一种并行选择电压矢量组合的永磁同步电机直接模型预测转矩控制方法

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作者 许宇豪 乔社娟 +2 位作者 肖海峰 高文 马昭 《西安航空学院学报》 2024年第5期46-51,共6页

为了实现双电压矢量在整个控制周期内的全局最优性能。提出一种并行选择电压矢量组合的永磁同步电机直接模型预测转矩控制方法,所提方法采用并行模式选择电压矢量,以确保电压矢量组合的最优性和作用时间的有效性。首先,根据永磁同步电... 为了实现双电压矢量在整个控制周期内的全局最优性能。提出一种并行选择电压矢量组合的永磁同步电机直接模型预测转矩控制方法,所提方法采用并行模式选择电压矢量,以确保电压矢量组合的最优性和作用时间的有效性。首先,根据永磁同步电机数学模型,采用前向欧拉法推导静止坐标系下的预测模型并给出成本函数;其次,基于无差拍控制原理,从参考定子磁链中获得参考电压矢量,定位其所在的扇区,确定候选电压矢量及其组合方式;最后,通过划分扇区的子区域,在不使用权重系数的情况下直接获得最优电压矢量组合。实验结果表明,所提方法电流纹波小、响应速度快、执行时间短。研究结果为级联控制方式保证电压矢量组合的全局最优性提供方法。 展开更多

关键词 直接模型预测转矩控制 永磁同步电机 电压矢量 成本函数

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优化转矩开关表的异步电机模型预测转矩控制 被引量：5

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作者 向超群 欧阳泽铿 +2 位作者 张璐琳 李卓鑫 成庶 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3328-3336,共9页

模型预测转矩控制(MPTC)采用实时在线计算的方式确保预施加的电压矢量为最优矢量,但是其代价函数的计算量也随着电平数的增加成倍增加。为了减小计算量,提升转矩控制性能,提出一种基于优化转矩开关表的MPTC方法。对占空比控制时双电压... 模型预测转矩控制(MPTC)采用实时在线计算的方式确保预施加的电压矢量为最优矢量,但是其代价函数的计算量也随着电平数的增加成倍增加。为了减小计算量,提升转矩控制性能,提出一种基于优化转矩开关表的MPTC方法。对占空比控制时双电压矢量对转矩和磁链的综合作用进行分析,在此基础上进行扇区划分,建立优化转矩开关表,通过计算定子磁链所在扇区,根据转矩控制要求,从优化开关表选择电压矢量。提出的方法与传统MPTC相比,在一个控制周期内只需计算3次代价函数值,并且使用2个矢量合成参考矢量,既减少了代价函数的计算量,也提升了系统的稳态性能。仿真和实验结果证明,同等速度和负载条件下,采用本方法,不仅能减小计算量,还能减小转矩脉动和谐波含量。 展开更多

关键词 模型预测转矩控制 开关表 高计算效率

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基于ESO的PMSM驱动系统单相电流传感器模型预测转矩控制 被引量：3

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作者 滕青芳 崔宏伟 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期129-138,共10页

针对仅有一相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)系统,采用扩张状态观测器(ESO)技术构造观测器,以实现对其他两相电流和时变定子电阻的快速准确估计;为增强系统鲁棒性,设计改进滑模(SM)转速调节器;为减小转矩和磁链脉动,给出系统有限集... 针对仅有一相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)系统,采用扩张状态观测器(ESO)技术构造观测器,以实现对其他两相电流和时变定子电阻的快速准确估计;为增强系统鲁棒性,设计改进滑模(SM)转速调节器;为减小转矩和磁链脉动,给出系统有限集-模型预测转矩(FS-MPTC)设计方法。所设计基于ESO的SM-MPTC策略能够使仅有一相电流传感器的PMSM系统可靠稳定运行,具有满意的动态性能和较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提方法的正确性和可行性。 展开更多

关键词 有限集-模型预测转矩控制 PMSM 滑模控制 扩张状态观测器 电流传感器

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改进的永磁同步电机双矢量模型预测转矩控制 被引量：5

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作者 沈攀 谷鑫 +2 位作者 李新旻 张国政 王志强 《新型工业化》 2019年第1期1-7,共7页

