基于自然容错开关表的五相永磁同步电机直接转矩控制

五相永磁同步电机(permanent-magnetsynchronous motor,PMSM)传统直接转矩控制(direct torque control,DTC)存在相电流畸变严重、共模电压(common-modevoltage,CMV)高、转矩和磁链脉动大等问题,且无法实现相开路故障情况下的无扰运行。为解决上述问题,提出一种基于自然容错开关表的DTC策略。该策略根据PMSM开路故障前后基电压矢量的特点以及三次平面合成电压矢量为零的原则,构建虚拟矢量(virtual vector,VV),设计故障前后同一套自然容错开关表,进而不但抑制了故障导致的转矩脉动,而且在故障前后均能降低三次谐波电流、减小转矩和磁链脉动、抑制CMV。实验结果验证所提策略的可行性。

永磁同步电机直接转矩控制系统实验教学设计与实现

为加深学生对电气传动控制技术和永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统理论知识的理解,培养学生的团队合作能力和综合实践能力,搭建了直接转矩控制系统的实验平台,在课程教学中引入了HiGale半实物仿真系统和MATLAB软件。学生基于MATLAB软件对永磁同步电机的直接转矩控制系统进行仿真建模、参数调试、运行和分析,并进一步在HiGale中进行半实物仿真实验,对主要实验过程及结果加以分析,使得教学形式更加多样化。该平台帮助学生加深对直接转矩控制系统的理解和认识,提高学生理论联系实际的能力,激发学生对电机控制技术的学习兴趣。

基于虚拟方波注入的五相永磁同步电机开路故障下直接转矩控制

在传统直接转矩控制(DTC)中,参考磁链往往是一个固定值,这将导致五相永磁同步电机(PMSM)在正常及容错情况下运行时效率不高。为解决该问题,该文提出一种基于虚拟方波注入的DTC(VSWI-DTC)策略。首先,建立五相PMSM在正常和开路故障情况下的数学模型,在同步旋转坐标系中推导出恒定转矩下电流幅值与定子磁链幅值的关系。其次,设计最优定子磁链探测器。通过向定子磁链幅值中注入虚拟方波信号,根据电流幅值的变化情况补偿定子磁链幅值,在线探寻最优定子磁链幅值。最后,与无差拍DTC相结合,实现电机高效率DTC运行。实验结果表明,所提策略不但能保持DTC良好的动态性能,抑制开路故障引起的转矩脉动,而且提高了电机在正常和开路故障情况下的效率。

基于电流源型逆变器驱动的五相永磁同步电机控制策略研究

在现代电机驱动系统中,采用电流源型逆变器控制方案可有效提升系统可靠性,降低电机电流谐波含量,并提升电磁兼容性能。电流源型逆变器拓扑采用电感元件作为母线储能装置,对于功率回路中的短路故障具有较强的抵抗能力。同时,逆变器输出侧并联滤波电容网络,实现对高频谐波的旁路作用。该文对五相电流源型驱动系统控制策略进行研究,采用五相半桥型逆变器拓扑结构,电机绕组采用星型连接方式以限制零序电流,给出基波与谐波电流矢量空间分布特征,提出双平面矢量脉宽调制策略,有效抑制3次谐波电流。考虑到逆变器输出侧CL型负载可能引起的谐振问题,采用基于电机电流的有源阻尼策略,降低谐振电流分量,提升系统稳定性。最后,通过实验验证所提控制策略的有效性。

永磁同步电机矢量控制和直接转矩控制的对比研究

随着永磁材料的发现和现代电机控制技术的不断发展,三相永磁同步电机的控制方式逐渐演变为矢量控制和直接转矩控制两大流派,并各有千秋。矢量控制和直接转矩控制虽然在控制系统组成、控制过程、形式以及效果等方面存在差异,但是2种控制方式拥有相同的理论基础,控制本质是一致的。通过Matlab/Simulink软件仿真和转矩公式分析进行了验证。

基于比例谐振的永磁同步电机直接转矩控制

针对常规直接转矩控制(DTC)中转矩和磁链控制存在较大偏差的现象,从永磁同步电机(PMSM)数学模型的分析出发,在有效估算定子磁链和转矩的基础上,提出了基于空间矢量脉宽调制(SVM)的DTC策略;同时,利用比例谐振(PR)控制器能在静止坐标系下实现对交流信号无静差跟踪这一特性,将其引入控制系统可克服比例积分(PI)控制的不足。最终设计了一套基于双PR控制器的PMSM-SVM-DTC系统。通过与常规DTC仿真对比分析,证明该方案能有效减小磁链和转矩脉动,鲁棒性强,具有良好的动态响应特性。并进一步利用实验验证了方案的可行性和有效性,具备工程应用价值。

