一种表面式永磁同步电机有限状态集模型预测直接转矩控制 被引量：37

1

作者 李耀华 刘洋 孟祥臻 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期33-43,共11页

针对常规有限状态集模型预测直接转矩控制成本函数需要设计磁链和转矩控制权重系数的问题,设计了将磁链和转矩控制转换为相对误差率控制的成本函数,从而消除了权重系数。建立了基于定子磁链坐标系的表面式永磁同步电机预测模型,并以逆... 针对常规有限状态集模型预测直接转矩控制成本函数需要设计磁链和转矩控制权重系数的问题,设计了将磁链和转矩控制转换为相对误差率控制的成本函数,从而消除了权重系数。建立了基于定子磁链坐标系的表面式永磁同步电机预测模型,并以逆变器生成的7个基本电压矢量作为备选电压矢量,仿真验证了提出成本函数的可行性。仿真发现:由于受备选电压矢量自身限制,转矩动态变化下,磁链会出现较大的波动。基于电压矢量作用规律,给出了可同时满足转矩和磁链控制要求的备选电压矢量集合。仿真结果表明:该电压矢量集合可有效抑制动态下的磁链波动。为了提高模型预测控制的实时性,对备选电压矢量数目和预测控制模型进行了简化,并基于STC89C51单片机平台,实验对比了不同备选电压矢量集合和预测模型预测控制的运算时间和运算结果。仿真和实验结果表明了采用精简的备选电压矢量集合和简化模型可在控制性能基本不变的前提下,有效减小运算负担,提高系统实时性。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 直接转矩控制 模型预测控制 备选电压矢量 预测模型 运算负担

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表面式永磁同步电机模型预测直接转矩控制备选电压矢量集合研究 被引量：19

2

作者 李耀华 杨启东 +1 位作者 刘洋 任佳越 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第10期87-99,共13页

针对传统永磁同步电机模型预测直接转矩控制在转子旋转坐标系计算电流和磁链,需要转子坐标旋转变化,且以逆变器生成的全部电压矢量作为备选电压矢量集合,计算负担影响较大,提出了定子磁链坐标系下的表面式永磁同步电机模型预测控制直接... 针对传统永磁同步电机模型预测直接转矩控制在转子旋转坐标系计算电流和磁链,需要转子坐标旋转变化,且以逆变器生成的全部电压矢量作为备选电压矢量集合,计算负担影响较大,提出了定子磁链坐标系下的表面式永磁同步电机模型预测控制直接转矩预测,通过定子磁链扇区及磁链和转矩增减控制判断,精简备选电压矢量集合。仿真对比不同备选电压矢量集合控制下,表面式永磁同步电机模型预测控制直接转矩预测的控制性能,并基于STC89C51单片机平台,实验对比不同备选电压矢量集合下模型预测控制的运算时间。综合考虑不同备选电压矢量集合下表面式永磁同步电机模型预测控制直接转矩预测系统的控制性能和计算负担,给出了一种较为理想的备选电压矢量集合。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 直接转矩控制 模型预测控制 备选电压矢量集合 开关表 计算负担

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表面式永磁同步电机无源非奇异快速终端滑模控制 被引量：21

3

作者 侯利民 王巍 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第11期45-52,共8页

考虑逆变器非线性因素对调速系统的影响,从能量和鲁棒性的角度研究了表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统。首先推导了包含逆变器的SPMSM系统统一端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)数学模型,基于能量成形方法和PCHD原理,设计了SPMSM调速系统... 考虑逆变器非线性因素对调速系统的影响,从能量和鲁棒性的角度研究了表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统。首先推导了包含逆变器的SPMSM系统统一端口受控耗散哈密顿系统(PCHD)数学模型,基于能量成形方法和PCHD原理,设计了SPMSM调速系统的无源控制器,简化了控制算法,保证了系统全局稳定,逆变器非线性扰动由扩张状态观测器进行补偿。针对速度外环响应速度慢、鲁棒性差的问题设计了非奇异快速终端滑模速度控制器并得到q轴期望的电流。仿真和实验结果表明,所提控制方法使转速跟踪速度快、鲁棒性强,提高了整个系统的动静态性能。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 无源控制 非奇异快速终端滑模 扩张状态观测器

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表面式永磁同步电机直接转矩控制系统简化预测控制策略 被引量：32

