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。

具有中点电压平衡与零序电流抑制的T型三电平逆变器供电六相PMSM-DTC

在三电平六相电机驱动系统中,存在中点电压不平衡及零序电流导致定子电流畸变等问题。为此,该文针对T型三电平逆变器供电的六相永磁同步电机,提出一种具有中点电压平衡与零序电流抑制功能的直接转矩控制(DTC)策略。为实现DTC的快速构建,该策略基于两电平三相电机DTC结构,利用精简后的开关状态,在六相绕组轴线上分别合成满足控制要求的4个电压矢量,然后通过两个滞环比较器结合简单的扇区划分,确定最优电压矢量所在轴线,同时构建中点电压与零序电流控制平面,并对系统在控制平面所处扇区进行判断。在此基础上,根据最优电压矢量所在绕组的相电流iy的极性,实现最优电压矢量的选择,并进一步构建DTC最优开关矢量表。最后,通过实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于虚拟变量的六相永磁同步电机缺任意两相容错型直接转矩控制

为了进一步提高六相永磁同步电机驱动系统的可靠性,该文针对偏置60°六相对称绕组永磁同步电机提出一种缺任意两相容错型直接转矩控制策略。从控制圆形磁链角度,定义虚拟磁链及虚拟电流,并基于此,推导出任意两相开路时虚拟定子磁链和电磁转矩之间的关系式。利用剩余4相逆变器输出电压矢量,同时实现电磁转矩、虚拟定子磁链和零序电流直接控制。实验结果表明,采用所提控制策略,两相开路直接转矩控制驱动系统运行平稳,转矩和转速动态响应迅速。

基于虚拟变量的六相永磁同步电机缺一相容错型直接转矩控制

机车牵引及船舶推进等系统要求应用于这些场合的多相永磁同步电机驱动系统具有强的转矩控制能力和容错运行能力。该文针对偏置60°六相对称定子绕组永磁同步电机提出一种缺一相容错型直接转矩控制策略。首先,基于重构的虚拟变量研究该电机一相绕组开路故障时磁链与电磁转矩的关系;其次,基于执行机电能量转换的αβ平面内的虚拟电压矢量及z1z2零序轴系平面内的零序电压矢量,建立起剩余五相健康相逆变桥臂各种开关组合对虚拟定子磁链幅值、电磁转矩及零序电流误差矢量最优控制策略。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;同时零序电流受控,健康相定子绕组电流幅值相等,且正弦。

基于重构电压矢量的共直流母线型开绕组永磁同步电机改进直接转矩控制

针对共直流母线型开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)基本电压矢量丰富、存在零序回路的特性,该文提出两种基于重构电压矢量的共直流母线型开绕组永磁同步电机改进直接转矩控制策略。为充分利用OW-PMSM所产生的电压矢量,定义19个重构电压矢量并基于此改进零序电流抑制方法,扩大直接转矩控制的备选电压矢量范围。根据重构矢量数量多、幅值不同的特点,将五位转矩滞环控制器引入直接转矩控制中,实现电机转矩脉动的抑制。针对滞环控制器控制精度有限等问题,提出无滞环控制器的改进直接转矩控制策略,定义一种新的区域划分方式并建立重构电压矢量选择表,通过对参考电压矢量的定位实现重构电压矢量的精确选择。实验结果验证了所提控制策略的可行性和优越性。

基于直流侧能量的星接级联STATCOM零序电压注入控制方法（英文）

设计了一个应用于工业和配电网的级联STATCOM,采用相移载波脉冲宽度调制.提出了一种基于直流侧能量的新型星接级H桥STATCOM零序电压注入的控制策略,提出的方法利用对零序电压与补偿电流的相互作用,使有功功率在三相之间建立起一种交换机制,将不平衡量导致的直流侧的影响在三相之间平均起来,避免了补偿器的负序过流,在保证跟踪补偿电流的同时保持阀组之间直流侧电压平衡;最后通过仿真和实验结果验证了该方法的准确性与快速性,证明该方法可提高级联H桥拓扑结构不对称补偿的响应速度与精确度,解决了该拓扑结构在系统电压不对称或负载不平衡情况下的控制.通过仿真和实验验证了提出的方法的有效性和可靠性.

航天器永磁同步电机容错式直接转矩控制

电机被广泛应用到航天器的各种关键机构,要求在故障发生时具有带故障运行能力.永磁电机相比于感应电机、磁阻电机具有高功率密度、高可靠性、高效率、低转矩脉动等优点,五相永磁电机相对于传统三相电机,由于相数的增加,电机具有更高的自由度,提升了电机的容错运行性能,具有更高的可靠性,适用于航天器等场合,但存在着绕组开路故障时转矩脉动大和谐波电流含量大的问题.针对此问题本文选用功率密度高且具有更好容错性能的五相永磁同步电机(PMSM),提出一种改进的容错式直接转矩控制算法,通过对零序电流的抑制来减小开路故障时的转矩脉动和谐波电流.通过MATLAB/Simulink搭建了电机控制系统的仿真模型,验证了所提控制策略的正确性.