盘式永磁同步电机直接驱动独立车轮及导向控制技术

为解决低地板轻轨车辆所用传统电机体积大、能效低等问题,提出架悬盘式永磁同步电机(PMSM)解决方案。PMSM通过弹性万向节直接驱动低地板轻轨车辆的独立车轮;以滑模观测器获得的PMSM转子位置角和角速度的估计值作为控制依据,实现无位置传感器的PMSM矢量控制;转向架同一侧的2个电机采用偏差耦合控制,以保持纵向转速同步;对左右两侧的电机,根据反馈的其转速差估计值进行控制,以保证车辆在直线上行驶时左右车轮同步,在曲线上行驶时左右车轮转速差合理。根据采用独立车轮的低地板轻轨车辆动力学方程,运用MATLAB/Simulink软件建模对该方案进行仿真验证。结果表明:采用该方案的车辆在直线上行驶时左右车轮同步,而且具有恢复自导向的能力;在曲线上行驶时通过控制左右车轮的转速差,能够使轮对几乎沿轨道中心线运行,横移量小于1mm,冲角接近于0,且因导向控制而消耗的电机功率不超过250W。

基于准Z源逆变器的永磁同步电机驱动系统复合滑模控制

针对准Z源高速永磁同步电机驱动系统波动大的问题,文章提出一种电机侧和准Z源侧的复合控制策略,将互补滑模控制作为反馈控制器(基本配置)的特点与作为前馈补偿器(增强配置)的干扰抑制技术相结合。首先,建立准Z源逆变器和电机大信号平均模型。其次,以电感电流误差,电池电流误差以及2个误差的积分作为状态变量设计滑模面。为进一步减小稳态误差和提高响应速度,引入干扰观测器对前馈进行补偿。最后,推导控制律使系统满足存在且稳定的条件。通过仿真验证了所提控制策略的有效性。

基于永磁同步电机的矢量控制和直接转矩控制策略研究

关于传统的直接转矩控制与矢量控制对比的研究相对较为欠缺,从基本原理、逻辑框图和结果分析3个角度对矢量控制和直接转矩控制进行对比。着重对矢量控制的解耦思想和直接转矩控制的定子磁通定向进行分析,通过控制变量法统一电机参数对二者电磁转矩和电流波形进行分析。结果表明:传统直接转矩控制的脉动大于矢量控制,但就超调量而言,传统直接转矩控制更具优势。

转向架永磁同步电机直接驱动技术在国内外的发展概述

介绍了国内外转向架直接驱动(直驱)技术的发展情况,重点从转向架直驱结构和永磁同步电机技术两方面进行分析。同时分析了转向架直驱技术的优缺点及其未来的发展趋势,为国内转向架直驱技术的发展提供参考。

矩阵变换器驱动永磁同步电机滑模变结构直接转矩控制

本文提出了一种新的趋近率用于永磁同步电机的变结构直接转矩控制。该趋近率按指数和加速度两种速率趋向滑模面,解决了滑模控制中的高频抖振问题,并提高了趋近速度,并建立了矩阵变换器供电的永磁同步电机变结构直接转矩控制系统。利用双空间矢量调制策略获得了较小的转矩脉动和恒定的开关频率,同时保持了传统直接转矩控制优良的动静态性能。

永磁同步电机在纯电轻卡驱动系统中的退磁原因及解决方法

文章针对纯电轻卡驱动系统中永磁同步电机(PMSM)的退磁问题,进行了系统性的分析和研究。从温度、电流、外部磁场和永磁材料等方面,分析了PMSM退磁的原因和影响,并用示意图进行了说明;提出了温度控制、电流限制、屏蔽外部磁场、选用高质量永磁材料、合理设计电机结构、定期检查和维护等一套完整的解决和预防PMSM退磁的方法,并用数学公式进行了理论分析。在此基础上,利用仿真软件对PMSM的退磁问题进行了验证。结果表明,文章提出的方法可以有效地提高PMSM的抗退磁能力和可靠性,对于纯电轻卡驱动系统的优化设计和运行维护具有一定的参考价值。

永磁同步电机直接转矩控制策略优化

针对传统直接转矩控制系统中的电磁转矩脉动问题,提出一种基于改进模型预测的永磁同步电机直接转矩控制策略。利用模型预测原理与直接转矩控制系统相结合的方法降低电机运行中的转矩脉动,设计了一种12扇区直接转矩控制方法优化模型预测,引入三段滞环控制器降低转矩脉动,并给出一种较为理想的备选电压矢量集合。采用MATLAB/Simulink仿真,并与优化电压矢量选择表后的模型预测控制、传统模型预测直接转矩控制进行对比。结果表明,所提方法使永磁同步电机在运行过程中保持良好动态响应能力的同时,有效降低了系统转矩脉动,使系统更加平稳。