为了消除传统模型预测转矩控制(MPTC)中的权重因子,减少控制算法计算量,提高永磁同步电机转矩和磁链的控制性能,本文提出了一种改进的双矢量MPTC控制策略。基于无差拍直接转矩和磁链控制,预测下一个周期的参考电压矢量,根据参考电压矢... 为了消除传统模型预测转矩控制(MPTC)中的权重因子,减少控制算法计算量,提高永磁同步电机转矩和磁链的控制性能,本文提出了一种改进的双矢量MPTC控制策略。基于无差拍直接转矩和磁链控制,预测下一个周期的参考电压矢量,根据参考电压矢量所在扇区选择最优矢量,取代了传统MPTC基于转矩和磁链误差的评价函数,进而消除了传统MPTC中由于转矩和磁链量纲不同而产生的权重因子。此外,在一个控制周期内分别由最优矢量和零矢量先后作用,基于电压矢量距离最小化的原理确定所选电压矢量的持续时间。仿真和实验结果验证了所提出方法的有效性。 展开更多

关键词 模型预测转矩控制 永磁同步电机 参考矢量 双矢量

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船舶永磁同步电机模型预测转矩控制 被引量：4

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作者 胡云飞 高岚 +1 位作者 徐合力 朱师伦 《中国航海》 CSCD 北大核心 2019年第2期27-31,共5页

针对电力推进船舶的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)控制问题,基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Fiter, EKF)技术,提出一种改良的无速度传感器模型预测转矩控制(Model Predictive Torqne Control, MPTC)策... 针对电力推进船舶的永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor, PMSM)控制问题,基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Fiter, EKF)技术,提出一种改良的无速度传感器模型预测转矩控制(Model Predictive Torqne Control, MPTC)策略。采用EKF方法观测电机转速,以改善船舶推进电机的估计精度并提高控制系统的鲁棒性;采用改良的模型预测控制策略,可实现最优电压矢量输出,减小转矩、磁链波纹和控制器计算量,同时能够提高推进电机的控制性能。仿真结果表明:EKF具有很强的抗干扰性且可精确地估算出电机角度,MPTC与直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)相比,具有更低的转矩脉动和电磁脉动,可提高船舶电力推进的控制性能。 展开更多

关键词 模型预测转矩控制 永磁同步电机 扩展卡尔曼滤波器

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基于虚拟电压矢量模型预测转矩的船舶推进电机控制研究

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作者 张聪 周永健 +3 位作者 黄健 殷紫栋 欧阳武 周新聪 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第7期98-105,共8页

针对船舶电力推进系统中六相永磁同步电机所采用传统直接转矩控制技术(DTC)仅采用最外围电压大矢量,会产生较大谐波电流并导致转矩波动大的问题,提出基于虚拟电压矢量合成的模型预测转矩控制策略(V-MPTC),利用α-β子空间中同向的大矢... 针对船舶电力推进系统中六相永磁同步电机所采用传统直接转矩控制技术(DTC)仅采用最外围电压大矢量,会产生较大谐波电流并导致转矩波动大的问题,提出基于虚拟电压矢量合成的模型预测转矩控制策略(V-MPTC),利用α-β子空间中同向的大矢量和中矢量与z_(1)-z_(2)子空间中反向的小矢量和中矢量恰好对应原理,通过适当地调节一个PWM周期内大矢量和中矢量的占空比,可以使z_(1)-z_(2)子空间中的合成电压矢量幅值为0,实现对电机谐波电流和转矩脉动的抑制。同时为了便于硬件系统实现,进行电压矢量中心化以及采取提前2步的预测方法。仿真结果表明,采用V-MPTC控制策略使系统响应速度有所提高,启动转速超调降低,转矩脉动从0.15 N·m降至0.04 N·m,谐波畸变率从68.92%降至10.85%,验证了该方法在船舶电力推进系统中可提高其控制性能。 展开更多

关键词 船舶电力推进 模型预测转矩控制 谐波电流抑制 电压矢量

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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 被引量：3

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作者 杨亚 朱强 徐杰 《西安工程大学学报》 CAS 2024年第1期16-23,共8页

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... 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。 展开更多

关键词 风能转换系统 永磁同步发电机(PMSG) 模型预测转矩控制(MPTC) 自抗扰控制(ADRC) 参数补偿

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三相八开关容错逆变器驱动PMSM系统模型预测直接转矩控制 被引量：6

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作者 张斌 杨来宝 +2 位作者 刘鑫 许伟奇 汶雪 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期1076-1084,共9页

针对三相八开关容错逆变器的PMSM驱动系统,提出模型预测转矩控制(MPTC)策略,并根据驱动系统的运行模式建立数学模型。取值设计复杂性和定子电流总谐波失真(THD)值的降低可利用改进型的MPTC策略来实现,且该策略还可减少磁链以及转矩脉动... 针对三相八开关容错逆变器的PMSM驱动系统,提出模型预测转矩控制(MPTC)策略,并根据驱动系统的运行模式建立数学模型。取值设计复杂性和定子电流总谐波失真(THD)值的降低可利用改进型的MPTC策略来实现,且该策略还可减少磁链以及转矩脉动。利用电流反馈特性的容错控制可有效抑制直流侧母线电容分压不均衡的问题。通过仿真结果可知,该方法不仅具有良好的动态性能、较强的抗干扰性以及鲁棒性,还能降低其开关的损耗和定子电流的总谐波失真值,从而保证系统的可靠性和稳定性。 展开更多

