基于载波调制PWM的对称六相与三相PMSM串联系统矢量解耦控制

针对对称六相与三相PMSM串联系统的解耦控制问题,基于串联系统的数学模型,在二相旋转坐标系下进行了漏感压降补偿,并基于坐标变换和控制量叠加得到了逆变器期望输出。在解耦控制的工程实现方面,充分考虑了逆变器电压、电流限制,提出1种直流母线电压分配方法,提高了系统运行的可靠性。实验证明,所提控制策略能够实现2台电机在负载或转速突变情况下的解耦运行。

六相串联三相双PMSM驱动系统低速区转子位置角高精度解耦观测研究

静止坐标系下通过控制不同平面的电压矢量可以实现六相串联三相PMSM系统中两台电机的独立解耦控制。基于此,在静止坐标系下六相平面和三相平面同时注入旋转高频电压,通过解调对应平面高频电流的负序分量,解耦获得两台电机的转子位置角初步观测值。为了补偿定子电阻、转速和滤波器对观测带来的误差,利用高频电流正序分量中误差角信息与转速前馈相结合的补偿方法,对转子位置角观测值进行补偿。实验结果表明,六相和三相电机稳态转子位置角观测误差绝对值的平均值为0.146和0.106 rad,动态下最大误差为0.2 rad;基于观测的转子位置角构建的无位置传感器直接转矩控制系统低速各种运行工况性能优越。

基于谐波电流抑制的双三相PMSM容错型直接转矩控制

针对六相PMSM电机直接转矩控制系统在缺相运行时存在的转矩脉动大和电流谐波大等问题,提出了改进方法。根据矢量空间解耦的思想,推导出电机缺相后的数学模型和电压矢量方程,通过方程画出缺相后的电压矢量在基波平面和谐波平面的分布,分析了电压利用率的问题,在利用原始矢量制作出电机故障前后共用一个开关表的基础上,加入虚拟矢量合成后减少电流谐波的想法,以减小电机在直接转矩控制系统中缺相运行时的转矩脉动和电流谐波。利用虚拟合成矢量制作出电机在故障前后共用的一个开关表。仿真建模并验证了该方法的正确性。

低复杂度永磁同步电机三矢量固定开关频率模型预测电流控制策略

针对传统永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)三矢量模型预测电流控制(three-vector model predictive current control,TV-MPCC)存在开关频率不固定和计算复杂的问题,提出一种固定开关频率TV-MPCC策略。利用前一周期的零电压矢量和参考电压矢量所在扇区来快速筛选所需最优电压矢量和次优电压矢量,避免了无效枚举计算,从而降低了开关频率和计算复杂度。引入系统d和q轴电流差参数,计算各电压矢量的作用时间,确保电压矢量作用时间恒大于零和开关频率固定。以三相两电平电压型逆变器驱动的表贴式PMSM为被控对象,通过仿真和实验对传统TV-MPCC策略和所提三矢量固定开关频率模型预测电流控制策略进行对比研究,仿真和实验结果表明,所提策略在保证系统稳态和动态性能的基础上,在固定和降低开关频率的同时,降低了计算复杂度。

T型三电平逆变器馈电双三相PMSM直接转矩控制

提出了一种T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统直接转矩控制(DTC)策略。该系统既具有多相电机转矩脉动小、电流应力小和故障容错能力强的优点,也继承了T型三电平电机驱动谐波性能好、可靠性高的特点。该文所提出的基于双空间矢量调制(SVM)技术的直接转矩控制策略保留了DTC快速动态响应特性。与基于空间矢量解耦(VSD)的SVM技术相比,双SVM技术避免了复杂的矢量合成过程,并具有良好的谐波控制效果。所提出的控制策略还设计了谐波电流闭环控制器,能够有效抑制由绕组不对称、反电动势谐波、死区等非线性因素引起的低次谐波电流。通过实验验证了所提出的T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统DTC策略的有效性。

空间谐波对对称六相与三相PMSM串联系统的影响

单逆变器驱动的对称六相永磁同步电机(PMSM)串联三相PMSM解耦运行的理论基础是电机的反电动势必须为正弦波分布.为了研究电机中的非正弦空间谐波对串联系统解耦控制的影响规律,分别建立了对称六相PMSM含有2次和4次空间谐波的串联系统在3种不同坐标系下的数学模型,推导了非正弦空间谐波引起的六相PMSM电磁转矩脉动表达式,揭示了空间谐波对串联系统解耦运行影响的本质,并对两台电机变速、变负载等不同工况进行了仿真研究.结果表明,对称六相PMSM的2次和4次空间谐波导致其电磁转矩的脉动变化,无法实现对称六相串联三相PMSM系统的独立控制,需要进行相应的补偿控制.

