基于滑模控制的永磁同步电动机DTC仿真研究

针对传统永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链脉动大的问题,在转矩和磁链控制中引入超螺旋滑模变结构,并采用基于莱维飞行的改进粒子群(PSO)算法对其可调参数优化整定。为加快系统动态响应速度,采用速度滑模控制器代替传统PI调节器。使用Matlab/Simulink对引入滑模变结构的DTC系统进行了仿真研究,分别对空载和带载条件下的转速、转矩以及磁链进行分析。仿真结果表明,滑模变结构的引入可有效抑制转矩和磁链脉动,降低转速超调,缩短过渡时间。仿真研究有助于学生更好地理解与应用滑模理论,并增强学生理论结合实际与自主创新意识。

电动车用内嵌式永磁同步电动机弱磁调速研究

电动车用内嵌式永磁同步电动机驱动系统在车载电源电压限制下,需要采用弱磁调速控制策略提高电机的转速范围满足电动汽车的行驶要求。通过对指令信号与反馈信号的误差值进行计算,获得电压参考值,并与车载直流电压比较得到变调率,建立电压转速模型,联合变调率判断电动车的运行状态,采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术产生开关控制信号,进行永磁同步电动机的弱磁调速,实验分析验证了该方法弱磁扩速的可靠性。

基于自适应迭代学习控制的永磁同步电动机稳态转速脉动抑制策略

为了提高永磁同步电动机转速控制的性能,抑制其稳态下的转速波动,设计了一种并联于传统速度PI控制器的自适应迭代学习控制器,用于对转速波动进行补偿。针对传统迭代学习控制器对非周期信号抗扰能力差的问题,提出了Fal函数与迭代学习控制器结合的方法,保证了系统在调速时仍具备良好的响应特性;针对迭代学习控制器迭代增益系数的整定问题,提出了一种控制参数自适应的迭代学习控制方法。实验结果表明,所提出的Fal函数与迭代学习控制器结合的方法能有效提升系统的抗扰能力;同时,提出的参数自适应方案也能提升迭代学习控制器对转速波动抑制的能力。

基于模糊排序的永磁同步电动机模型预测电流控制

针对永磁同步电动机模型预测电流控制的成本函数中权重系数不容易确定的问题,提出一种基于模糊排序法的模型预测电流控制策略。首先,通过排序法对不同电压矢量所对应的电流误差及切换时的开关频率进行排序,从而无须再对权重系数进行设计。由于控制目标重要性并不完全等同,设计一种带有变增益系数的排序优化方法,调节控制目标的重要程度。传统的权重系数有着连续的取值范围,而变增益系数的取值范围有着离散性和分段性的特点,相比较之下,后者的调整和设计过程更加的简易。再通过模糊控制,对变增益系数进行动态优化,从而更好地适应电机不断变化的运行状态。最后,仿真和半实物实验结果证明了所提方法的有效性和可行性。

永磁同步电动机无位置传感器全速域控制仿真实验设计

为了解决现有永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器控制方法存在的位置估计精度低、各速域切换不平稳问题,提出了一种全速域复合控制策略。在低速域采用脉振高频电压注入法获取准确的转子位置。在中高速域采用基于快速超螺旋滑模(FSTSM)算法的模型参考自适应系统(MRAS)无传感器控制方法,通过增加反馈校正环节加快误差的收敛;采用FSTSM算法替代比例-积分(PI)环节,并引入双曲正切函数代替FSTSM算法中的符号函数。仿真实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

永磁同步电动机的分层多目标优化研究

为保证电动机运行过程中有更大的输出转矩、更小的转矩脉动及齿槽转矩,以输出转矩、转矩脉动及齿槽转矩为优化目标,以电动机的8个基本参数为优化对象,研究了一种基于灵敏度分析的分层多目标优化方法,针对灵敏度指数高的参数采用BBD设计配合进化算法进行多目标优化,其余变量采用DOE法配合进化算法进行优化。仿真结果表明:基于此优化方法,齿槽转矩和转矩脉动得到大幅削弱,验证了该永磁同步电动机优化方案的合理性。

