一种减小定子磁链脉动的混合脉宽调制算法

分析了空间脉宽调制技术的定子磁链脉动,提出了一种混合脉宽调制算法(简称Hybrid PWM),在高调制系数区域提高载波频率并采用一种不连续脉宽调制技术(简称DPWM3),在低调制系数区域采用七段式空间脉宽调制技术(简称CSVPWM)。和在整个线性调制区仅用CSVPWM的算法相比,该算法在高调制系数区域减小了感应电机的平均定子磁链脉动。仿真结果验证了算法的正确性和有效性。

矢量双选取的永磁同步电动机直接转矩控制策略

在占空比直接转矩控制策略中,一个采样周期内作用一个有效电压矢量和一个零矢量,由于第2个电压矢量只能是零矢量,因此仍存在明显的转矩和磁链脉动。为了减小转矩和磁链脉动,该文提出一种矢量双选取的永磁同步电动机直接转矩控制策略,该策略在一个采样周期中作用两个电压矢量,第1个电压矢量根据开关电压矢量选择表来确定,第2个电压矢量根据转矩和磁链误差最小原理来选择,并依据转矩无差拍原理来分配两个电压矢量的作用时间,选择的第2个电压矢量不仅限于零矢量,而是扩大到任意电压矢量。实验结果表明：与占空比直接转矩控制策略相比,所提出的控制策略扩大了可选电压矢量范围,有效地减小了转矩和磁链脉动。

基于数据驱动的永磁同步电机深度神经网络控制

针对有限集模型预测转矩控制(MPTC)计算负担大导致实时性较差的问题,提出了基于数据驱动的永磁同步电机深度神经网络(DNN)控制方法。通过训练深度神经网络,使其学习并逼近MPTC的电压矢量选择规律,从而取代MPTC进行电压矢量的选择。通过扩充动态数据集,解决因动静态数据失衡引起的系统失控问题。通过更换训练数据集,基于数据驱动的DNN可学习并实现带非线性约束环节的MPTC。仿真验证了基于数据驱动的永磁同步电机神经网络控制的可行性,电机系统运行良好,可实现四象限运行,稳态控制效果与MPTC基本相当。

感应电机磁链与转矩无差拍控制

为了降低感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统的转矩脉动、进一步减小磁链脉动,提出一种磁链和转矩无差拍控制策略。仿真结果表明:磁链和转矩无差拍控制下,感应电机系统运行良好。与MPTC相比,所提策略的转矩脉动均方根差(RMSE)降低87.84%,磁链脉动RMSE降低97.83%,电流总谐波失真(THD)降低94.21%。与转矩无差拍模型预测控制相比,所提策略的转矩脉动略有增大,但磁链脉动RMSE降低96.77%,电流THD降低90.03%。实时性试验结果表明:磁链和转矩无差拍控制计算简单,实时性好,计算耗时为MPTC的4.79%、转矩无差拍模型预测控制的5.29%。

一种基于空间矢量调制的永磁同步电动机新型直接转矩控制方案

针对永磁同步电动机(PMSM)的传统直接转矩控制(DTC)中存在的磁链转矩脉动大和开关频率不恒定等问题,分析了直接转矩控制中影响磁链和转矩增量大小的因素,在建立定子磁链坐标系下永磁同步电动机数学模型的基础上,提出了一种基于空间矢量调制(SVM)的新型DTC方法,该方法利用定子电压在定子磁链坐标轴上的分量控制电动机的磁链和转矩,再结合空间矢量调制方法控制逆变器运行。仿真和实验结果证明了这种基于空间矢量调制的直接转矩控制方法可以有效地减小传统直接转矩控制中的磁链和转矩脉动,并使逆变器工作在恒定的开关频率下。

最优电压矢量角的永磁同步电机改进模型

为解决永磁同步电机传统转矩控制存在磁链与转矩脉动大的问题,提出最优电压矢量角的永磁同步电机改进模型预测控制方法。该方法根据无差拍控制理论,建立电压矢量预测模型替代传统磁链和转矩预测模型,降低预测模型复杂度,对传统转矩控制、传统模型预测直接控制及改进模型转矩预测控制进行对比。研究结果表明:改进预测模型控制方法可减少计算量,改善控制性能。与其他两种方法相比,改进模型转矩预测控制的磁链脉动分别降低了80%和65%,转矩脉动降低了60%和15%。该方法可减少磁链和转矩脉动,使得定子磁链轨迹更接近理想圆,同时优化了控制系统性能。

表贴式永磁同步电机有限集模型预测转矩控制成本函数研究

针对表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制系统,提出了一种均衡磁链控制和转矩控制的权重系数设计方法,将磁链控制和转矩控制转换为相对误差率的成本函数,从而无需权重系数设计。仿真结果验证以上2种成本函数运行效果良好,但前者对电机参数依赖性较强。由于上述2种成本函数均不含磁链约束项,转矩动态下磁链出现较大的脉动。因此提出了一种含磁链控制约束的成本函数,仿真结果表明,可有效消除磁链脉动。同时,还设计了使用磁链约束项代替磁链控制项的成本函数,但仿真结果表明,虽也可有效消除磁链脉动,但控制效果不及前3种成本函数。