4

作者 李耀华 师浩浩 孟祥臻 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期96-103,共8页

针对基于开关表控制的表面式永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统转矩脉动大的缺陷,建立电压矢量相角为控制变量的预测控制。该方法通过计算下一时刻的定子磁链幅值和转矩得到关于磁链和转矩误差的成本函数,并选择令成本函数最小的电压... 针对基于开关表控制的表面式永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制系统转矩脉动大的缺陷,建立电压矢量相角为控制变量的预测控制。该方法通过计算下一时刻的定子磁链幅值和转矩得到关于磁链和转矩误差的成本函数,并选择令成本函数最小的电压矢量作为施加电压矢量,但其对定子磁链幅值和转矩的预测计算较为复杂,运算负担大,运算耗时长。提出一种简化的定子磁链幅值和转矩预测计算方法,计算简化方法与传统计算方法的相对误差率,证明了简化方法的可行性。仿真结果表明:传统预测控制和简化预测控制均可实现表面式永磁同步电机直接转矩控制系统对磁链和转矩的控制,控制效果良好,两者控制效果相当。基于MK60DN512ZVLQ10单片机平台对传统及简化计算公式进行计算耗时和计算精度实验,实验结果表明简化计算公式可明显减少计算用时,且计算精度保持不变。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 直接转矩控制 预测控制 转矩脉动 磁链脉动

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新型不对称初级齿表面插入式永磁直线同步电机研究

5

作者 王林森 郑梦飞 +1 位作者 李焱鑫 卢琴芬 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第8期3185-3194,I0027,共11页

表面插入式永磁直线同步电机(surface-inset permanent magnet linear synchronous motor,SIPMLSM)采用全齿绕端部非重叠的初级绕组和永磁体插入式的次级结构,不均匀气隙使交轴电感(Lq)增大,提升了凸极率(Lq/Ld),从而提升磁阻推力和推... 表面插入式永磁直线同步电机(surface-inset permanent magnet linear synchronous motor,SIPMLSM)采用全齿绕端部非重叠的初级绕组和永磁体插入式的次级结构,不均匀气隙使交轴电感(Lq)增大,提升了凸极率(Lq/Ld),从而提升磁阻推力和推力密度。针对一个12槽16极SIPMLSM,首先,建立边端力和齿槽力分离的有限元模型。其次,分别分析初级齿尖和边端辅助齿对齿槽力和边端力的敏感度,确定优化变量及取值范围,同时以推力波动和推力密度为优化目标,采用多目标遗传算法进行全局优化,得出不对称齿尖结构的优化方案。最后,制作样机并通过实验测得空载反电势、定位力与推力波动和堵动状态下的温度,与有限元结果进行对比,验证设计的有效性。 展开更多

关键词 表面插入式永磁直线同步电机 不对称齿 推力密度 推力波动抑制 多目标遗传算法 定位力分离

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表面式永磁直线同步电机初始位置检测方法 被引量：9

6

作者 陆华才 徐月同 +1 位作者 杨伟民 陈子辰 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期835-838,共4页

由于表面式永磁直线同步电机没有凸极性,当无位置传感器控制时,检测动子初始位置非常困难.利用绕组电感饱和效应,即由于磁路饱和引起的电感随动子位置角变化的规律,检测表面式永磁直线同步电机动子的初始位置.给电机施加相同幅值、不同... 由于表面式永磁直线同步电机没有凸极性,当无位置传感器控制时,检测动子初始位置非常困难.利用绕组电感饱和效应,即由于磁路饱和引起的电感随动子位置角变化的规律,检测表面式永磁直线同步电机动子的初始位置.给电机施加相同幅值、不同相位的电压矢量,考虑绕组电感饱和效应,当电压矢量相位和动子位置一致时,直轴电流响应最大.通过观测直轴电流响应的最大值,即可估计电机初始位置.这种估计方法不受电机参数的影响,也无须增加任何硬件.实验表明,给电机注入可控的电压矢量,利用绕组电感饱和效应,可以估计出动子初始位置,估计精度能够满足永磁直线同步电机平稳启动的要求. 展开更多