改进扩张状态观测器下永磁同步电动机滑模控制

为了提高永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)伺服系统的鲁棒性,提出了一种基于改进扩张状态观测器(expanded state observer,ESO)和滑模控制(sliding mode control,SMC)相结合的复合控制器。首先,提出了一种基于新型趋近律的SMC,该新型趋近律中引入系统状态变量,使趋近速度变得与系统状态相关,同时能够保证系统状态在有限时间到达滑模面并收敛到零;其次,利用ESO估计系统状态并抵消外部扰动,且针对传统的fal函数易引起系统抖振和误差较大时引起系统增益大的问题,提出了一种新的fal函数;最后,在Matlab/Simulink中进行仿真。仿真结果表明:相比于使用传统SMC的系统,使用了该新型控制器的系统其响应时间快0.042 s,加入负载扰动时有更好的抗扰动性能,故在使用新型控制器下的系统有更好动态性能和控制精度。

异步起动永磁同步电动机齿槽转矩的削弱

由于异步起动永磁同步电动机的定转子双边开槽,增加了其齿槽转矩的特性分析及削弱措施研究的难度,现有针对该类电机齿槽转矩的削弱措施效果有限。首先,基于永磁体单独作用时的气隙磁密分布、定转子开槽引起的气隙磁导函数分布的解析模型,建立了齿槽转矩的解析分析模型;然后,研究了能有效削弱齿槽转矩的电机结构参数确定方法;最后,以一台18.5 kW样机为例,确定了能有效抑制电机齿槽转矩的定子齿宽、转子齿宽。结果显示,与现有削弱措施相比,确定的定子齿宽、转子齿宽能进一步将齿槽转矩削弱46.64%、65.98%,并且不会对电机的运行性能产生显著影响。

永磁同步电动机速度伺服系统最优输出反馈控制器设计

针对永磁同步电动机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)模型参数未知以及电枢电流和负载转矩无法直接测量的问题,设计一种基于自适应动态规划(Adaptive dynamic programming,ADP)的输出反馈控制方案,实现PMSM最优速度跟踪控制.首先,根据PMSM内部特性确定其数学模型的结构,构建与原始系统相对应的辅助系统,引入新的线性二次指标来实现速度最优跟踪调节.其次,设计一种嵌入式观测器,该观测器能够在系统模型未知情况下用可测量数据重构系统全部状态.此外,提出一种离线策略的ADP方法逼近最优控制增益的解.最后,仿真结果验证所提控制方案在模型参数未知以及电枢电流和负载转矩不可测量的情况下,实现了精确的速度跟踪性能和良好的瞬态响应,同时降低了电压的冲击.

双三相永磁同步电动机驱动器全开路故障模式的诊断方法

准确地对驱动器开路故障进行识别与诊断能够有效防止故障进一步恶化所引起的严重事故,也是实施恰当容错控制策略的先决条件。驱动器的开路故障类型包含单个功率开关管故障、多个功率开关管故障以及功率开关管和相的混合故障,提出能够识别上述所有类型全开路故障模式的诊断方法。首先,为了便于模拟多类型的故障场景并提高理论模型的计算精度,构建能够计及诸多非理想因素和电机与驱动器之间相互影响关系的直接耦合分析模型,并通过实验验证了该模型的准确性和有效性。其次,通过矢量空间解耦中的子平面电流和绕组相电流分别提取故障因子和辅助故障因子,提出基于2种故障因子的诊断方法,并明晰2种故障因子的阈值范围和使用方法。最后,依托验证后的直接耦合分析模型,对6种不同类别的开路故障进行识别和诊断,证明所提方法的有效性。

基于电流检测误差补偿的嵌入式永磁同步电动机无位置传感器控制实验平台设计

对基于高频脉振电压注入法的无位置传感器控制策略而言,转速和转子位置的准确估计十分重要。在传统高频脉振电压注入法的基础上,针对电流检测误差问题,提出一种电流检测误差补偿方法。该方法在传统位置观测器的基础上,增加了参数自适应陷波器环节,通过实时参数修订,消除位置观测器中由电流检测误差引起的二次谐波,提高转速和转子位置估计的准确性。采用品质因数更高的二阶广义积分器提取高频电流,改善控制系统的动态性能。通过搭建实验平台验证了所提补偿方法的可行性。

内嵌式永磁同步电动机弱磁控制分段线性化研究

在对内嵌式永磁同步电动机数学模型进行分析的基础上,详细研究了弱磁控制过程,提出了分段线性化的弱磁控制策略。根据电动机弱磁各阶段运行的特点,将弱磁控制分为三个区域,对每个区域分别线性化,得到了各区域工作点的直轴、交轴电流和控制方程。线性化后的弱磁控制策略节省了电动机工作点计算时间,提高了系统实时性能,可实现最大转矩输出。结果表明,分段线性化弱磁控制策略使内嵌式永磁同步电动机在宽调速范围内获得了更好的调速性能,电动机可控性和可靠性增强。