表面式永磁同步电机直接转矩控制系统简化预测控制策略

针对基于开关表控制的表面式永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统转矩脉动大的缺陷,建立电压矢量相角为控制变量的预测控制。该方法通过计算下一时刻的定子磁链幅值和转矩得到关于磁链和转矩误差的成本函数,并选择令成本函数最小的电压矢量作为施加电压矢量,但其对定子磁链幅值和转矩的预测计算较为复杂,运算负担大,运算耗时长。提出一种简化的定子磁链幅值和转矩预测计算方法,计算简化方法与传统计算方法的相对误差率,证明了简化方法的可行性。仿真结果表明:传统预测控制和简化预测控制均可实现表面式永磁同步电机直接转矩控制系统对磁链和转矩的控制,控制效果良好,两者控制效果相当。基于MK60DN512ZVLQ10单片机平台对传统及简化计算公式进行计算耗时和计算精度实验,实验结果表明简化计算公式可明显减少计算用时,且计算精度保持不变。

永磁同步电机直接转矩控制系统优化

为改善传统直接转矩控制低速时的控制性能,分析了传统直接转矩控制系统产生磁链和转矩脉动大、响应速度慢、抗干扰性差的原因,利用空间矢量脉宽调制技术可合成任意空间电压矢量的优点结合定子磁链的观测值与定子电流的比值和定子电阻变化相反的特点,设计了能在线实现定子电阻跟踪的空间矢量脉宽调制直接转矩控制系统。在MATLAB/Simulink上建模仿真对比,结果表明该控制系统确实能改善由于定子电阻值变化而带来磁链估计和转矩估计不准确的问题,提升系统响应速度,改善磁链和转矩脉动,优化直接转矩控制系统的性能。

一种简单的永磁同步电机SVM直接转矩控制研究

传统的直接转矩控制运用磁链和转矩双滞环比较器控制,基于6个基本电压矢量设计离散开关表控制开关的通断,具有磁链和转矩脉动大,开关频率不稳定等缺点。本文研究了一种简单的永磁同步电机(SVM)的直接转矩控制方法,用于计算在一个采样周期内准确的电压矢量,来补偿磁链和转矩的误差。仿真实验结果表明,该方法能够有效地减小磁链和转矩脉动,降低谐波畸变,提高电机的运行性能。

基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制

为解决传统永磁同步电机的直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动以及在低速运行时性能差的问题,采用了一种基于滑模变结构控制的控制方案。用转矩和磁链的滑模控制器来替代传统的滞环比较器,采用连续函数替代常规的开关切换函数,从而实现提高趋近速度的同时消除系统抖振。通过建立数学模型,用MATLAB/Simulink对其进行了仿真和研究。仿真结果表明,对比传统直接转矩,该方法能更有效地抑制磁链和转矩脉动,提高了直接转矩的静态、动态性能和鲁棒性。

永磁同步电机直接转矩控制新型占空比调制策略

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动和磁链脉动较大,现有占空比调制策略计算复杂等问题,提出一种新型占空比调制策略.该调制策略利用定子磁链和扇区电压矢量的作用角区分转矩脉动和磁链脉动在控制系统中的权重系数,并设计新型开关表,保证在任一控制周期中最佳电压矢量的选择.在保证系统计算量较低的前提下,利用权重系数和最佳电压矢量推导最优占空比计算公式.仿真和实验结果证明,所提出的新型占空比调制策略可以大幅度抑制转矩脉动和磁链脉动,获得较好的稳态运行性能,并保持系统快速动态响应性能.

基于二阶滑模的永磁同步电机直接转矩控制研究

为解决传统直接转矩控制系统中存在的定子磁链与电磁转矩波动较大问题,提出了一种基于滑模变结构的控制方案。利用SVPWM空间电压矢量脉冲宽度调制代替滞环控制以及开关表,用转矩与磁链的二阶滑模控制器取代传统PI调节器,加强了转矩和磁链的控制精度,抑制其抖振。用滑模观测器代替传感器,提高了调速系统的控制性能和抗干扰能力。Matlab仿真实验结果表明:改进后的控制系统可以有效地降低磁链和转矩脉动,改善其静态、动态性能及系统的鲁棒性。

空间矢量调制的永磁同步电机直接转矩控制

提出一种基于空间电压矢量调制的表贴式永磁同步电机直接转矩控制方法。基于表贴式永磁同步电机的数学模型,通过计算在一个控制周期内能同时精确补偿转矩误差和磁链误差的空间电压矢量,得出基于磁链与转矩的无差拍控制方法。相对于传统的永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法能够明显减小磁链与转矩脉动,并且保持了传统直接转矩控制中转矩动态响应快的优点。不同于传统的永磁同步电机直接转矩控制方法,该方法由于使用了空间电压矢量调制,系统在不同工况下具有恒定的开关频率。仿真和实验结果验证了所提出方法的正确性和可行性。