对称六相和三相PMSM串联系统反电动势谐波效应补偿控制

提出了单逆变器驱动对称六相和三相PMSM串联系统的谐波效应补偿控制策略.针对实际对称六相PMSM非正弦反电动势中高次谐波将会对该串联系统的运行产生耦合的问题,建立了对称六相PMSM和三相PMSM串联系统的虚拟多电机耦合模型,揭示了对称六相PMSM中主要的二次谐波对串联系统解耦控制的影响机理,提出了消除六相PMSM中等效辅电机产生的转矩脉动耦合的控制方法,分别进行了变速变载对比仿真.结果表明:所提补偿控制策略能够改善反电动势中含有最主要二次谐波产生的转矩脉动对串联系统运行的耦合问题,实现了两台串联电机的独立控制.

基于SVPWM的对称六相与三相PMSM串联系统的无传感器控制

以对称六相与三相PMSM双电机串联系统无传感器控制为研究对象,在两相同步旋转坐标系下,对电机模型进行离散化,按照扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的基本思路设计六相电机和三相电机的位置观测器,研究了该串联系统id=0矢量控制的两个不同频率输出的SVPWM策略,明确了空间电压开关矢量工作周期的计算方法和工作子空间的确定方法。仿真结果表明:电机串联系统中的两台电机的转速和转矩互不影响。

不同相移角度绕组对双三相永磁同步电机电磁性能的影响分析

由于双三相永磁同步电机两套三相绕组之间可采用不同相移角度,以一台24槽22极双三相永磁同步电机为例,分析了相移角度对电机性能的影响规律.首先,基于各槽绕组磁动势间的相位关系,推导了在采用单层绕组和双层绕组时,两套三相绕组之间可行的空间相移角度,即0°、15°和30°,并对比分析了不同空间相移角度绕组产生的电枢磁动势频谱;然后,结合电枢磁动势谐波和电机电磁性能之间的关系,通过有限元仿真,验证了0°、15°和30°相移角度的绕组拓扑对不平衡磁拉力、反电势、平均转矩和转矩脉动等电磁性能的影响规律;最后,制作了2台单层和双层空间相移30°绕组的样机,并通过实验验证了理论和有限元仿真分析的正确性.结果表明:空间相移0°存在明显的不平衡磁拉力;空间相移30°电机平均转矩最大,转矩脉动最小.

多相三电平逆变器-PMSM矢量控制系统研究

作为舰船综合电力推进系统的前期研究,本文研究了一种基于4组三电平逆变器的大功率12相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)矢量控制系统。文中首先介绍了三电平逆变器和PMSM矢量控制原理,在此基础上论述了多相PMSM变频调速系统采用多组三电平逆变器进行矢量控制的原理和实现方法。文中三电平逆变器采用空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)控制策略,以TMS320LF2407型DSP为数控平台实现了三电平逆变器的空间电压矢量控制,并且多组逆变器之间采用CAN总线进行通讯。最后给出了相关的仿真波形和实验波形。

对称六相PMSM与三相PMSM串联系统的数学建模

针对表贴型转子结构的对称六相PMSM与三相PMSM串联系统,建立了自然坐标系下的数学模型,并利用解耦变换矩阵将电压矢量方程变换到3个相互正交的αβ-xy-o_1o_2子空间中去,分别进行了同步旋转变换,推导出两相同步旋转坐标系下的数学模型;最后,利用i_d=0的矢量控制策略进行了变速解耦运行的仿真验证。

船舶双三相永磁同步电机高频注入算法研究

传统高频信号注入法只适用于具有凸极特性的永磁同步电机,并且在位置估计和电流反馈环节引入多个滤波器,造成位置估计和电流响应延迟,降低了系统的动态性能。针对凸极特性不明显的表贴式双三相永磁同步电机,在低速阶段提出一种基于高频方波电压注入法的无位置传感器控制策略,将高频注入周期和磁场定向控制周期分离,高频注入周期内直接在两相静止轴系采样高频响应电流进行转子位置估计,且位置估计和电流反馈环节均未使用滤波器。通过理论分析和仿真验证了该控制策略的有效性。

基于自抗扰控制的对称六相PMSM与三相PMSM串联系统

多台多相电机串联驱动系统可以实现单台逆变器驱动多台电机的独立运行,与传统的多电机变速驱动系统相比有助于节省逆变器的数量和安装空间。多台多相电机串联驱动系统的转速调节多采用经典的PI控制,存在快速性与超调的矛盾,系统抗干扰能力比较弱。以对称六相和三相PMSM双电机串联系统为研究对象,将自抗扰控制(ADRC)应用到该串联系统的转速调节中,搭建起了基于ADRC速度调节器的对称六相和三相PMSM双电机串联驱动系统模型,通过仿真证明了自抗扰控制可以实现对转速的快速无超调跟踪,并提高系统的鲁棒性。

