IPMSM的无速度传感器Deadbeat直接转矩控制

提出一种基于模型参考自适应有效磁链观测器的内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制(DB-DTC)策略。通过引入有效磁链的概念,将电压模型与电流模型级联,构建模型参考自适应有效磁链和转速观测器,观测有效磁链的幅值和相位,进而实现转子位置和转速估计。将有效磁链观测器与DB-DTC相结合,实现IPMSM无速度传感器驱动控制。实验结果表明,该观测器可以在较宽速度范围内准确观测转子位置与速度,驱动系统具有良好的动、静态性能。

刮板输送机智能控制方案的设计

针对刮板输送机控制系统存在动态响应性能差、调速精度低、多电动机功率失衡的问题,将无差拍直接转矩控制技术和环形交叉耦合控制技术引入刮板输送机控制系统中,建立PMSM离散数学模型,预测最优空间电压矢量,利用SVPWM得到对应的逆变器开关序列,进而实现DB-DTFC控制;3个闭环转速给定相互耦合、相互补偿,实现机头机尾多电动机功率平衡;搭建刮板输送机控制系统仿真模型,验证所提控制算法的有效性。结果表明,采用所提控制算法后能提升刮板输送机的动态响应性能和调速精度,可实现多电动机功率平衡,保障刮板输送机安全、连续、平稳运行。

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。

计及逆变器电压输出限制的感应电机无差拍直接转矩控制

提出一种新的感应电机无差拍直接转矩控制方法。基于感应电机的离散化模型,在定子磁场定向坐标系中,以定子和转子磁链为状态变量,导出了空间矢量无差拍直接转矩控制的电压控制律。采用一种图形化的分析方法,直观地揭示了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理意义。研究了在电压源逆变器输出电压受限条件下,无差拍直接转矩控制的设计与实现问题。针对电机的不同运行工况要求,给出了3种可选的电压矢量解的实现方案。在理论分析的基础上,对控制算法进行了仿真和实验测试,结果表明调速系统的转矩和磁链动态响应快,控制性能优良。

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。

一种模糊PI无差拍DTC系统研究与实现

针对传统直接转矩控制(DTC)脉动较大的问题,将无差拍控制运用到DTC系统中。与以往算法不同,该算法在定子磁链定向两相旋转坐标系下,计算出电压控制规律,并通过空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法得到控制信号。为提高系统鲁棒性,将模糊PI算法引入到无差拍控制的速度环。实验结果表明,该算法有效地降低了转矩脉动,加快了动态响应,有较强的实用性。

一种无差拍直接转矩控制方法

针对现有的感应电动机无差拍直接转矩控制方法计算比较复杂,且计算得到的两个控制电压与控制对象磁链和转矩不是一一对应的问题,提出了一种在定子磁场定向的同步旋转坐标系下进行无差拍直接转矩控制计算方法。由d轴磁链方程推导出磁链无差拍控制电压的计算式;利用和定子磁链相垂直的q轴电流方程,推导出转矩控制电压计算式。计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现。这种方法计算简单,不需要解二次方程,分离的磁链和转矩控制计算有利于控制安排。对采用这种方法的直接转矩控制系统进行仿真表明,系统转矩控制和磁链控制响应快,对参数的变化不敏感。

基于预测算法和变结构的矩阵变换器驱动感应电机无差拍直接转矩控制

提出一种新型的基于预测算法和变结构的矩阵变换器驱动感应电机无差拍直接转矩控制方法,变结构控制器产生负载角度变化值,并与定子磁链给定值送入基于预测算法的无差拍直接转矩控制器中,得到预测定子控制电压矢量,结合矩阵变换器双空间矢量调制方法,实现矩阵变换器开关频率恒定,并有效地减小了转矩脉动。实验结果表明,通过使用该方法,既可以保留传统矩阵变换器驱动感应电机直接转矩控制转矩快速响应的特点,又可以保证开关频率恒定和减小转矩脉动,有效地改善了系统的动静态性能。

效率最优的感应电机无差拍直接转矩控制

提出了一种感应电机无差拍直接转矩控制系统的效率最优控制方法。在定子磁链定向坐标系中,以定子磁链和转子磁链为状态变量,导出了空间矢量无差拍直接转矩控制的电压控制律。分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,给出了电机稳态运行时效率最优的定子磁链幅值计算公式,实现了感应电机无差拍直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制。实验结果表明,给出的优化控制策略,在保持无差拍直接转矩控制快速动态响应特性的同时,电机轻载运行效率得到显著提高。

