基于快速控制原型的永磁同步电机控制系统设计及应用

为满足未来社会生产要求,设计了一套基于快速控制原型的永磁同步电机控制系统。在确定快速控制原型开发流程的基础上,提出了最大转矩电流比控制方案,并分别从硬件设计、软件设计以及矢量控制等几个方面入手,对永磁同步电机控制系统设计方案进行阐述。永磁同步电机控制系统设计方案充分彰显了快速控制原型的优势,具有技术可行性。在永磁同步电机控制系统设计中,应考虑到硬件与软件等几方面因素的影响,通过完善设计路径可以增强系统功能,值得关注。

考虑电动汽车传动特性的防抱死永磁同步电机控制

电动汽车的驱动电机在与制动系统协调控制的情况下,其动态转矩响应能快速准确地进行防抱死制动,但车辆的传动性能会影响电机的控制性能。考虑传动对纯电动汽车动态制动过程的影响,提出一种新型的永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)矢量控制方法。建立电动汽车的动力学模型,分析传动弹性和间隙非线性对电机制动力矩的影响。以防抱死制动的车轮滑移比为基础,提出基于间隙滑移补偿和弹性双闭环PID(Proportional Integral-Derivative)补偿的电机转矩控制换模方法。实验结果表明,永磁同步电动机开关控制能够有效补偿变速器,通过快速准确的电机转矩调节,显著提高电动汽车防抱死制动的舒适性、稳定性和可操作性。

电动汽车永磁同步电机控制器水冷散热器的优化设计

绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)模块是电机控制器中主要的发热源。为使IGBT模块工作在安全温度范围内,基于正交实验设计某电动汽车用45 kW永磁同步电机控制器水冷散热器。首先,在估算IGBT模块热损耗基础上,初步确定散热器结构,并通过热仿真确定影响散热器性能的主要因素;然后,采用正交实验法对冷却液流速、肋片高度、肋片厚度、肋片间距、扰流柱类型及散热器基板厚度等因素进行优化,获得散热器的最佳控制和结构参数。仿真结果表明,设计的散热器能够满足IGBT模块的散热需求。

ADRC与转矩前馈补偿算法在永磁同步电机控制中的研究

由于永磁同步电机传统矢量控制系统速度PI调节器存在超调量与快速性难以协调、抗干扰能力和鲁棒性差等问题,提出一种运用自抗扰(ADRC)与转矩前馈补偿复合控制的新方法。该方法采用简化的ADRC取代速度调节器中传统的PI算法,同时采用负载转矩前馈补偿对电流环进行优化,全面提高PMSM矢量控制系统双环的抗干扰能力,实现动态和稳态特性的优化;通过Simulink搭建控制系统模型并进行仿真,结论表明,运用自抗扰与转矩前馈补偿复合控制可有效提高PMSM调速系统的抗负载抗干扰能力,同时解决了传统PI控制器快速性与超调量之间的矛盾,验证了该方法的可行性。

基于模糊变结构模型参考自适应观测器的永磁同步电机控制

针对永磁同步电机(PMSM)无速度传感器控制,提出了一种基于模糊控制的模糊变结构模型参考自适应控制。滑模变结构控制具有强鲁棒性的特点,结合模糊控制实时调节滑模参数,用以替代传统PI模型参考自适应控制(PI-MRAS)中的PI调节控制,实现PMSM转速和位置的检测,使电机在较宽的转速范围内实现快速准确的调速控制,提高PMSM控制的动态和静态性能;最后,在MATLAB中搭建仿真模型,将模糊变结构模型参考自适应控制与传统PI-MRAS作比较,验证了该方法的有效性。

基于DSP的永磁同步电机的控制

永磁同步电机有许多直流电机所没有的优点,但是对于它的控制相对于直流电机更为困难。本文介绍了在永磁同步电机速度控制中较为有效的控制方法即磁场导向控制(FOC)理论和TI公司的DSP控制器TMS320C2812,进行了DSP在电机闭环控制中的应用实验。