基于EKF对称六相PMSM两电机串联系统研究

在同一逆变器供电下的两台永磁同步电机(PMSM)串联系统,可运用矢量控制技术实现独立解耦控制。本文提出了一种用于一台对称六相PMSM与一台三相PMSM串联系统的扩展Kakman滤波器(EKF)转速估计方法,观测器状态方程采用转子磁链定向的同步旋转坐标系下的电压方程。在线实时估计转子的位置和转速,使得电机能够在无需知道转子初始位置的情况下启动和运行。通过Matlab/Simulink进行了变速仿真分析,仿真结果验证了该算法的可行性。

基于复合控制的三电平逆变器驱动PMSM的MPTC

针对三电平逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统,提出基于复合控制的模型预测转矩控制策略(MPTC)。为减小转矩和磁链脉动,提高系统的控制性能,给出系统的MPTC方法。为克服扰动负载转矩的影响、增强系统的鲁棒性,分别设计负载扰动扩展观测器和基于幂函数的滑模转速调节器,在此基础上构造出复合控制器。通过对比基于PI转速调节器的三电平逆变器驱动系统与基于复合控制的三电平逆变器驱动系统,所提出的基于扰动负载观测器与改进滑模趋近律的复合控制策略能使PMSM稳定高效运行,并减小转矩脉动和三相定子电阻电流的THD值。仿真结果验证该方法控制的电机系统可稳定运行,进而验证该策略的正确性和有效性。

基于两台双三相PMSM串联系统的张力线速度控制

以两台双三相PMSM串联系统为基础搭建了张力与线速度控制的模型。详细分析了控制系统的基本原理,建立了张力观测器以及线速度观测器的模型。在Matlab/Simulink环境下通过仿真分析得出该模型可以实现对材料收放卷过程中的张力与线速度的控制,验证了所建模型的正确性。

基于分数阶滑模速度观测器的三电平逆变器驱动PMSM的模型预测电流控制

针对三电平逆变器驱动永磁同步电机系统,结合分数阶理论和滑模控制理论,提出基于分数阶速度观测器的模型预测电流控制(MPCC)策略。与传统的滑模速度观测器相比,此观测器具有结构简单、易于实现的特点,且有效消除了在无速度传感器的电机控制系统中运用传统滑模观测器所固有的高频速度抖动现象。为了减小定子电流脉动、提高系统控制精度,提出了系统的MPCC方法。通过与传统滑模观测器、滑模参考自适应观测器和滑模变结构观测器相比,该控制策略能使PMSM MPCC系统具有更好的控制性能、更强的鲁棒性和良好的动态性能。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

非串级结构下的双三相永磁同步电机调速控制和电流谐波抑制研究

该文针对多源时变干扰影响的双三相永磁同步电机系统,研究其基波平面内的调速控制问题和谐波平面内的谐波电流抑制问题。首先,在基波平面采用非串级控制结构,通过构造广义比例积分观测器(generalized proportional integral observer,GPIO)估计转速环的多源快变干扰;然后,针对q轴电流的过流保护问题,在传统比例微分反馈控制器的基础上利用障碍函数设计思想,结合干扰估计信息,得到基于GPIO的电流约束复合控制器;其次,在谐波平面,通过设计2个GPIO精准估计电流环的多源快变干扰,并与比例反馈控制器结合形成复合控制器来抑制2个电流环中的谐波电流。最后,给出严谨的稳定性分析,并通过对比实验验证所提方法的有效性。

基于三电平逆变器PMSM控制系统的研究

三电平逆变器中点电位不平衡问题影响永磁同步电机调速性能,基于电荷守恒控制策略对三电平逆变器中点电位进行控制,使中点电位趋于平衡。在Matlab/Simulink平台搭建基于三电平逆变器的PMSM转速电流双闭环控制系统模型,验证了电荷守恒控制策略对中点电位的抑制效果,同时证明了PMSM在中点电位平衡条件下良好的调速特性。

基于Simulink的双三相永磁同步电机外部短路影响研究

双三相永磁同步电机内有两套绕组,形成两个余度,在单余度故障时,另一余度可继续工作,保持一定性能。短路故障是电机系统中较为严酷的一种故障形式,本文使用电路仿真的方法基于Simulink搭建双三相永磁同步电机的模型并进行几种外部短路情况的分析,避免了传统分析方法在直观性、便捷性方面的不足,得到双三相永磁同步电机在单余度引出线短路与开关管短路的故障下运行的状态。并分析了故障余度的控制系统,切断控制系统可减小输出性能下降,而主动构造三相完全短路可减小输出波动。最后总结双三相永磁同步电机外部短路对电机运行状态的影响。