一种基于优化电压矢量选择的电压源逆变器模型预测共模电压抑制方法

共模电压对电压源逆变器和电机控制系统有较大的危害。传统的共模电压抑制方法需要增加硬件电路,或采用复杂的PWM算法。采用模型预测控制实现电压源逆变器共模电压抑制时可有效克服上述缺点。然而,传统的电压源逆变器模型预测共模电压抑制方法还存在计算量大、开关频率高等缺点。为此,提出一种基于优化电压矢量选择的电压源逆变器模型预测共模电压抑制方法。与传统的模型预测共模电压抑制方法相比,所提方法在实现共模电压抑制的同时,可以减小计算量,降低开关频率。详细的实验对比研究表明,所提方法因可以降低开关频率而更适用于大功率场合。

电动汽车用PMSM直接转矩控制电压矢量选择策略

给出了内置式永磁同步电机直接转矩控制系统定子磁链幅值、转矩角和转矩的简化控制规律,提出了一种适用于转矩角小于90°时的内置式永磁同步电机直接转矩控制电压矢量选择策略,并针对Honda Civic06My Hybrid混合动力电动汽车用15kW内置式永磁同步电机进行实验验证。实验结果表明:相比较于开关表控制,电压矢量选择策略可有效减小电流和转矩脉动,电流谐波含量小且固定开关频率。

表面式永磁同步电机直接转矩控制系统自适应变角度电压矢量选择策略

基于表面式永磁同步电机直接转矩控制系统电压矢量选择区域及电压矢量角度对转矩变化的影响,分析了不同角度电压矢量作用下的表面式永磁同步电机直接转矩控制电压矢量选择系统控制性能。基于不同角度电压矢量的控制效果,给出了一种自适应变角度电压矢量选择策略。仿真结果表明:本文给出的自适应变角度电压矢量选择策略在处于动态时选择对转矩变化作用较强的电压矢量,提高了系统动态性能;在处于稳态时选择对转矩变化作用较弱的电压矢量,减小了转矩脉动。仿真结果验证了本文给出的控制策略有效性。

表面式永磁同步电机直接转矩控制系统自适应变幅值电压矢量选择策略研究

基于表面式永磁同步电机直接转矩控制系统电压矢量选择区域,令选择的电压矢量相角为选择区域角平分线,分析了大幅值电压矢量和小幅值电压矢量作用下的表面式永磁同步电机直接转矩控制电压矢量选择系统控制效果,并基于选择两种不同幅值电压矢量的控制效果,给出了一种自适应变幅值电压矢量选择策略。仿真结果表明:本文给出的自适应变幅值电压矢量选择策略在动态时选择幅值较大电压矢量,提高了系统动态性能,在静态时选择幅值较小电压矢量,减小了磁链和转矩脉动。相比较固定幅值电压矢量选择策略,评价函数均值、转矩脉动均方根误差和磁链脉动均方根误差均有所优化。

表面式永磁同步电机直接转矩控制电压矢量幅值优化选择策略

基于电压矢量幅值为变量的表面式永磁同步电机磁链和转矩预测模型和直接转矩控制电压矢量选择区域,设计了转矩和磁链相对误差率的目标函数,提出了以目标函数值最小的最优电压矢量幅值选择策略。仿真结果表明:在优化选择策略控制下,表面式永磁同步电机直接转矩控制系统运行良好,定子磁链轨迹为理想圆,磁链和转矩均符合控制要求,转速跟踪良好,定子电流波形正弦,与开关表和幅值固定的电压矢量选择策略对比,其能显著减小转矩和磁链脉动。

简化矢量选择永磁同步电机预测电流控制

预测电流控制可减小逆变器开关频率,提高电机快速响应能力。基于最小化目标函数的原则,传统的预测电流控制采用枚举法选择最优电压矢量,由于枚举法需要对所有基本电压矢量作用下的系统动态行为进行预测,因此算法计算量较大,限制了该方法在实际工程中的应用。针对这一问题,提出一种基于简化矢量选择的模型预测控制算法,该算法利用预测电流与参考电流的误差,只需要进行一次预测即可选出最优电压矢量,因此可显著降低算法的复杂度和计算量。在Matlab仿真平台进行实验,结果表明该算法能有效地实现对永磁同步电机的控制。

