程中,电机参数不确定导致MTPA控制偏离最优解,因此提高MTPA控制的鲁棒性和实用性具有重要意义。该文着重介绍了考虑参数不确定的多种MTPA控制方法,归纳和总结了相关方法的关键技术和研究成果。重点阐述了高频信号注入法的理论核心,探讨了由信号注入法演化而来的其他方法的性能优势和应用局限,并提出一种改进的MTPA控制方案。最后,针对考虑参数不确定的内嵌式永磁同步电机MTPA控制方法目前亟需解决的问题和发展趋势进行分析和展望。