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  • 表贴式永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制系统
    李耀华 周逸凡 赵承辉 秦玉贵 杨启东 任佳越
    2020, 47(1):1-7. DOI: 10.12177/emca.2019.116
    [摘要](138) [HTML](0) [PDF 765.11 K](135)
    摘要:
    建立了基于定子磁链坐标系的表贴式永磁同步电机(SPMSM)下一时刻的磁链和转矩计算简化模型,验证了可以采用简化模型来计算下一时刻的磁链和转矩,从而降低无差拍控制计算复杂程度,提高系统实时性能,并得到实现磁链和转矩无差拍控制的理想输出电压矢量。采用模型预测控制(MPC)选择最接近理想电压矢量的基本电压矢量作为输出电压矢量。仿真验证了所提SPMSM磁链和转矩无差拍控制系统的可行性。为了进一步提高系统实时性能,提出2种无需MPC的基本电压矢量简化选择方法。仿真结果表明所提出的电压矢量简化选择方法控制效果与传统MPC非常接近,但省却了MPC计算,减小了系统计算负担。
    基于模糊控制的动态权重系数表贴式永磁同步电机模型预测转矩控制系统
    李耀华,秦辉,苏锦仕,秦玉贵,周逸凡,赵承辉
    2020, 47(3):1-7. DOI: 10.12177/emca.2019.146
    [摘要](41) [HTML](0) [PDF 866.75 K](41)
    摘要:
    传统永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制(MPTC)未考虑减小开关次数,造成平均开关频率较高。通过将减小开关次数作为表贴式永磁同步电机(SPMSM)MPTC的控制目标之一,设计了开关次数权重系数,提出了一种基于模糊控制的动态权重系数MPTC方法。分析了电机转矩的不同对成本函数开关次数权重系数作用效果的影响,引入模糊控制,根据系统状态信息实时调节成本函数开关次数的权重系数。仿真结果表明,与开关次数权重系数固定的成本函数相比,所提方法进一步降低了平均开关频率,同时抑制了系统转矩脉动与磁链脉动。
    DTC与MPTC自适应切换的表贴式永磁同步电机控制策略
    李耀华 赵承辉 秦玉贵 周逸凡 苏锦仕 秦晖
    2020, 47(2):9-13. DOI: 10.12177/emca.2019.123
    [摘要](75) [HTML](0) [PDF 632.20 K](84)
    摘要:
    针对传统表贴式永磁同步电机(SPMSM)模型预测转矩控制(MPTC)备选电压矢量数目多,计算负担较大等问题,将传统MPTC的7个备选电压矢量精简为1个由开关表输出的电压矢量和1个零电压矢量。仿真结果表明:该控制策略可有效减小转矩脉动和平均开关频率,消除了转速阶跃下的磁链脉动,并将MPTC的运算次数降低到2次或者0次,减少了系统的运算负担。为了进一步提升系统动态特性,提出根据系统状态将直接转矩控制(DTC)与MPTC自适应切换控制的策略。系统处于稳态时,采用基于开关表的MPTC;系统处于动态时,采用DTC。仿真结果表明:该策略结合了MPTC和DTC的优点,在保持控制效果的同时,提高了转矩动态响应,消除了动态下磁链脉动。
    基于电压矢量利用率的永磁同步电机模型预测转矩控制备选电压矢量集合
    李耀华,杨启东,苏锦仕,任佳越,秦玉贵,赵承辉,周逸凡
    2020, 47(4):10-17. DOI: 10.12177/emca.2019.190
    [摘要](32) [HTML](0) [PDF 807.84 K](41)
    摘要:
    传统模型预测控制(MPC)采用电压源逆变器(VSI)生成的全部7个电压矢量作为备选电压矢量集合,造成较大的运算负担。不同条件下,模型预测转矩控制(MPTC)系统对7个电压矢量的实际利用率并不均衡。在考虑定子磁链扇区、磁链和转矩控制信号和转矩角条件下,分析了表贴式永磁同步电机(SPMSM)MPTC系统对7个备选电压矢量的实际利用情况,并基于电压矢量利用率规律,提出了可动态变化的备选电压矢量集合。仿真结果表明与传统备选电压矢量集合相比,所提备选电压矢量集合可在保持控制性能基本相当的同时,减小备选电压矢量个数,有效提高系统实时性能。
    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
    李耀华 秦辉 苏锦仕 杨启东 任佳越 秦玉贵 赵承辉 周逸凡
    2019, 46(9):12-18.
    [摘要](10) [HTML](0) [PDF 789.01 K](26)
    摘要:
    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。
    基于模糊控制的永磁同步电机直接转矩控制
    李耀华 秦玉贵 赵承辉 周逸凡 杨启东 任佳越
    2019, 46(11):13-19, 36.
    [摘要](4) [HTML](0) [PDF 847.70 K](32)
    摘要:
    设计了基于模糊控制的永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)系统,采用模糊控制器取代了传统DTC系统中的磁链和转矩滞环比较器及开关表。仿真结果表明:模糊控制PMSM DTC系统运行良好,可实现四象限运行,与传统开关表相比,可有效减小转矩脉动和平均开关频率。研究了转矩误差论域和零电压矢量对模糊控制性能的影响,并基于转矩角对电压矢量作用的影响规律,提出了考虑转矩角的PMSM模糊直接转矩控制。仿真结果表明:在转矩角较大时,考虑转矩角的PMSM模糊DTC系统可有效减小转矩和磁链脉动,改善控制性能。
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