基于反推控制的永磁同步电机稳定性单矢量控制策略

针对永磁同步电机传统单矢量控制需遍历所有基本矢量且忽略控制稳定性的问题,该文提出基于反推控制的永磁同步电机稳定性单矢量控制策略。首先,在建立dq0坐标系下永磁同步电机数学模型的基础上,推导设计常规反推控制器;其次,根据反推控制器获取的控制电压确定最优电压矢量所在扇区,并通过数学推导证明每个扇区内必有一个稳定的基本电压矢量可供选择,提出通过基本电压矢量对应Lyapunov函数导数值两两比较的最优基本电压矢量选取方法;然后,对选取包括最优基本电压矢量在内的不同基本电压矢量时的控制性能进行对比分析;最后,对提出的控制策略进行仿真和实验验证。结果表明,在驱动恒转矩、恒惯量负载和变转矩、变惯量涡簧负载的多个场景下,该文提出的控制策略均能有效追踪参考转速,并且与传统模型预测电流控制相比,所提控制策略的稳定性更强、输出量波动更小。

三电平逆变器SHEPWM的一种空间电压矢量合成算法

三电平逆变器的特定谐波消去脉冲宽度调制(SHEPWM)的开关角难于实时求解,而两电平的SHEPWM调制可由基本空间矢量SV组成的矢量序列实现。在三电平的空间矢量六边形所分解的两电平小六边形中,得出三电平SHEPWM所需的基本SV矢量切换状态表,推导基本SV矢量的作用时间,形成矢量序列,实现了三电平逆变器SHEPWM的一种电压矢量合成新算法,该算法中的开关角可通过基本SV矢量运算而直接生成且易于快速实现。

永磁同步电机改进型模型预测磁链控制

为了消除永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)代价函数中的权重系数并减少控制算法的计算量,优化传统MPTC方法,提出了一种基于广义基本电压矢量的改进型模型预测磁链控制策略。该策略依据电磁转矩、参考定子磁链幅值和转子磁链信息构造参考定子磁链矢量,根据参考电压矢量位置信息进一步对广义基本电压矢量进行筛选且实现最优占空比控制,利用定子磁链矢量误差选择最优电压矢量。仿真与实验结果表明,该策略可改善PMSM的转矩脉动,验证了所提方法的可行性与有效性。

高频三电平低调制比区窄脉冲抑制混合调制策略

针对高频三电平变流器运行于低调制比区存在窄脉冲问题,提出开关序列空间平面限制区的概念,并设计一种混合调制策略。建立了基本矢量作用时间和功率器件开关时间的差值函数,在空间矢量平面内分析了该差值函数的图像。以此为依据分析了三电平虚拟空间矢量调制产生窄脉冲的区域,提出差值函数值小于零的区域为基本电压矢量序列的限制区,在限制区内无法实现传统虚拟空间矢量所需的基本电压矢量序列。通过限制区面积大小评估调制策略与开关频率的关系,给出不同调制策略下最高开关频率的选定方法。并给出低调制比区新型扇区划分方法,设计混合调制策略。利用三电平基本矢量的冗余性,在不同的区域设计电压矢量序列,进而实现窄脉冲的抑制。仿真及实验结果均验证了其有效性。