Performance Comparison of Field-oriented Control,Direct Torque Control,and Model-predictive Control for SynRMs

Simulation studies of three synchronous reluctance motor(SynRM)control strategies are presented:field-oriented control(FOC),direct torque control(DTC),and finite-set model-predictive control(FS-MPC).FOC uses linear controllers and pulse-width modulation to control the fundamental components of the load voltages vectors.In contrast,DTC and FS-MPC are nonlinear strategies wherein the voltage vectors are directly generated in the absence of a modulator.Theoretical operating principles and control structures of these control strategies are presented.Moreover,a comparative analysis of the static and dynamic performance of the control strategies is conducted using Matlab/Simulink to identify their advantages and limitations.It is confirmed that each of the control strategies has merits and that all three of them satisfy the requirements of modern high-performance drives.

异步电机模型预测直接转矩控制

传统直接转矩控制不仅计算复杂而且对参数依赖大,导致系统控制延时,严重阻碍系统应用。为克服上述难点,提出一种带延时补偿的模型预测直接转矩控制方法,对定子磁链和转矩进行预测,并结合拉格朗日外推法,得到具有延时补偿的控制策略。基于三相异步电机数学模型,以定子磁链和转矩误差为目标函数,通过在线评估开关矢量对电机的作用效果,最终选择使目标函数最小的最优电压矢量。该算法能够有效降低转矩和磁链脉动,减小电流谐波畸变,并且系统结构简单,动态响应较快,解决了传统方法中存在的延时问题。仿真验证了所提方法的有效性。

基于双滑模估计的主从结构共轴双电机模型预测直接转矩控制无速度传感器控制策略

该文以典型的主传动刚性连接共轴双电机为对象,针对双电机主从结构下的高性能控制进行研究,提出一种基于双滑模估计的共轴双电机主从结构无速度传感器模型预测直接转矩控制(MPDTC)策略,在优化双电机转矩动、稳态均衡性能的基础上进行无速度传感器控制,提高系统整体的容错性能。该策略在MPDTC的基础上引入二步反馈补偿预测以提高系统动态性能,并且进一步减小主,从转矩差,同时在传统滑模观测器的基础上设计带随速因子的Sigmoid函数进行单电机转速与转子位置辨识,并结合MPDTC进一步设计基于双滑模估计的共轴电机速度观测器。将仿真结果与多种控制方法进行叠加比较,并在主传动实验平台上进行实验验证,结果表明所提出的主从控制改进策略能进一步抑制稳态转矩脉振和主从电机转矩差,同时能对速度、负载阶跃下的转速进行良好跟踪,尤其是故障下的无速度控制性能良好。

基于模型预测电动汽车异步电机直接转矩控制

针对异步电机传统定子磁场定向控制在电动汽车应用领域中会出现超调大、快速响应性不足和PI参数调整繁琐等问题,通过对异步电机数学模型离散化处理,采用一种模型预测直接转矩控制算法(MPDTC)。建立电动汽车动力学模型,在平地启动和爬坡运行工况下验证该算法的控制效果,结果表明:传统定子磁场定向控制算法出现的问题均得到改善,且MPDTC控制算法在电动汽车领域具有潜在使用价值。