基于输出电压动态调节的PMSM最大转矩无差拍控制

针对传统高速永磁同步电机(PMSM)无差拍控制中高速段存在的转矩、磁链失控问题,提出一种PMSM电压限制下的无差拍转矩控制方法(voltage limited deadbeat torque control,VL-DBTC)。在建立分析PMSM无差拍调节器非线性转矩、磁链调节原理的基础上,阐明了高速段逆变器输出电压限制与PMSM转矩输出之间的本质关系。在此基础上,通过细分PMSM无差拍转矩跟踪项为最大转矩输出和精确转矩跟踪以满足全速段系统要求。最后,搭建了110 kW高速永磁同步电机对拖实验平台,验证了VL-DBTC方法在母线电压限制下的最大转矩输出性能的优越性。

基于定子磁链定向的五相PMSM新型无差拍直接转矩和磁链控制

在五相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)中,传统无差拍直接转矩和磁链控制(deadbeat direct torque and flux control,DB-DTFC)策略存在定子磁链和转矩耦合、计算量大以及电流谐波大等问题。基于此,提出一种基于定子磁链定向的新型DB-DTFC策略。首先,在基于定子磁链定向坐标系上建立电压分量与定子磁链和转矩的关系,以实现定子磁链和转矩的解耦控制,进而提高转矩的动态性能。其次,将电流谐波抑制技术和载波脉宽调制技术相结合,以抑制3次谐波电流,进而降低定子磁链和转矩的脉动。最后,对传统和新型DB-DTFC策略进行实验比较分析。结果表明,该策略能降低定子磁链和转矩脉动、电流谐波和CPU计算量。

基于无差拍的永磁同步电动机直接转矩控制方法研究

结合空间矢量调制和直接转矩控制的优点,提出一种基于无差拍的永磁同步电动机直接转矩控制方法。分析了传统的PWM占空比,对采样、更新时序策略存在的延时进行改进,基于永磁同步电动机的数学模型,在定子磁场dq坐标系中,以电机角速度的采样值以及经计算得到的定子、转子磁链为状态变量,引入扩张状态观测器进行变量观测,在分析磁链和转矩与电压存在的关系基础上,导出了空间矢量无差拍直接转矩控制的电压控制律。在理论分析的基础上,对控制算法进行了仿真实验,仿真结果表明系统的转矩和磁链动态响应快,相对于传统的永磁同步电动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,具有良好的控制性能。

五相永磁同步电机改进型无差拍直接转矩和磁链控制

传统无差拍直接转矩磁链控制(DB-DTFC)策略应用于五相永磁同步电机(PMSM)时存在稳态性能差、转矩和磁链耦合、谐波电流大等问题,该文提出一种改进型DB-DTFC策略。首先,为实现转矩和磁链的解耦控制,在两相静止坐标系中对定子电压与转矩和磁链之间的关系进行分析,求解满足控制要求的电压矢量。其次,设计电流和磁链观测器补偿数字控制系统的延时。再次,采用基于4个非零电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,抑制相电流的3次谐波分量。实验结果表明,该策略计算简便,抑制了转矩和磁链脉动,降低了3次谐波电流,提升了控制系统动稳态性能。

基于离散时间无差拍的无轴承异步电动机SVM-DTC系统

针对无轴承异步电动机多变量、非线性和强耦合的特点,提出了一种基于离散时间无差拍的SVM-DTC控制方法。该方法基于定子磁场定向的同步旋转坐标系,通过离散时间无差拍算法得到转矩和磁链的控制电压分量,实现转矩与磁链的动态解耦,解决了转矩环与磁链环的耦合问题。并对离散时间无差拍的SVM-DTC和传统DTC控制系统进行了仿真,结果表明:与传统DTC方法相比,基于离散时间无差拍的SVM-DTC方法可以更好地抑制无轴承异步电动机的转矩、磁链和转子径向位移的脉动,提高了无轴承异步电动机的悬浮性能。最后,采用数字信号处理器TMS320F2812DSP作为控制器对提出的控制方法进行试验研究,结果表明基于离散时间无差拍的SVM-DTC方法可以实现无轴承异步电动机的稳定悬浮。