无速度传感器的永磁同步电机无差拍直接转矩控制方法

针对传统永磁同步电机直接转矩控制方法中存在的转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,提出了一种永磁同步电机无差拍直接转矩控制方法。为了使系统工作于无速度传感器状态,提出了一种简单实用的基于转子磁链的转速辨识方法。基于永磁同步电机的数学模型,通过计算在一个控制周期内能同时精确补偿转矩误差和磁链误差的空间电压矢量,得出了基于磁链与转矩的无差拍控制方法。利用转子磁链旋转速度与电机转速(电角速度)完全一致的特点,提出了一种简单实用的转速辨识方法,并将此转速辨识方法与无差拍直接转矩控制方法相结合。对传统直接转矩控制方法和提出的改进型控制方法分别进行了仿真与实验对比。分析结果表明,相对于传统直接转矩控制方法,所提方法能够明显减小磁链与转矩脉动,并且保持了传统直接转矩控制中转矩动态响应快的优点。转速辨识方法能够快速、准确地提供转速信号。仿真与实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

基于模糊理论的永磁同步电机直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制系统中存在转矩和磁链脉动较大的缺点,提出用模糊控制器代替传统直接转矩控制系统中滞环比较器的控制策略。在直接转矩模糊控制系统中,通过对转矩误差、定子磁链误差和磁链角进行模糊分级,从而最优的选择出电机所需要的电压矢量,来改善磁链、转矩脉动。将定子磁链角度进行映射处理,以减小模糊规划数,加快响应速度。仿真结果表明,永磁同步电机直接转矩模糊控制系统,其转矩、磁链脉动明显得到抑制,并有很好的动态特性。

针对永磁同步电机的解耦预测转矩控制策略研究及其无位置传感器对比分析

首先,针对传统预测转矩控制磁链和转矩脉动较大、开关频率不固定等问题,将一种占空比调制方法应用于传统预测转矩控制中以改善其控制性能。其次,针对传统预测转矩控制加入占空比调制后算法仍较复杂的问题,基于定子磁链坐标系对磁链和转矩实现完全解耦,并将转矩误差转换为电压矢量作用时间,消除了权重系数,加入占空比调制实现了一种更为简单的预测转矩控制。此外,针对模型参考自适应观测器参数鲁棒性差、滑模观测器开关抖振大等问题设计了自适应滑模观测器,将其应用于优化后的预测转矩控制中,比较了滑模观测器和自适应滑模观测器的稳定性和参数鲁棒性。最后,通过仿真分析证明所提算法以及自适应滑模观测器的优越性。

基于改进占空比调制的PMSM模型预测控制

为改善永磁同步电机(PMSM:Permanent Magnet Synchronous Motor)模型预测控制系统中较高的转矩脉动与磁链脉动,通过学习永磁同步电机的基本构造和控制方法,设计了一种对占空比与电压矢量进行同步调节的模型预测控制系统方案。通过选择某一取样时间的最优预期电压矢量和作用时间,加上当前取样时间的最优预期电压矢量和作用时间,对采样时间的占空比系数实现调整。通过对仿真模型进行对比分析,验证了该方法对提升永磁同步电机控制性能的可行性和有效性。

六相同步风力发电机矢量控制系统调制策略分析

为了确定六相同步风力发电系统最优的调制策略,对参考电压为正弦波情况下3种连续脉宽调制(PWM)策略的性能进行了分析。对正弦脉宽调制(SPWM)、双三相空间矢量脉宽调制(D3SVPWM)、最大四矢量六相空间矢量脉宽调制(6SVPWM)3种连续调制策略的开关电压矢量分布与作用时间进行分析,得到了单基波周期开关次数与最大调制比的性能对比结果;通过数值推导与图论相结合的方式,对3种调制策略的电流脉动特性进行了对比分析。分析结果显示,相同采样频率下,SPWM与D3SVPWM的开关频率约为6SVPWM的1/2倍;D3SVPWM与6SVPWM的直流电压利用率是SPWM的1.155倍;在2个平面等效电感比值kz1z2≤10的条件下D3SVPWM电流脉动最小。综合几种性能分析结果可知,采用D3SVPWM的调制性能最优,仿真和实验结果也证实了分析结果的正确性。

一种改进式无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法

针对无刷双馈电机直接转矩控制算法转矩脉动和磁链脉动大的问题,基于固定合成矢量方法提出了一种改进式无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法,增加了空间电压矢量的可选择性,使得磁链脉动和转矩脉动控制在较小的范围内.在Matlab/Simulink软件平台上搭建了无刷双馈电机三电平直接转矩控制算法模型,并对改进式三电平直接转矩算法进行了验证.实验结果表明,该算法有效地减小了磁链脉动和转矩脉动,获得了更好的磁链轨迹和转矩波形,电机转速更加稳定,同时保持直接转矩控制算法转矩响应速度快的优点,提高了控制系统的鲁棒性和动态性能.