电动汽车永磁同步电机SiC驱动系统硬件设计研究

永磁同步电机因具有高效、可靠和低噪音等优点获得广泛的应用,而与其相配套的驱动系统对电机的性能、能效等方面的表现有直接的影响。基于此,探讨了永磁同步电机SiC驱动系统在电动汽车中的重要性,深入分析了电动汽车永磁同步电机SiC驱动系统硬件设计难点和要点,研究结论可供同行工程人员参考。

一种并行选择电压矢量组合的永磁同步电机直接模型预测转矩控制方法

为了实现双电压矢量在整个控制周期内的全局最优性能。提出一种并行选择电压矢量组合的永磁同步电机直接模型预测转矩控制方法,所提方法采用并行模式选择电压矢量,以确保电压矢量组合的最优性和作用时间的有效性。首先,根据永磁同步电机数学模型,采用前向欧拉法推导静止坐标系下的预测模型并给出成本函数;其次,基于无差拍控制原理,从参考定子磁链中获得参考电压矢量,定位其所在的扇区,确定候选电压矢量及其组合方式;最后,通过划分扇区的子区域,在不使用权重系数的情况下直接获得最优电压矢量组合。实验结果表明,所提方法电流纹波小、响应速度快、执行时间短。研究结果为级联控制方式保证电压矢量组合的全局最优性提供方法。

基于Simulink的永磁同步电机直接转矩控制仿真研究

本文简要介绍了永磁同步电机的数学模型以及永磁同步电机直接转矩控制系统基本原理,并基于Simulink仿真平台搭建了永磁同步电机直接转矩控制系统仿真模型,给出了模型各模块的搭建过程。使用该模型进行了3种不同工况下的仿真研究,通过仿真得出了直接转矩控制系统可以很好地跟踪输入的变化,具有响应速度快、抗干扰能力强的优良性能。本研究为永磁同步电机直接转矩控制系统的进一步奠定了基础,具有一定的工程指导意义。

永磁同步电机轴向集成设计及驱动拓扑优化研究

永磁同步电机因其高效、高功率密度、无换向等优点在工业和交通领域得到了广泛应用,但传统的永磁同步电机存在电磁噪声大、温升高、整体结构复杂等问题,亟须通过创新设计进行改进。为此分析了永磁同步电机在汽车领域的发展现状及面临的挑战,提出了一种将轴向集成设计优化与驱动拓扑优化相结合的设计方法,构建了永磁同步电机轴向集成及驱动一体化解决方案。

永磁同步电机驱动控制策略研究与应用

永磁同步电机凭借其高效、大功率且轻便等优点在各领域广泛应用。以实现高动态精度电机控制为目标,基于d-q空间矢量脉宽调制控制原理,本研究引入滑模观测器来估计电机参数,从而提升控制参数的精确度。研究表明,该控制策略能够快速准确地完成电机速度和位置的控制,具有较为卓越的鲁棒性和动态性,提高了PMSM控制精度和动态性能为实现PMSM的高性能精度控制提供了电机驱动技术参考。

一种永磁同步电机驱动系统效率优化方法

常规永磁同步电机驱动系统效率优化方法中电机功率因素变化值小,搜索时间长。因此,提出了一种工程化的效率优化方法。在低电压穿越工况下,从运行速度和母线电压等多方面考虑构建了一种非线性的载波切换曲线。根据曲线中最高值和最低值来设置调制系数,采用空间矢量脉宽调制方式的控制器在线性区做最大调制。在此基础上调节最优电流角,通过不连续脉宽调制方法将七段式发波规律改为五段式,最终实现永磁同步电机驱动系统效率的优化。通过对比试验发现,与其他两种效率优化方法对比电机驱动系统,提出的工程化的效率优化方法更具优势。

浅析永磁同步电机在新能源汽车中的应用

近年来,得益于国家鼓励消费的政策,新能源汽车行业发展迅猛。新能源汽车在实现碳中和目标的进程中已成为关键环节,新能源汽车的发展得到了国家政策的大力扶持,其动力源已经从传统的内燃机转变为电机,而电机的性能对汽车的续航里程有直接影响。随着市场竞争的加剧和电机技术的进步,对驱动电机性能的要求也在不断提高。目前,新能源汽车常用的驱动电机主要是永磁同步电机。