直接转矩控制系统中神经网络电压选择控制器设计

介绍了基于神经网络的电压空间矢量选择控制器。为了克服传统直接转矩控制系统中由于复杂运算时延而降低系统性能和不便于硬件实现的缺点,文章采用监督型和确定型神经网络来设计电压空间矢量选择控制器。仿真结果表明设计的神经网络电压空间矢量选择器是可行的。

永磁同步电机无差拍预测模型设计及仿真分析

针对常规模式的预测转矩控制存在着较大计算量的问题,为最大限度地提高其控制效率,根据定子磁链-转矩的无差拍理论,建立了基于无差拍预测模型的预测转矩控制方法。在MATLAB/Simulink中开展仿真分析,结果表明,无差拍预测方法可以大幅降低系统的运算量,减弱预测扭矩的运算复杂性,减轻系统的运算负荷,且能很好地减小定子磁链的波动,具有较高的实际应用价值。

电动汽车用永磁同步电机驱动系统控制策略比较研究

基于Honda Civic 06My Hybrid混合动力电动汽车用永磁同步电机驱动系统,对矢量控制、直接转矩控制和基于电压矢量选择策略的直接转矩控制3种技术进行实验对比。结果表明,与其余两种控制技术相比,基于电压矢量选择策略的直接转矩控制技术可显著减少电流谐波含量,大大减小转矩脉动,且开关频率恒定,是电动汽车用永磁同步电机驱动系统一种理想的控制策略。

基于双变量预测控制的表贴式永磁同步电机直接转矩控制系统

基于电压矢量幅值和相角为变量的表贴式永磁同步电机(SPMSM)定子磁链幅值和转矩表达式,给出了9个不同幅值和相角的备选电压矢量,采用预测控制计算得出施加不同电压矢量下一时刻的定子磁链幅值和转矩值,建立了基于磁链和转矩误差的目标函数,并选择使目标函数最小的电压矢量为作为下一时刻施加的最优电压矢量。仿真结果表明:在双变量预测控制下,SPMSM直接转矩控制系统运行良好,定子磁链轨迹为理想圆,磁链和转矩均符合控制要求,转速跟踪良好,定子电流波形正弦。进一步对比分析表明:与开关表和固定电压矢量选择策略相比,双变量预测控制能显著减小转矩和磁链脉动。与开关表相比,转矩脉动均方根误差降低了62.92%,磁链脉动均方根误差降低了45.05%,评价函数均值降低了60.30%;与固定电压矢量选择策略相比,转矩脉动均方根误差降低了22.40%,磁链脉动均方根误差降低了3.85%,评价函数均值降低了15.93%。

表贴式永磁同步电机直接转矩控制变幅值预测控制研究

基于以电压矢量幅值为变量的表贴式永磁同步电机(SPMSM)磁链和转矩方程,采用预测控制计算得出施加不同电压矢量幅值的下一时刻磁链和转矩值,选择使磁链和转矩误差目标函数最小的电压矢量幅值作为最优值,从而确定下一时刻施加的电压矢量。仿真结果表明:在电压矢量变幅值预测下,SPMSM直接转矩控制(DTC)系统运行良好,定子磁链轨迹为理想圆,磁链和转矩均符合控制要求,转速跟踪良好,定子电流波形正弦。预测控制需要从备选电压矢量幅值集合中选择最优幅值。理论上,备选电压矢量幅值个数越多,系统优化效果越好,但也带来更大的计算负担。研究了9种等分电压矢量情况下变幅值预测控制系统的控制效果。根据控制效果和计算负担,提出变幅值预测控制将电压矢量幅值三等分较为理想。

