基于电流转矩协同控制的开关磁阻电机新型直接瞬时转矩控制策略

该文针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)的直接瞬时转矩控制(direct instantaneous torque control,DITC)展开研究。由于SRM的强非线性及数字控制器控制带宽的有限性,传统DITC存在电流脉冲大、系统损耗高、转矩脉动大等问题。针对这些问题,该文在脉冲宽度调制DITC(pulse width modulation,PWM-DITC)基础上提出一种基于电流转矩协同控制的新型DITC策略。该策略创新性地引入电流误差作为开关导通依据之一,在控制转矩的同时实现对电流脉冲的抑制,完成平稳换相。同时,该策略在开关导通规则中设计与具体工况相关的参数,降低转矩脉动。在此基础上,该文又提出一种开通角迭代更新方案,实现系统效率提升。相比传统PWM-DITC,该策略可有效降低换相区间内电流脉冲,提升系统运行效率,同时显著降低转矩脉动。最后,通过实验验证所提策略的有效性。

基于直接转矩控制电励磁同步电机转子励磁电流控制策略

同步电机转子励磁电流控制方式直接影响电机的运行特性。针对直接转矩控制电励磁同步电机提出一种全速度范围内转子励磁电流优化控制策略,它直接利用转矩给定和定子磁链给定计算出转子励磁电流给定值。仿真和实验结果表明:额定转速以下转子励磁电流较小,降低了转子绕组的发热;额定转速以上转子励磁电流较大,提高了电机负载能力;恒转矩区和恒功率区之间转换不需要设定过渡区,过渡平滑;全速度范围内电机的外功率因数均近似等于1。

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。

直接转矩控制同步电动机励磁电流的控制研究

针对同步电动机直接转矩控制方法动态过程中转矩角变化的问题,提出了通过实时调节励磁电流使同步电动机工作在单位功率因数下的控制方法。为了得到宽的调速范围,在直接转矩控制方法和恒转矩区励磁电流控制的基础上,研究并实现了弱磁升速的控制方法。最后,通过仿真验证了全速范围内励磁电流对电机工作状态的调节作用,得到了与理论分析一致的结果。

基于多级滞环控制器的表贴式双三相永磁同步电机低电流谐波直接转矩控制策略

双三相永磁同步电机采用的传统直接转矩控制策略往往伴随着较大的转矩脉动和谐波电流。为了解决上述问题,该文提出基于多级滞环的直接转矩控制策略,该策略采用24种矢量组合的电压合成方案,可根据开关表在α-β平面输出多种电压等级。同时,提出的控制策略还可基于比例谐振控制器调制z1-z2平面电压,实现闭环谐波电流抑制。实验结果表明,在同等开关频率下,所提控制策略可以有效降低电流谐波和转矩脉动。

基于改进型准比例谐振控制的电励磁双凸极电机电流谐波抑制方法

电励磁双凸极电机的非正弦反电动势特性会导致相电流存在较大的2次和4次谐波,从而降低电机的转矩输出能力。同时,电励磁双凸极电机的电流谐波频率较高,导致传统准比例谐振控制器经过双线性变换后会存在较大的谐振频率偏差,使得电流谐波抑制效果有限。针对此问题,该文首先推导了具有零谐振频率偏差的离散变换表达式,并对表达式进行简化处理,提出了一种基于改进型准比例谐振控制的电励磁双凸极电机电流谐波抑制方法。此外,结合电机的反电动势特性,分析了相电流谐波的产生原因,推导了考虑电流谐波和反电动势谐波的电励磁双凸极电机转矩模型,分析了相电流谐波对电机平均转矩的影响。最后,仿真和实验结果表明,所提方法可以有效地补偿谐振频率偏差,抑制电励磁双凸极电机的相电流谐波,提升电机的转矩输出能力。

