目的力角特性是永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)运行稳定性的重要特性,是评价电机性能和控制电机的依据。但在低频工况下,PMLSM的力角特性因电枢电阻的影响而存在偏移现象,进而导致利用现有忽略电...目的力角特性是永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)运行稳定性的重要特性,是评价电机性能和控制电机的依据。但在低频工况下,PMLSM的力角特性因电枢电阻的影响而存在偏移现象,进而导致利用现有忽略电枢电阻的力角特性分析计算电机低速运行特性会存在较大的偏差。为此,对PMLSM低频低速下的力角特性偏移原因及其影响规律展开深入研究,并确定力角特性偏移的临界条件。方法首先,建立考虑电枢电阻的PMLSM力角特性的解析模型,分析力角特性产生偏移的原因;其次,基于建立的解析模型,通过峰值推力及其对应的功角研究不同因素对推力特性的影响规律,并建立有限元模型对分析结果进行验证。然后,利用解析法确定PMLSM力角特性产生偏移的临界条件,即当力角偏移系数k(k=X_(t)/R_(a))≥11.43可以近似认为峰值推力对应的功角等于90°,可以忽略力角偏移现象;最后,搭建PMLSM样机测试平台,将有限元结果、实验结果与理论分析进行比较,验证推力特性曲线产生偏移的原因和临界条件。结果研究发现,与常用的忽略电枢电阻的力角特性相比,PMLSM力角特性向左偏移。力角特性偏移现象会导致两方面的影响,一是导致推力和电枢电流的关系不单调,出现小负载的电流比大负载的还要大的现象,二是低频运行时峰值推力减小,因此低频时不能保持恒推力运行。结论研究结果对PMLSM的设计和精确控制具有重要的参考价值。展开更多
针对永磁同步电机下桥臂电流采样拓扑的无位置传感器控制系统,在低载波运行时受数字延时影响易导致位置估计精度低、电流纹波增大、稳定性差等问题,提出一种半周期计算、单采样双更新的空间矢量脉宽调制方法,有效减少系统数字延时。该...针对永磁同步电机下桥臂电流采样拓扑的无位置传感器控制系统,在低载波运行时受数字延时影响易导致位置估计精度低、电流纹波增大、稳定性差等问题,提出一种半周期计算、单采样双更新的空间矢量脉宽调制方法,有效减少系统数字延时。该方法在每个脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulation,PWM)的载波过零处采样一次电流,并在采样结束后的半周期内完成目标电压矢量计算。考虑数字延时中电机转过的角度,将目标电压矢量在下一个PWM周期的前、后半周期输出,并分别补偿0.75 T s和1.25 T s等效延时(T s为PWM周期时间),以减小目标电压矢量与实际输出电压矢量之间的误差。将新方法应用于采用模型参考自适应速度观测器的永磁同步电机无位置传感器控制系统中,实验结果表明该方法位置估计精度高、电流纹波小,且可以稳定运行于额定负载、载波比为4.0的工况。展开更多
为了实现永磁同步直线电机PMSLM(permanent magnet synchronous linear motor)高精度的多电气参数在线辨识,提出了一种基于双模型的递推最小二乘电气参数在线辨识算法。首先,根据电机的dq轴电压方程分别建立了辨识定子电阻、永磁体磁链...为了实现永磁同步直线电机PMSLM(permanent magnet synchronous linear motor)高精度的多电气参数在线辨识,提出了一种基于双模型的递推最小二乘电气参数在线辨识算法。首先,根据电机的dq轴电压方程分别建立了辨识定子电阻、永磁体磁链的模型1和辨识q轴电感、d轴电感的模型2,并将2个辨识模型循环结合。其次,基于上述双模型结构,采用递推最小二乘算法实现电气参数在线辨识,并针对PMSLM运行时存在大量动态过程的特性,提出一种具有饱和特性的分段变遗忘因子;然后,对功率开关非理想因素导致的误差电压进行补偿,进一步提高了辨识的精准度;最后,仿真和实验结果证明了该辨识算法的有效性,且具有收敛速度快、辨识结果精度高、多工况适用等优点。展开更多
针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题,提出一种改进型模型预测电流控制.首先,改进六相两电平逆变器,降低零矢量共模电压幅值;其次,选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量...针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题,提出一种改进型模型预测电流控制.首先,改进六相两电平逆变器,降低零矢量共模电压幅值;其次,选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量,简化价值函数的同时减小共模电压和电流谐波含量;再次,通过计算参考电压矢量直接选择最优电压矢量以减少寻优次数,并引入占空比控制提升电机控制精度,改善电机稳态性能.最后,仿真对比传统模型预测电流控制、RCMV(Reduced Common Mode Voltage)-1、RCMV-2和所提控制方法.结果表明,所提控制方法在减小共模电压的同时,降低了转矩脉动和谐波电流,且较RCMV-2方法开关频率明显降低;此外,寻优代码执行时间相较于RCMV-1和RCMV-2分别降低了约91%和65%,减小了计算量.展开更多