表贴式永磁同步电机直接转矩控制变角度预测控制

基于以电压矢量相角为变量的表贴式永磁同步电机(SPMSM)磁链和转矩方程,采用预测控制计算得出施加不同电压矢量相角的下一时刻磁链和转矩值,选择使磁链和转矩误差目标函数最小的电压矢量相角作为最优值,从而确定下一时刻施加的电压矢量。仿真结果表明:在电压矢量变角度预测下,SPMSM直接转矩控制系统运行良好,定子磁链轨迹为理想圆,磁链和转矩均符合控制要求,转速跟踪良好,定子电流波形为正弦。研究了不同等分电压矢量相角选择区域方式下变角度预测控制系统的控制效果。综合考虑控制效果和计算负担,变角度预测控制下将相角选择区域四等分比较理想。

基于权重系数消除和有限控制集优化的双三相永磁容错电机快速预测直接转矩控制

为改善双三相永磁容错电机采用传统预测直接转矩控制(PDTC)时存在的权重系数整定困难、有限控制集元素数量多以及电压矢量滚动寻优时间长等问题,该文提出一种基于权重系数消除和有限控制集优化的快速PDTC。首先,根据无差拍直接转矩磁链控制思想,将评价函数中不同量纲的变量等效为相同量纲的电压矢量,消除了定子磁链权重系数;其次,基于永磁容错电机大电感的特点,提出仅选取零序电压为零的电压矢量或者所合成虚拟电压矢量作为有限控制集元素,不仅消除了零序权重系数,还将有限控制集中的元素从64个减少到19个,同时改善了零序电流的抑制效果;最后设计了一种可一次选出最优电压矢量的方法,避免了滚动寻优带来的计算负担。实验结果验证了所提PDTC的可行性和有效性。

无刷直流电机三电平直接转矩控制系统

由于无刷直流电机本身的特点,转矩脉动问题大大限制了无刷直流电机的性能表现。直接转矩控制方法以电机转矩为系统决策出发点,能够有效降低电机的转矩脉动。无刷直流电机直接转矩控制系统一般是两电平控制系统,定子磁链运行轨迹为正六边形。在分析了传统两电平无刷直流电机直接转矩控制方案后,提出了三电平直接转矩控制方案,将定子磁链轨迹由正六边形改为正十二边形,减少了电机运行中磁链幅值的变化,从而进一步降低电机转矩的脉动。通过仿真试验证明了系统方案的正确性和可行性。

优化的三电平逆变器无权重因子模型预测控制

为了简化三电平逆变器的模型预测控制方法,消除权重因子并实现多目标优化控制,提出了一种优化的三电平逆变器无权重因子模型预测控制方法。分别对交流电流和直流侧中点电压进行控制,从而选择最优矢量,并避免使用权重因子。从3个方面详细给出了电压矢量优化选择的方法,以简化三电平逆变器的模型预测控制,并提高其安全可靠性。通过仿真和实验对所提方案进行了验证,结果表明,该方法可以实现三电平逆变器的无权重因子多目标优化控制。

基于扇区优化后的鼠笼电机直接转矩控制

针对传统六扇区直接转矩控制方法应用在鼠笼电机中出现的转矩脉动大、起动阶段磁链响应慢以及定子电流畸变等问题,提出了一种基于扇区优化的鼠笼电机直接转矩控制的解决方案。首先引入三位滞环磁链控制器,接着设计了二十四扇区直接转矩控制方法,最后根据电压矢量在不同位置对磁链与转矩的不同作用效果将二十四扇区再次优化至三十扇区。该方案能够在1+4n(n=0,…,5)扇区,解决当Sgn(ΔT _(e))=0时传统矢量表中不理会磁链需求的问题,并将此扇区分为圆心角为7.5°的两个小扇形,以减小此扇区在Sgn(Δψ_(s))=0时由于转矩需求带来的磁链误差;在3+4 n(n=0,…,5)扇区,解决了因电压矢量选取引起的磁链不平衡与转矩响应较慢的问题。仿真结果表明相对于传统六扇区DTC,基于扇区优化的DTC可明显改善转矩脉动、加快磁链响应,并使定子电流更接近正弦波,改善了传统鼠笼电机DTC系统的性能。