六相串联三相双永磁同步电机预测型直接转矩控制研究

基于开关矢量表的直接转矩控制（direct torque control,DTC）策略在多相驱动中存在开关矢量表规模庞大、开关矢量无法保持最优等缺陷。为此,利用零序电压为零的电压矢量在两台电机同步旋转坐标系中构建预测型直接转矩控制策略,实现两台电机电磁转矩精确解耦控制。为了进一步减小零序电流分量,采用零序电流闭环动态调整逆变器输出的零电压矢量与非零电压矢量21或42作用时间方法。实验结果表明,与基于开关矢量表直接转矩控制相比,所提预测型DTC驱动系统电磁转矩、电流脉动大幅度降低,零序电流被很好地控制在零附近。

共直流母线型开绕组PMSM零序电流抑制策略

为抑制单边可控下的共直流母线型开绕组永磁同步电机存在零序电流的问题,本文提出了基于开关表的直接功率控制抑制零序电流的控制方法。通过建立开绕组永磁同步电机的数学模型,分析了单边可控下的共直流母线型开绕组永磁同步电机的电压矢量分配和定子磁链所在扇区。根据直接功率开关表选择合适的电压矢量,实现对系统零序电压抑制的目的。最后,通过仿真分析验证所提出的基于直接功率控制的单边可控下共直流母线型开绕组永磁同步电机零序电流抑制的可行性和正确性。

电网电压不平衡情况下的直接功率控制策略

针对电网不平衡情况下的功率波动和三相功率分配不均造成的电流畸变,提出一种电流内环、功率外环的恒频直接功率控制方法。首先检测电网电压和电流,并分离出正负序分量;然后在正负序旋转坐标下,算出瞬时功率及瞬时电流与给定值的误差,根据误差得到空间矢量控制的参考电压。通过Matlab仿真和实验证明,该方法能有效抑制电网不平衡带来的功率波动和电流畸变。

基于瞬时对称分量法的三相四线制D-STATCOM控制研究

配电网中三相负载不对称,会导致三相电流电压不对称。基于瞬时对称分量法对三相电压和电流量进行分解,提出了一种新的正序、负序和零序电流直接控制方法,应用于三相四线制配电网并联型D-STATCOM(配电网静止同步无功发生器)。正序电流控制使D-STATCOM发出电网中需要补偿的无功电流和谐波电流;负序、零序电流由abc坐标系转换到dq0同步旋转坐标系与期望值0做差进行控制,用以补偿三相负荷不平衡。仿真结果表明,所提出的控制方法可以使D-STATCOM有效补偿配电网三相负荷不平衡,提高配电网功率因数,同时消除非线性负荷引起的电流畸变。

结合预测开关表的六相串联三相双PMSM系统模型预测转矩控制

现有的六相串联三相双永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)系统模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC)存在计算负担重、零序电流抑制效果不佳等问题,针对这些问题,该文提出一种结合预测开关表的模型预测转矩控制。为提升核心处理器的计算效率,基于直接转矩控制基本原理,构建一种预测开关表,仅预选部分基本电压矢量参与对2台PMSM的控制,减少了备选电压矢量。为有效抑制零序电流,提出一种零序电流抑制策略,全部预选的基本电压矢量被合成为零序电压等于给定的虚拟电压矢量,使得最终通过预测算法得到的最优虚拟电压矢量能够满足系统对零序电流的控制需求。实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

模块化多APF并联环流抑制研究

为研究解决模块化多APF的并联运行系统中的环流问题,根据环流产生的原因,提出了环流抑制的控制策略。正序、负序和零序协调控制的策略能够通过PI调节对装置电流大小进行调节从而消除环流,预测控制策略本身存在的超前特性能够消除信号延迟带来的装置电流相位差异,从而达到消除环流的目的。仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性。

基于逆变器补偿的半开绕组直线电机直接推力控制

为抑制半开绕组直线电机系统零序电流的产生,提出了一种基于逆变器非线性补偿的半开绕组直线电机系统的直接推力控制(direct thrust force control,DTFC)。首先,对半开绕组直线电机零序电流的运行机理进行了分析;其次,设计了基于新型开关表的DTFC策略;然后,引入了逆变器非线性补偿;最后,对所提DTFC进行了仿真验证。仿真结果表明,所提DTFC能明显抑制零序电流的产生,提高半开绕组直线电机系统的运行效率。其零序电流抑制性能系数约为0.07,不仅具备良好的稳态性能,同时还拥有优越的自启动性能与瞬态性能。