该文针对多源时变干扰影响的双三相永磁同步电机系统,研究其基波平面内的调速控制问题和谐波平面内的谐波电流抑制问题。首先,在基波平面采用非串级控制结构,通过构造广义比例积分观测器(generalized proportional integral observer,GP...该文针对多源时变干扰影响的双三相永磁同步电机系统,研究其基波平面内的调速控制问题和谐波平面内的谐波电流抑制问题。首先,在基波平面采用非串级控制结构,通过构造广义比例积分观测器(generalized proportional integral observer,GPIO)估计转速环的多源快变干扰;然后,针对q轴电流的过流保护问题,在传统比例微分反馈控制器的基础上利用障碍函数设计思想,结合干扰估计信息,得到基于GPIO的电流约束复合控制器;其次,在谐波平面,通过设计2个GPIO精准估计电流环的多源快变干扰,并与比例反馈控制器结合形成复合控制器来抑制2个电流环中的谐波电流。最后,给出严谨的稳定性分析,并通过对比实验验证所提方法的有效性。展开更多
文摘目的力角特性是永磁直线同步电机(permanent magnet linear synchronous motor,PMLSM)运行稳定性的重要特性,是评价电机性能和控制电机的依据。但在低频工况下,PMLSM的力角特性因电枢电阻的影响而存在偏移现象,进而导致利用现有忽略电枢电阻的力角特性分析计算电机低速运行特性会存在较大的偏差。为此,对PMLSM低频低速下的力角特性偏移原因及其影响规律展开深入研究,并确定力角特性偏移的临界条件。方法首先,建立考虑电枢电阻的PMLSM力角特性的解析模型,分析力角特性产生偏移的原因;其次,基于建立的解析模型,通过峰值推力及其对应的功角研究不同因素对推力特性的影响规律,并建立有限元模型对分析结果进行验证。然后,利用解析法确定PMLSM力角特性产生偏移的临界条件,即当力角偏移系数k(k=X_(t)/R_(a))≥11.43可以近似认为峰值推力对应的功角等于90°,可以忽略力角偏移现象;最后,搭建PMLSM样机测试平台,将有限元结果、实验结果与理论分析进行比较,验证推力特性曲线产生偏移的原因和临界条件。结果研究发现,与常用的忽略电枢电阻的力角特性相比,PMLSM力角特性向左偏移。力角特性偏移现象会导致两方面的影响,一是导致推力和电枢电流的关系不单调,出现小负载的电流比大负载的还要大的现象,二是低频运行时峰值推力减小,因此低频时不能保持恒推力运行。结论研究结果对PMLSM的设计和精确控制具有重要的参考价值。
文摘针对永磁同步电机下桥臂电流采样拓扑的无位置传感器控制系统,在低载波运行时受数字延时影响易导致位置估计精度低、电流纹波增大、稳定性差等问题,提出一种半周期计算、单采样双更新的空间矢量脉宽调制方法,有效减少系统数字延时。该方法在每个脉冲宽度调制(Pulse-Width Modulation,PWM)的载波过零处采样一次电流,并在采样结束后的半周期内完成目标电压矢量计算。考虑数字延时中电机转过的角度,将目标电压矢量在下一个PWM周期的前、后半周期输出,并分别补偿0.75 T s和1.25 T s等效延时(T s为PWM周期时间),以减小目标电压矢量与实际输出电压矢量之间的误差。将新方法应用于采用模型参考自适应速度观测器的永磁同步电机无位置传感器控制系统中,实验结果表明该方法位置估计精度高、电流纹波小,且可以稳定运行于额定负载、载波比为4.0的工况。
文摘为了实现永磁同步直线电机PMSLM(permanent magnet synchronous linear motor)高精度的多电气参数在线辨识,提出了一种基于双模型的递推最小二乘电气参数在线辨识算法。首先,根据电机的dq轴电压方程分别建立了辨识定子电阻、永磁体磁链的模型1和辨识q轴电感、d轴电感的模型2,并将2个辨识模型循环结合。其次,基于上述双模型结构,采用递推最小二乘算法实现电气参数在线辨识,并针对PMSLM运行时存在大量动态过程的特性,提出一种具有饱和特性的分段变遗忘因子;然后,对功率开关非理想因素导致的误差电压进行补偿,进一步提高了辨识的精准度;最后,仿真和实验结果证明了该辨识算法的有效性,且具有收敛速度快、辨识结果精度高、多工况适用等优点。
文摘针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题,提出一种改进型模型预测电流控制.首先,改进六相两电平逆变器,降低零矢量共模电压幅值;其次,选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量,简化价值函数的同时减小共模电压和电流谐波含量;再次,通过计算参考电压矢量直接选择最优电压矢量以减少寻优次数,并引入占空比控制提升电机控制精度,改善电机稳态性能.最后,仿真对比传统模型预测电流控制、RCMV(Reduced Common Mode Voltage)-1、RCMV-2和所提控制方法.结果表明,所提控制方法在减小共模电压的同时,降低了转矩脉动和谐波电流,且较RCMV-2方法开关频率明显降低;此外,寻优代码执行时间相较于RCMV-1和RCMV-2分别降低了约91%和65%,减小了计算量.
文摘该文针对多源时变干扰影响的双三相永磁同步电机系统,研究其基波平面内的调速控制问题和谐波平面内的谐波电流抑制问题。首先,在基波平面采用非串级控制结构,通过构造广义比例积分观测器(generalized proportional integral observer,GPIO)估计转速环的多源快变干扰;然后,针对q轴电流的过流保护问题,在传统比例微分反馈控制器的基础上利用障碍函数设计思想,结合干扰估计信息,得到基于GPIO的电流约束复合控制器;其次,在谐波平面,通过设计2个GPIO精准估计电流环的多源快变干扰,并与比例反馈控制器结合形成复合控制器来抑制2个电流环中的谐波电流。最后,给出严谨的稳定性分析,并通过对比实验验证所提方法的有效性。
