永磁同步电机转矩与定子磁链模型预测控制预测误差补偿方法

针对永磁同步电机有限集模型预测控制过程中对电机参数鲁棒性较差的问题,提出了一种具有预测误差补偿的鲁棒型模型预测控制方法。分别考虑了转矩与定子磁链两个回路,采用延迟补偿的方式,将k时刻的预测值与实际值之间的误差值作为补偿因素反馈到k+1时刻的预测模型中。为了保证预测误差补偿的准确性,重点研究了在一个控制周期内得到所有电压矢量对应的转矩与定子磁链误差的计算方法。仿真和实验结果表明,在电机参数失配情况下,通过该补偿方法能够获得可靠的转矩与定子磁链预测值,提升了电机参数在模型预测控制中的鲁棒性。

磁链分区的磁场增强型永磁电机全速域模型预测直接转矩控制

磁场增强型内置式永磁(flux intensifying interior permanent magnet,FI-IPM)电机的反凸极(L_(q)<L_(d))特性,使得正向d轴电流增强磁场,提高输出转矩的同时,也使得弱磁升速时d轴电流正负交替变化,电流角度变化大,磁链波动大,进而造成转矩脉动大、电流畸变振荡、响应速度慢等问题。针对这些问题,该文提出一种基于磁链分区的磁场增强型内置式永磁电机全速域模型预测直接转矩控制控制策略。根据FI-IPM电机速度运行区域与磁链状态映射关系,构建磁链和转矩预测模型。在此基础上,提出磁链分区控制,引入磁链差值判断增磁和弱磁运行区,并进行磁链补偿,解决不同速度运行域之间切换的震荡和不稳定问题。最后,通过实验验证所提出控制策略的有效性,为该类电机在电驱动系统中的应用提供技术方案。

基于蜣螂优化算法的永磁同步电机模型预测转矩控制

针对永磁同步电机传统控制系统的转速跟踪能力差和抗扰性能弱等问题,提出一种基于蜣螂优化算法的永磁同步电机模型预测转矩控制(DBO-MPTC)策略。建立起基于传统模型预测控制的永磁同步电机离散系统,随后引入蜣螂优化算法参与到控制器参数的在线整定。搭建了基于蜣螂优化算法的预测控制仿真模型,验证所提策略的优越性。仿真结果表明,相较于传统模型预测控制,采用DBO-MPTC控制策略,提高了永磁同步电机的速度响应和抗干扰能力。

永磁同步电机改进型鲁棒模型预测转矩控制

针对永磁同步电机传统模型预测转矩控制策略存在脉动大、抗干扰能力差、权重因子需要反复调试等缺点,提出了一种基于自抗扰控制器的改进型鲁棒模型预测转矩控制策略。首先,通过设计转速环自抗扰控制器,并引入一种连续且平滑的新型fal函数,进一步提高了自抗扰控制的控制性能。然后,设计了一种无权重系数的价值函数,优化系统控制性能的同时简化了设计过程,解决了权重因子调试的问题。最后,采用两步预测降低延时对控制系统的影响,提高了控制精度。仿真和实验结果表明,提出的改进型鲁棒模型预测转矩控制策略有效降低了系统脉动,提高了系统的控制性能和参数鲁棒性。

永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压抑制研究

针对永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压较大的问题,对比分析了磁链、转矩和共模电压共同控制、直接去除零电压矢量和虚拟零电压矢量三种抑制共模电压的方法。仿真结果表明,三种方法均可有效抑制共模电压。前两种方法均未采用零电压矢量,导致磁链脉动和转矩脉动增大;虚拟零电压矢量方法既保留了零电压矢量,又有效抑制了共模电压,但开关频率有所增大;动态虚拟零电压矢量选择开关次数最小的零电压矢量生成方式,可在控制性能基本相当的前提下,有效减小开关频率,综合性能最优。

基于级联惯性负载转矩观测器的永磁伺服电机复合抗扰控制

针对永磁伺服电机在运行时位置跟踪精度差和抗干扰性能弱等问题,提出一种模型预测位置控制与非奇异快速终端滑模速度控制相结合的复合模型预测控制策略。该控制策略采用非奇异快速终端滑模设计速度控制器,以有效提高响应速度及系统鲁棒性;采用模型预测位置控制提高位置跟踪精度;同时,采用基于转动惯量观测和负载转矩观测器相结合的级联惯性负载转矩观测器观测负载转矩并进行前馈补偿,进一步提高系统的抗干扰性能。通过仿真和实验结果可得,所提复合模型预测控制可有效提高永磁伺服电机的动态响应速度和抗负载扰动能力。