永磁同步电动机滑模变结构调速系统新型趋近率控制

为了提高永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)调速系统的动态品质,提出了一种新型趋近律,在纯指数趋近率基础上,引入终端吸引子与系统状态变量的幂函数,对滑模控制抖振进行了抑制,并提高了滑模趋近速度;基于该趋近律对永磁同步电动机滑模速度调节器进行了设计,与PI调节器、常规指数趋近律分别进行了试验比较,仿真和实验结果表明,该速度控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。

滑模控制永磁同步电动机调速系统

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的复杂系统,对外界扰动及内部摄动极为敏感,为提高系统鲁棒性,本文引入滑模变结构控制策略(SMC)。根据PMSM调速系统的特点,选择一阶滑模面,选用状态反馈SMC控制方式,并将控制输出经一积分器滤波,按该方案设计的SMC控制器表达式和PI控制一样简单。并在同等条件下对这两种控制器下的调速系统分别进行了仿真和实验研究,结果证明文中所设计的SMC控制器能有效地提高系统的动态性和鲁棒性。

永磁同步电动机调速系统的模糊PI智能控制新方法

在分析永磁同步电动机 (PMSM )数学模型的基础上 ,利用Matlab软件建立了控制系统的仿真模型 ,提出了一种新型的模糊PI控制方法。在PMSM双闭环调速系统中 ,电流控制采用滞环电流调节器 ,而转速控制通过采用常规PI控制和模糊控制相结合的方法来实现。仿真结果表明 ,这种新型的模糊PI智能控制方法响应快、无超调、鲁棒性强、抗干扰能力好 ,较传统PI控制具有更好的动。

稀土永磁同步电动机变频调速关键技术研究

针对稀土永磁同步电动机自身特点，基于磁链轨迹控制策略，就他控式ＰＷＭ变频调速系统中效率、谐波、振荡与失步、电机与变频器匹配以及电网电压波动等关键技术进行了研究。提出了最小电流法实现系统最高效率运行和使电机与变频器按最佳压频比匹配的思想，给出了减小电机振荡与抗失步对策，利用谐波抑制技术实现了输出电压波形准正弦化，并使用非零电压矢量自动补偿技术克服了电网电压波动对系统的影响。

永磁同步电动机调速系统的矢量控制仿真

从矢量控制下的PMSM工作原理出发 ,利用MATLAB/SIMULINK仿真平台建立了整个调速系统的仿真模型并进行仿真和分析 ,给出仿真结果。通过实验 ,验证了模型的正确性。

基于DSP的盘式无铁心永磁同步电动机调速系统

高磁能积永磁体的出现使盘式永磁电机的定、转子可以设计成无铁心结构,减少了在同等输出功率和轴转矩条件下电机的重量,避免了铁心损耗且减少了转矩脉动。结合这些特性,设计了基于DSP的盘式无铁心永磁电机调速驱动系统。该系统以TMS320LF2407为控制核心,EXB841作为功率驱动单元,整个系统结构紧凑,集成度好。采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)方法,有效抑制了电流谐波分量和转矩脉动。实验表明,系统稳态转速平稳且无静差;超调量小;能够获得最大启动转矩,响应快,转速上升时间仅为30ms,具有令人满意的调速性能。

三电平矢量控制的永磁同步伺服电动机调速系统

介绍了三电平空间矢量脉宽调制技术,并采用坐标变换、转子磁场定向控制、三电平空间矢量调制及直接转矩控制策略设计了一套永磁同步电动机控制系统。仿真结果表明,应用三电平空间矢量脉宽调制技术的永磁同步电动机直接转矩控制系统具有优异的性能。

一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法

针对永磁同步电动机的宽调速范围应用和弱磁难问题,提出了一种永磁同步电动机的宽调速范围控制方法,该方法基于矢量控制原理,基速以下采用id=0控制,基速以上采用弱磁控制,利用电压外环调节器产生直轴电流参考值id*,不依赖于电机参数,易于数字化实现。提出电流反馈解耦控制方法,实现了d、q轴电流的完全解耦,提高了永磁同步电动机的控制性能。在5.5kW的内置式永磁同步电动机上进行了仿真,扩速倍数可达3倍,转速、转矩控制性能良好,验证了控制方法的有效性,对永磁同步电动机的宽调速范围应用具有实际意义。