基于联合仿真的电励磁同步电机线性自抗扰控制

针对电励磁同步电机(EESM)在车用电机控制方向的研究,通过Maxwell设计EESM有限元模型,基于Simulink搭建电机控制系统模型。然后,根据凸极EESM的电机特性和电磁转矩分析,在控制系统中采用最大转矩电流比(MTPA)矢量控制方式在Simulink-Maxwell进行EESM控制系统的联合仿真验证。同时,控制系统电流环应用线性自抗扰控制(LADRC),基于电机已知参数在LADRC中设计模型辅助—扩张状态观测器(MA-LESO),以观测和消除系统扰动变量。仿真实验表明,采用MTPA矢量控制的电机在带载时转速波动降低,带载能力增强;在电流环中采用MA-LESO的LADRC控制器能使电机转速在稳态时波动更小,在带载时的抗干扰性能更强,电机运行过程相对稳定;电机负载转矩和定子电流在空载、负载时的波形更稳定,显著提升了电机运行性能。

基于转子高频脉动电流注入的同步电动机无位置传感器型直接转矩控制

为了实现直接转矩控制电励磁同步电机(electrically excited synchronous motor,ESM)驱动系统零转速及极低转速时无位置传感器运行,提出一种新型转子位置角观测器。首先在转子回路注入高频脉动电流;其次,为了仅在d轴方向产生定子高频脉动电流,利用电磁转矩闭环在电磁转矩中注入同频率的高频脉动分量;最后借助于锁相环原理观测出转子位置角。利用磁链的电流模型和观测位置角,计算出定子磁链及电磁转矩,并构建无位置传感器直接转矩控制系统。实验结果表明所提无位置传感器驱动系统任何负载时均可以稳定运行于零转速及极低转速。

基于最大转矩电流比动态磁链给定的直接转矩控制

分析得出了凸极永磁同步电机直接转矩控制中定子磁链给定必须限制在一定范围。用极值原理推导出在输出转矩一定时所需要的最小d,q轴电流应满足的关系式,同时给出了一种简洁的工程近似求解方法。最后,以变化的磁链给定代替恒定磁链给定以实现最大转矩电流比,有效克服了常规直接转矩控制在磁链给定太小时启动困难的缺点,而且大大提高了系统运行效率,仿真结果表明了该方法的有效性。

具有零序电流自矫正的六相永磁同步电机直接转矩控制

逆变器死区、功率管导通压降及开关过渡过程等非线性因素易导致直接转矩控制(direct torque control,DTC)多相永磁同步电机定子电流严重畸变。该文针对六相对称偏置60°定子绕组永磁同步电机提出一种DTC策略。首先,基于零序电流等于零思想进行电压矢量重构,并由此提出理想DTC;其次,基于死区补偿原理对实际电压矢量作用时间进行离散补偿;最后,利用PI调节器对电压矢量作用时间进行连续补偿,实现零序电流等于零目的。实验结果表明该文提出的驱动控制系统具有快速的转矩动态响应特性;同时零序电流基本等于零,定子电流总谐波含量较低。

直接转矩控制电励磁同步电机初始转子位置估计

针对电励磁同步电机直接转矩控制系统一般无定子端电压检测通道特点提出了一种估计初始转子位置角方法。要求在定子绕组三相短路和转子绕组通入正弦交流电流(或直流脉动电流)情况下利用系统中已有的电流传感器检测定子感应电流及转子电流。利用测得的定子电流和转子电流在初始转子位置估计坐标系中建立与位置角估计误差相关的误差函数,该函数值送到PI调节器输入端,稳态时PI输出稳定的初始转子位置角估计值。实验结果表明初始转子位置角(机械角)实际值与估计值线性度较好,估计误差最大值在±2°内,满足直接转矩控制系统起动要求;任意初始转子位置角情况下,系统均能以最大给定转矩快速起动。

永磁同步电动机直接转矩控制系统的最大转矩电流比控制

在永磁同步电动机直接转矩控制和最大转矩电流比控制理论基础上,研究了永磁同步电动机直接转矩控制驱动系统最大转矩电流比控制的实现。仿真结果表明永磁同步电动机直接转矩控制系统最大转矩电流比控制可以降低定子电流,减小损耗,从而提高系统效率。

减小电流脉动的直接转矩控制的研究

文章根据直接转矩控制的基本原理,使用Matlab 7.1软件建立了异步电动机直接转矩控制系统的仿真原理图,并针对传统直接转矩控制存在的过电流现象,采用易于编程实现的逻辑或门电流调节器抑制过电流。该控制策略不但能够抑制系统启动时的过电流,而且能够抑制系统稳定运行时出现的冲击电流,有效地保护了系统的安全运行。仿真结果表明,该控制策略具有一定的可行性,为以后的软、硬件设计提供了理论支持。