一种永磁同步电机模型预测转矩控制简化策略研究

针对永磁同步电机传统模型预测转矩控制(MPTC)在线计算负担较大的问题,提出了一种MPTC简化策略。通过分析基本电压矢量在定子磁链不同扇区的利用率,舍弃利用率较小的电压矢量,减小备选电压矢量数量。并分析不同转矩误差绝对值下的零电压矢量的利用率,当转矩误差较小时,直接输出零电压矢量;当转矩误差较大时,舍弃零电压矢量,将备选电压矢量最大数量减小至4个。进一步,通过成本函数增加磁链误差约束,有效降低磁链脉动。仿真结果表明,与传统MPTC相比,所提简化控制策略可有效减少MPTC系统遍历次数,减轻计算负担,降低系统开关频率,且控制性能基本相当。

永磁同步电机三相矢量双选取预测转矩控制

针对永磁同步电机在占空比模型预测转矩控制下,存在计算量较大、稳态性能不够理想的问题,提出一种三相矢量双选取模型预测转矩控制方法。首先将定子磁链所在空间复平面6个扇区重新划分为3个扇区;其次,设计一种基于三相电压矢量的新型开关表,依据新型电压矢量选择表,从三相电压矢量中选择出两个有效电压矢量,再加入一个零矢量,仅进行一次占空比计算,就可输出任意幅值、相角的期望电压矢量。仿真结果表明,该策略减少了系统计算时间,有效地抑制了转矩和磁链脉动且稳态性能良好。

模型预测转矩自抗扰控制下直驱永磁同步发电机最大追踪系统

为了更好地获取风能,构建了一种基于模型预测转矩自抗扰的最大功率追踪控制系统,用于直驱永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)来实现系统的最大输出功率追踪。为了提升PMSG响应性能,增强PMSG抗扰动性能,首先在电流环设计了模型预测转矩控制(model predictive torque control,MPTC),同时在速度环提出了一种参数补偿改进自抗扰控制(active disturbance rejection control,ADRC)策略,该方法继承了ADRC和MPTC的优点,可以很好地处理内部和外部干扰、建模误差和风速变化等不确定性问题,以实现在不同风速下最大功率追踪性能。从仿真结果可知当风速变化较小时所提控制策略转速静态误差几乎为0,传统MPTC控制策略误差为0.2 rad/s;当风速变化较大时所提控制策略转速静态误差较小,传统MPTC控制策略误差达到5 rad/s。研究结果表明所提出的控制方法在最大功率追踪较传统控制器具有更好的动态响应性能以及抗干扰性能。

基于定子磁链自适应预测的PMSM直接转矩控制研究

针对永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩脉动问题,提出了一种新的基于定子磁链自适应预测的直接转矩控制方法。采用转子位置和定子电流预测下一控制周期定子的磁链,通过预测和估算定子磁链的偏差计算出下一个控制周期所施加的参考电压空间矢量;采用对称七段式SVM技术调制该电压,实现每个周期对磁链和转矩误差的补偿,从根本上抑制磁链和转矩的脉动。理论分析和仿真结果表明,该方法与传统直接转矩控制相比,能显著抑制磁链和转矩脉动,且具有良好的动静态性能。研究具有一定实际应用价值。

基于新型定子磁链观测器的直接转矩控制

文中提出一种基于转子位置的面贴式永磁同步电动机的定子磁链估计方法.该方法从转子的位置信息和定子电流预测定子的磁链.给出了磁链观测器的数学模型,并在空间矢量调制直接转矩控制(SVM-DTC)策略中对该磁链观测器与常规电压积分式观测器进行了比较研究.仿真与实验结果表明,采用该观测器的SVM-DTC可以在2%～100%额定转速内稳定运行,电流波形畸变小,转矩性能优越,而采用常规电压积分式观测器的SVM-DTC在转速低于15%额定转速已不能稳定运行.

基于定子磁链降阶状态观测的永磁同步电机无差拍直接转矩控制系统

针对传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定的缺点。文中提出了一种无差拍的永磁同步电机直接转矩控制方案。在一个控制周期内同时精确补偿了给定磁链幅值与实际磁链幅值、给定转矩幅值与实际转矩幅值的误差,实现了磁链与转矩的无差拍控制。为解决永磁同步电机直接转矩控制系统需要转子的初始位置信息以确定定子磁链的初始值这一问题,本文通过构造定子磁链降阶观测器的方法消除初始磁链误差,使永磁同步电机直接转矩控制系统的运行不依赖转子初始位置信息。最后提出了一种适宜于无差拍直接转矩控制算法和定子磁链降阶观测器的基于转子磁链的转速辨识方法。使整个系统实现无速度传感器运行。

基于定子磁链滑模观测器的异步电机空间矢量调制直接转矩控制

针对异步电机直接转矩控制,设计了一种基于滑模控制理论的定子磁链自适应滑模观测器,它以定子电流和磁链为状态变量,利用实际电流与观测电流的误差构成滑模面,并将状态开关信号,输入到电流、磁链状态方程,对电流、磁链观测进行校正,此外通过一个由李亚普洛夫函数附加关系式完成对转子角速度的辨识。为降低系统低速稳态运行时的转矩脉动且保证瞬态运行时转矩的快速响应,在传统直接转矩控制基础上,使用占空比技术,实时计算电压矢量减小转矩误差所需的脉宽,实现对转矩的无差控制,该方法在保证系统响应速度的同时减小了系统平均转矩脉动。实验结果表明,定子磁链滑模观测器观测精度较高,速度辨识过程响应较快、精度较高,新转矩控制方法充分利用了功率器件开关频率,在低速时获得了相对圆形磁链轨迹更小的转矩脉动。