磁链无差拍控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制

针对开关磁阻电机(SRM)的直接转矩控制(DTC)中滞环容差导致的转矩脉动大、开关频率不恒定的问题,提出了磁链无差拍控制(DB-FC)。通过分析SRM的基本原理,对DB-FC算法的电压控制率进行理论推导,解析获得一个控制周期内能补偿转矩和磁链所需要的电压矢量,使磁链能被定量调节。通过空间电压矢量调制技术合成所需新电压矢量作用于SRM,进而实现在一个采样周期内无差跟踪给定磁链,避免了DTC策略的容差超调现象。以三相12/8极SRM为控制对象,将DB-FC与DTC算法进行仿真分析和实验对比。结果表明,DB-FC实现了转矩脉动的最小化,调速性能与动态响应能力良好,且计算量小、易于实现。

基于无差拍控制的无轴承异步电机DTC系统

针对无轴承异步电机多变量、非线性、强耦合等特点,提出一种基于离散时间无差拍的SVM-DTC控制方法。在定子磁场定向的同步旋转坐标系下,通过离散时间无差拍(DTDB)算法得到转矩和磁链的控制电压分量,实现转矩与磁链控制的动态解耦,解决了转矩环与磁链环的干扰。由定子磁链减去定子漏磁得到悬浮绕组控制所需气隙磁链,简化了悬浮部分磁链观测器,有利于悬浮部分的控制。仿真和实验结果表明,这种改进的DTC算法与传统的DTC算法相比,可以更好地抑制无轴承异步电机的转矩,磁链和转子径向位移的脉动,从而提高了电机的悬浮性能。

基于占空比调制的感应电机直接转矩控制与模型预测转矩控制研究

建立了感应电机直接转矩控制(DTC)系统、模型预测转矩控制(MPTC)系统、基于占空比调制的DTC和MPTC系统仿真模型,并对四种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:控制性能上,基于占空比调制的MPTC>MPTC>基于占空比调制的DTC>DTC。通过转矩无差拍控制对电压矢量占空比优化调制,可有效减小转矩脉动,提高控制性能。

基于定子磁链定向的永磁同步电机无差拍直接转矩和磁通控制策略

为提高传统无差拍直接转矩和磁通控制策略(DB-DTFC)的动态响应稳定性、鲁棒性与计算效率,并降低电磁转矩和定子电流波动,以平面坐标系为基础,推导了基于定子磁链定向的电磁转矩耦合数学模型,提出了改进型DB-DTFC控制策略的基本原理,并基于定子电压坐标系统和扭矩通量坐标系统,设计了一种新型图形分析方法和通用解决方法,并运用试验分析对比了传统DB-DTFC策略和改进型DB-DTFC策略的系统稳定性。试验结果表明,改进型DB-DTFC策略的相电流值、电磁转矩波动均低于传统DB-DTFC策略,且计算执行时间比传统DB-DTFC策略提升了50%,能够有效降低电磁转矩和定子电流波动,提升电机控制计算效率,提高电机动态响应稳定性,增强系统鲁棒性。

面装式永磁同步电机无差拍直接转矩控制

为解决永磁同步电机传统直接转矩控制脉动大、开关频率不恒定,以及现有永磁同步电机无差拍直接转矩控制计算复杂、电压矢量解不唯一的问题,在电压源逆变器受限的情况下,针对表贴式永磁同步电机提出了一种简化无差拍直接转矩控制,计算出的电压矢量由空间电压矢量脉宽调制方法实现,保证逆变器开关频率恒定,该方法计算简单,无需计算二次方程。考虑到控制系统的延时,对电流进行预测计算,同时为提高定子磁链和电磁转矩的计算精度,设计采用观测器方法对定子磁链观测。仿真和实验结果表明,永磁同步电机的转矩和磁链脉动明显减小,动态性能好。

永磁同步电机的改进模型预测直接转矩控制

针对永磁同步电机直接转矩控制(DTC)中存在的转矩脉动和磁链纹波大的问题,提出一种改进的模型预测直接转矩控制方法。在两相静止坐标系下,依据无差拍控制理论计算出使电磁转矩和定子磁链在下一周期达到给定值的期望电压矢量。通过引入虚拟电压矢量将电压矢量空间划分成13个扇区,根据期望电压矢量所在扇区位置选取相应的实际电压矢量,可选取的实际电压矢量由传统的8个电压矢量扩展为14个电压矢量。该方法具有虚拟电压矢量占空比固定、调制简单以及运算次数少的优点。对直接转矩控制、传统的模型预测直接转矩控制以及改进的模型预测直接转矩控制进行仿真对比,结果表明,改进的模型预测控制方法能有效地抑制转矩脉动和磁链纹波,减小定子电流畸变率,提高系统的鲁棒性。