关键词 永磁同步电机 电流反馈特性 模型预测转矩控制 三相八开关容错逆变器

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结温导向的牵引变流器寿命优化控制

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作者 向超群 杜京润 +2 位作者 陈春阳 李佳怡 成庶 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期45-56,共12页

结温是影响绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命的主要因素。为了提高地铁两电平牵引变流器寿命,提出一种降低结温的异步牵引电机双矢量模型预测转矩控制(DVMPTC)策略。将传统DVMPTC的第二个电压矢量选择范围缩小在与第一个电压矢量不切换或... 结温是影响绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命的主要因素。为了提高地铁两电平牵引变流器寿命,提出一种降低结温的异步牵引电机双矢量模型预测转矩控制(DVMPTC)策略。将传统DVMPTC的第二个电压矢量选择范围缩小在与第一个电压矢量不切换或仅切换一次的范围,降低IGBT开关损耗的同时减小系统计算量;在代价函数中约束IGBT及其反并联二极管的损耗,动态加入损耗因子,并赋予权重系数,使得最优矢量的选择兼顾控制性能与降低损耗。通过仿真分析,本文所提方法相较于传统基于分段调制算法的直接转矩控制策略,降低了结温及其波动,提高了牵引变流器寿命。 展开更多

关键词 两电平牵引变流器 IGBT模块结温 双矢量模型预测转矩控制 损耗因子 牵引变流器寿命

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一种NPC三电平逆变器驱动PMSM的FCS-MPTC改进策略

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作者 刘川泽 李彦哲 郭小嘉 《兰州交通大学学报》 CAS 2021年第4期65-71,共7页

针对三电平逆变器驱动永磁同步电机系统的计算量大、中点电压不平衡问题,提出一种中点钳位型三电平逆变器驱动永磁同步电机的有限集模型预测转矩控制改进策略.首先通过电磁转矩与定子磁链的无差拍方法,直接估算单个控制周期内所需电压矢... 针对三电平逆变器驱动永磁同步电机系统的计算量大、中点电压不平衡问题,提出一种中点钳位型三电平逆变器驱动永磁同步电机的有限集模型预测转矩控制改进策略.首先通过电磁转矩与定子磁链的无差拍方法,直接估算单个控制周期内所需电压矢量,避免有限集模型预测转矩控制算法对所有27个基本电压矢量的遍历寻优,然后通过对扇区细分优化矢量的选取,将电压矢量所在扇区的控制集元素数量降低至5个,进而减少系统运算量;最后在目标函数中引入中点电压约束,以实现中点电压平衡控制,同时采用磁链和转矩误差率评估代替传统的误差评估,消除权重系数,降低系统复杂性.仿真结果表明,提出的改进策略能有效降低有限集模型预测转矩控制算法计算量,实现对磁链、电磁转矩和中点电位的协同控制,且动静态性能良好. 展开更多

关键词 三电平逆变器 永磁同步电机 中点电压平衡 扇区细分 有限集模型预测转矩控制

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NPC三电平容错逆变器异步电机驱动系统FCS-MPTC 被引量：5

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作者 张磊 王思明 梁运华 《铁道科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期207-214,共8页

针对异步电机(IM)驱动系统中NPC型三电平逆变器的某桥臂故障问题,提出一种三相八开关容错逆变器(TPESFTI)控制策略。通过搭建拓扑结构和输出电压模型发现TPESFTI存在直流侧电容电压不平衡的问题,基于此又提出由于延迟补偿的有限控制集... 针对异步电机(IM)驱动系统中NPC型三电平逆变器的某桥臂故障问题,提出一种三相八开关容错逆变器(TPESFTI)控制策略。通过搭建拓扑结构和输出电压模型发现TPESFTI存在直流侧电容电压不平衡的问题,基于此又提出由于延迟补偿的有限控制集模型预测直接转矩控制(FCS-MPTC)策略。FCS-MPTC策略能够利用其目标函数的非线性约束项来抑制母线电容分压不均衡、同时考虑模型控制的运算量和系统迟延等不利影响。通过进行仿真验证,研究结果表明:该控制策略能够确保系统稳定可靠运行,具有良好的动态性能,且有效地抑制母线电容分压不均对系统的影响,验证所提控制策略的可靠和有效性。 展开更多

关键词 三相八开关容错逆变器 有限控制集模型预测直接转矩控制 逆变器故障 不平衡电压 异步电机

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