带电流滞环的异步电机直接转矩控制

分析了三相异步电机直接转矩控制时起动电流过大的原因,提出一种电流滞环控制方案,充分利用异步电机直接转矩控制的特点-零电压矢量。该方案不仅有效地抑制启动电流过大的缺点,而且能对电机稳态运行时也有效,确保了逆变功率器件安全运行。最后通过仿真说明了引入电流滞环后系统的性能变化情况。

电励磁双凸极电机九状态转矩闭环控制策略研究

针对电励磁双凸极电机(doubly salient electro-magnetic motor,DSEM)运行时存在的转矩脉动问题,提出1种九状态转矩闭环控制策略。该控制策略基于实际非线性电感模型,通过在电机反电势过零点进行状态切换,抑制由电流续流引起的换相转矩脉动,并在各相反电势负过零点附近区域引入传统的两相导通模态,以增加电机出力。分析DSEM在各个模态下相电流、转矩输出的变化特性,基于占空比分析论证所提控制策略的可行性,并总结换相角度对控制策略的影响。最后,通过实验验证所提控制策略能够有效抑制电机转矩脉动,具有良好的动态性能以及较高的转矩电流比。

车用内置式永磁电机直接转矩最大转矩比电流控制

内置式永磁同步电机因其高效率,高转矩密度等优点,适用于纯电动汽车的驱动。文章首先介绍了内置式永磁同步电机三相静止坐标系、两相静止坐标系及两相旋转坐标系下的数学模型。着重归纳总结了永磁同步电机直接转矩控制技术近年的进展,对比分析了几种直接转矩控制优化策略的特点。最后,基于最大转矩比电流算法建立了内置式永磁同步电机直接转矩控制的Simulink仿真,分析了传统直接转矩控制中转矩脉动的产生原因,探讨了永磁同步电机直接转矩控制未来发展方向及在纯电动汽车中的应用。

基于神经网络的电励磁同步电动机直接转矩控制系统的研究

文章对矿用大功率电励磁同步电动机直接转矩控制系统进行了研究,为提高系统的启动性能,将BP神经网络应用在定子磁链的观测器上。给出了基于神经网络的电励磁同步电动机直接转矩控制系统的仿真模型,并进行了系统仿真。仿真结果表明,系统能够顺利地快速启动,并获得良好的性能。

混合励磁同步电机驱动系统直接转矩控制研究

为满足驱动系统快速性、准确性和稳定性的要求,提出一种混合励磁同步电机驱动系统控制方法。该方法基于直接转矩控制理论,采用电流分区控制算法,在低速区根据电磁转矩进行无励磁或有励磁调速,在高速区根据转速进行励磁电流弱磁调速或励磁电流与电枢电流共同弱磁调速。通过仿真分析验证了驱动系统和控制方法的有效性,所设计控制系统在全速范围内能够快速、准确调速,动态性能好。

基于相电流重构的永磁同步电动机直接转矩控制

对永磁同步电动机控制系统来说,只使用一个直流母线侧电流,传感器来估计三个相电流,可以最大限度地减少电流传感器的个数,从而降低成本,并减小电机的体积和重量。以往电流重构的过程中对开关过程过分依赖,若对某些电流采样失效的特殊区域处理不当将造成电压损失。提出了一种新的相电流重构方法,根据永磁同步电动机的动态方程以及不同开关状态时直流侧代表不同相电流的特性,将两者结合来重构相电流。该方法降低了对开关状态的依赖,提高了相电流重构精度。仿真实验证明,该方法重构出的相电流值具有高度准确性。

具有最大转矩电流比的IPMSM直接转矩控制

为提高内置式永磁同步电机(IPMSM)控制性能,将直接转矩控制(DTC)与最大转矩电流比(MTPA)控制相结合,提出一种具有MTPA的IPMSM DTC方法。该方法采用MTPA控制和多项式插值方法建立了定子磁链与电机输出转矩之间的关系,可根据电机不同运行工况,动态调整定子磁链给定值。实验结果表明,所提控制方法在保持DTC快速动态响应性能的同时,可有效降低定子电流幅值,减小功率损耗,提高驱动系统运行效率。