MATLAB/SIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真

永磁同步电机矢量控制系统在工业控制、医疗等众多领域具有广泛的应用前景。基于MATLAB/SIMU-LINK环境,采用模块式的结构,分别对PI(Proportion Integration)调节、速度环调节、dq/αβ变换、SVPWM(Space Vector Pulse Width Module)波产生、主回路和整个系统模型进行了仿真研究。采用Scope空间对定子电流、转子转角和转子转速、以及转矩进行观察,及时调整系统模型参数,使系统性能达到最佳化,实现了永磁同步电机矢量控制和正反转调速。结果表明,该系统具有启动快、过载能力强和调速特性好等特点,为永磁同步电机矢量控制系统设计与实现提供有效方法,可明显缩短开发周期,在实现永磁同步电机高精度的控制和节能控制方面具有实际意义。

基于改进EKF算法的永磁同步电机无位置传感器控制与仿真

常规EKF算法通常在线性化策略中采取一阶近似,忽略二次及二次以上项,这必将引起较大的截断误差,影响算法精度。本文在常规EKF算法推导的基础上提出一种改进的EKF算法,降低线性化引起的截断误差,该算法的计算量略微增加,却能较大的提高EKF的预估精度。同时将此改进的EKF算法应用于永磁同步电机无位置传感器控制中,设计出一种更适于检验算法性能的永磁同步电机仿真模型。通过该模型的仿真实验表明,该算法性能明显优于常规EKF,更适于永磁同步电机的无位置传感器控制。

基于改进型滑模控制永磁同步电机转子位置观测器优化设计

本文提出一种改进型永磁同步电机滑模观测器,适用于全转速范围内无位置传感器转子位置估算。与传统滑模观测器相比,采用高斯误差函数代替传统的符号函数,有效的减少系统抖振。同时在滑模观测器中引入放大变量,使反电动势得到扩展,提高了低速时转子位置的估算精度。最后通过对传统锁相环的改进设计进一步提高系统估计精度,同时消除高频噪声的影响。对比传统滑模控制与改进滑模控制在全速域时转子估算结果,改进型滑模观测器能有效抑制反电动势抖振并减小转速估计误差。通过永磁同步电机驱动控制实验平台,对所提出改进型滑模观测器的正确性及有效性进行了验证。

永磁同步电机无位置传感器控制介绍

由于永磁同步电机无位置传感器控制系统具有成本低、安装和维护方便等一系列优点,成为近年来国内外的研究热点。介绍了永磁同步电机无位置传感器控制技术的工作原理,在此基础上分析了永磁同步电机无位置传感器控制技术的研究进展,并指出存在的问题和研究方向。

基于负载前馈补偿的永磁同步电机矢量控制研究

传统PMSM矢量控制应对突变负载干扰的能力薄弱,为了提高系统的抗干扰性,本文提出了负载转矩前馈补偿电流环控制的新方法。为了能够同步观测到电机上的负载情况,本文提出了龙伯格负载转矩状态观测器,将检测到的负载转矩以前馈补偿的形式对电流环进行优化,从而提高PMSM矢量控制系统的抗负载能力,实现动态和稳态特性的优化。最后通过Simulink搭建控制系统模型并进行仿真,实验结果验证了该方法的可行性。

永磁同步电机自抗扰控制系统设计及扩张状态观测器参数特性分析

针对传统永磁同步电机矢量控制系统采用的PI速度控制算法存在参数鲁棒性差、抗干扰能力弱等问题,提出了一种基于一阶线性自抗扰控制(LADRC)速度控制器的永磁同步电机矢量控制方案。分析了线性扩展状态观测器(LESO)的跟踪收敛性能和噪声滤波性能。然后总结了LESO的带宽参数设置规则。最后通过仿真验证了LADRC速度控制器的性能和LESO带宽参数设置规则的有效性。

基于TI DSP的永磁同步电机三电阻电流采样的实现

为实现永磁同步电机(PMSM)的高性能、低成本矢量控制,改进三电阻电流采样法。针对三电阻电流采样法存在非观测区的问题,提出了根据脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)波形动态设置电流采样点、对PWM进行移相重构电机电流的方法,提高母线电压利用率,提升电机控制系统的输出能力。基于德州仪器公司的数字信号处理器(TI DSP)平台实现该方法的软件算法,通过实验验证本文方法的正确性和可靠性。

永磁同步电机滑模变结构矢量控制

将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机矢量控制中,以提高永磁同步电机矢量控制系统的响应速度,增强其鲁棒性。叙述了滑模变结构的基本原理,给出了永磁同步电动机滑模变结构模型,推导了滑模变结构控制律,并分析了抖动产生原因及相应对策。仿真结果表明,该控制策略极大地改善了系统的动、静态性能,对系统参数和外部干扰表现出较强的鲁棒性,是永磁同步电机矢量控制中一种新颖的改进控制方式。