基于EKF PMSM定子磁链和转速观测直接转矩控制

针对传统直接转矩控制中存在电流、磁链和转矩脉动较大、及速度传感器的使用降低了系统可靠性、增加了系统成本等问题,提出基于扩展卡尔曼滤波器同时进行定子磁链和转速观测,实现了表面式永磁同步电动机无传感器直接转矩控制。该方法保持了直接转矩控制固有的转矩响应快和系统鲁棒性强的优点,降低了磁链和转矩脉动,并对电动机参数变化、负载扰动具有较强的鲁棒性,有效地改善了系统的动、静态运行性能,实验验证了该方法的可行性和有效性。

永磁同步电机直接转矩控制中定子磁链的分析

针对交轴电感大于直轴电感(Lq>Ld)的凸极永磁同步电机转矩表达式的特点,得出了为了保证电磁 转矩和负载角变化趋势一致时必须保证定子磁链给定幅值限制在一定的范围内,以及在基速运行范围内如何 来改变定子磁链给定幅值达到最大转矩/磁链(MPTF)运行的目的,从而达到提高系统运行的效率,仿真结果表 明采用基于MPTF的直接转矩调速系统较传统的直接转矩调速系统效率大为提高。

一种改进的双三相永磁同步电机无价值函数模型预测转矩控制

针对双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)传统模型预测转矩控制策略转矩性能较差的问题,提出了一种基于虚拟电压矢量的无价值函数模型预测转矩控制策略。首先,对矢量空间解耦(VSD)的数学建模方法进行研究,建立了基于VSD的DTP-PMSM数学模型;其次,构建了一组12个无需矢量替换的虚拟电压矢量,通过无差拍直接转矩和磁链控制预测出参考矢量的角度位置和幅值信息,并筛选出最优虚拟矢量,该方法避免了虚拟电压矢量的遍历寻优从而大幅减小计算负担;同时,通过一种简化的矢量幅值调整方法使该最优虚拟矢量的幅值大小无限逼近参考矢量幅值大小,有效降低转矩脉动;最后,搭建了试验测试平台,将所提策略与传统策略进行对比。结果表明,所提策略有效减小了谐波电流和转矩脉动。

感应电动机定子磁链与转矩解耦自适应控制

基于非线性状态变换和状态反馈,提出了感应电动机定子磁链和转矩的精确解耦控制策略。并针对电动机运行过程中定子和转子电阻值随温度升高而发生变化,提出了自适应解耦控制律,确保了电阻估计误差的收敛以及定子磁链和转矩对各自参考值的渐近跟踪。通过理论分析证明了自适应反馈控制的收敛性和整个闭环系统的稳定性,最后数字仿真验证了系统的控制性能。

无速度传感器三电平逆变器异步电动机直接转矩控制系统(II)——基于全阶定子磁链观测器的参数和速度辨识

在固定合成矢量的控制算法基础上,提出了一种基于定子磁链的自适应全阶观测器的三电平逆变器供电异步电动机直接转矩控制(DTC)方法,在准确观测磁链的同时能够进行电动机定子电阻和转子转速辨识。实验结果证明本文提出的方法实现了三电平逆变器供电异步电动机高性能无速度传感器直接转矩控制系统运行。

永磁同步发电机直接转矩控制中定子电阻预测算法研究

在永磁同步电动机直接转矩控制中,定子电阻是一个需要精确给定的参数。但由于绕组温升等因素影响,定子电阻在运行过程中是一个变量。文中提出一种用于面贴式永磁同步电动机直接转矩控制的定子电阻检测新方法。该方法通过观测到的电磁转矩和实测电流来实时调整磁链计算所用的电阻值。理论分析证明稳态时,电磁转矩和电流的比值波动方向与定子电阻变化方向相反,由此可以采用PI调节器来进行电阻预测。仿真和实验结果表明,该算法可以在线实时估计电阻变化,并加以补偿。

永磁同步电机转矩预测控制的磁链控制算法

与传统的直接转矩控制相比,采用转矩预测算法的直接转矩控制能够有效提高电机转矩和定子磁链的控制精度。现有算法一般在计算过程专注于转矩增量的控制,而对定子磁链的增量作近似处理,由此导致较大的磁链控制偏差,影响了电机的控制性能;为此提出一种定子磁链控制策略,对转矩预测控制中定子磁链增量进行了改进处理。实验结果表明,在保证转矩控制效果的前提下,所提方法可进一步提高定子磁链的控制精度,改善电机的整体控制性能。