用于永磁电机无传感器控制的数字滤波器设计

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM)采用高频电流注入法进行无传感器控制时高频响应信号检测问题,首先对数字滤波器进行了研究,分别设计了直接型无限冲击响应(IIR)和基于窗函数的有限冲击响应(FIR) 2种低通滤波器;然后对2种数字滤波器进行了参数设计,在注入高频信号干扰时进行了滤波效果仿真,并给出了仿真结果;最后,在一台表贴式永磁同步电机实验平台上,进行了2种滤波器滤波效果以及滤波器嵌入控制系统后电机位置检测效果的比较,实验结果表明:FIR滤波器在表贴式永磁同步电机的控制场合中较IIR滤波器的滤波效果要好,满足永磁电机无传感器控制的要求。

永磁同步传动系统现状及应用

概述了永磁同步电机(PMSM)的分类及研究现状,分析了永磁同步电机的特点和不足,重点介绍了永磁同步电机控制技术现状和研究热点,对永磁同步传动系统的应用领域和发展趋势进行综合论述,认为采用永磁同步直驱传动系统,发挥永磁同步电机的终极优势,是动力传动系统的未来发展趋势。

大型矿用电铲永磁外转子提升系统动力学特性研究

针对传统电铲提升系统存在传动效率低、能量损耗高、维护工作量大等问题,基于永磁外转子滚筒直接驱动提升装置,提出了一种电铲提升设计方案,并对永磁外转子提升系统的动力学特性进行了研究。首先,分析了电铲挖掘轨迹,建立了以时间为历程的挖掘轨迹函数表达式,确定了齿尖载荷、挖掘体积的计算方法,从而对挖掘过程中铲斗的受力进行了分析;然后,利用SolidWorks建立了电铲三维模型,将其导入SimulationX的CAD模块,建立了电铲多体动力学模型,并加载了外部载荷曲线以模拟铲斗挖掘过程中的受力情况;之后,将电铲多体动力学模型封装成MATLAB子系统,连接到Simulink的永磁外转子滚筒控制模块,采用了比例积分(PI)调节器和永磁同步电机(PMSM)矢量控制方法提高了滚筒的动态性能和抗扰动能力;最后,利用Simulink中的联合仿真模型对电铲挖掘过程进行了仿真分析,得到了提升力、推压力和电机功率等变化曲线。研究结果表明:与传统提升系统相比,永磁外转子滚筒提升系统节能降耗约27%,而电铲挖掘过程整体节能约18%,并在1∶30模拟样机试验台对提升推压力进行了对比验证。永磁外转子滚筒提升方案大大降低了挖掘能耗,为电铲绿色装备转型提供了参考。

电动辅助转向电机控制研究及EMC设计

为解决商用车在行驶过程中,传统的液压助力转向系统阻力较大且效率较低,并且在长期使用后保养不当容易泄露,可能引起事故等问题,对电动辅助转向电机控制算法和设计进行了研究。电动辅助转向电机选择永磁同步电机,通过应用模糊PID(Proportional Integral Derivative)算法可以精确,快速地调制到参考值。同时采用拓展卡尔曼滤波器可以估算永磁同步电机的转子位置,减小控制器的体积及成本。在驱动系统中,由于大电流耦合路径多样严重影响电机控制系统的电磁兼容性能,所以电机控制时采用驱动系统EMC(Electro Magnetic Compatibility)设计。实验结果表明,基于模糊PID算法以及拓展卡尔曼滤波器的永磁同步电机控制可以应用于商用车电动辅助转向电机控制中。

永磁同步电机自抗扰控制系统设计与仿真

基于定子磁场定向旋转坐标系下的永磁同步电机(PMSM)数学模型,借鉴自抗扰控制(ADRC)的思想,通过设计扩张状态观测器对模型中的耦合项和外部负载等不确定项进行观测和补偿,并对补偿后的模型进行控制律设计,最后利用空间矢量调制技术对自抗扰控制器输出的参考电压进行调制,实现了电机对期望转速的跟踪.利用Matlab/Simulink搭建仿真模型对上述控制方案进行仿真,仿真结果表明,该方案与PID结构的直接转矩控制方案相比有更优的动态性能、稳态精度以及更强的抗干扰能力.