关键词 表面式永磁直线同步电机 饱和效应 初始位置

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表面贴装式永磁同步电机弱磁控制策略的研究 被引量：11

7

作者 唐朝晖 丁强 +1 位作者 喻寿益 桂卫华 《控制工程》 CSCD 北大核心 2011年第3期384-387,共4页

研究表面贴装式永磁同步电机的弱磁控制策略,提出了一种修正电流设定值的方法。该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算。电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输... 研究表面贴装式永磁同步电机的弱磁控制策略,提出了一种修正电流设定值的方法。该方法由两部分组成:弱磁区域的确定和设定电流修正值的计算。电机运行所在的弱磁区域由恒转矩曲线方向和电流调节器输出电压递减方向之间的夹角来确定,输出电压的递减方向信息通过梯度下降法计算得到。设定电流修正值的大小根据该弱磁区域内转矩、电压变化量的方向信息和电流调节器输出电压与电压设定值的差值来确定。通过实验验证了该控制策略的正确性和可行性,并且具有控制精度高、响应速度快、鲁棒性好等优点。 展开更多

关键词 表面贴装式永磁同步电机 弱磁控制 电流设定值 梯度下降法

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永磁同步电机滑模变结构鲁棒控制 被引量：33

8

作者 崔家瑞 高江峰 +1 位作者 张波 李擎 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第5期84-89,共6页

为了克服常规PID速度控制器的缺点,有效抑制状态变量的超调问题,加快转子的收敛速度,增强系统的抗干扰性,提出了一种用于表面式永磁同步电动机的上下界滑模变结构速度控制器。与常规PID速度控制器不同,该控制器将速度误差与系统状态量... 为了克服常规PID速度控制器的缺点,有效抑制状态变量的超调问题,加快转子的收敛速度,增强系统的抗干扰性,提出了一种用于表面式永磁同步电动机的上下界滑模变结构速度控制器。与常规PID速度控制器不同,该控制器将速度误差与系统状态量的变化相关联,通过预设负载转矩的上下界值来实时改进滑模控制率。该控制器可取代常规PID控制器应用于永磁同步电动机矢量调速系统中。仿真和实验结果表明,基于上下界的滑模变结构控制器能够有效地提高系统的静态、动态特性与鲁棒性。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 上下界 控制器 滑模变结构

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永磁同步电机调速系统H_∞鲁棒控制 被引量：24

9

作者 侯利民 申鹤松 +1 位作者 阎馨 刘宇 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1478-1487,共10页

针对表面式永磁同步电机调速系统易受参数摄动和负载扰动等不确定性因素的影响问题,在传统矢量控制方案基础上提出了H_∞鲁棒控制策略。首先,在系统状态空间表达式误差模型下,考虑扰动因素设计了基于哈密顿-雅可比不等式的H_∞鲁棒电流... 针对表面式永磁同步电机调速系统易受参数摄动和负载扰动等不确定性因素的影响问题,在传统矢量控制方案基础上提出了H_∞鲁棒控制策略。首先,在系统状态空间表达式误差模型下,考虑扰动因素设计了基于哈密顿-雅可比不等式的H_∞鲁棒电流控制器,实现了电流控制的鲁棒性;其次,在运动方程扩展状态空间表达式下,设计了基于线性矩阵不等式的H_∞状态反馈控制器增益型H_∞滑模面,进一步设计滑模控制律,得到了鲁棒H_∞滑模速度控制器,确保了速度控制的鲁棒性,改善了系统的动态品质;最后通过仿真和半实物仿真实验验证了该文提出控制策略的有效性和可行性。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 H_∞鲁棒控制 滑模控制 线性矩阵不等式 哈密顿-雅可比

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基于统一PCHD建模的永磁同步电机无源控制 被引量：3

10

作者 侯利民 宋绍楼 王巍 《控制工程》 CSCD 北大核心 2013年第5期929-933,937,共6页

针对表面式永磁同步电机(SPMSM)驱动系统的非线性特点,着眼于调速系统的高性能要求,基于互联和阻尼配置的能量成形方法和端口受控耗散哈密顿(PCHD)系统原理,研究了SPMSM系统的统一PCHD建模和速度控制问题。首先,从能量平衡的观点,建立... 针对表面式永磁同步电机(SPMSM)驱动系统的非线性特点,着眼于调速系统的高性能要求,基于互联和阻尼配置的能量成形方法和端口受控耗散哈密顿(PCHD)系统原理,研究了SPMSM系统的统一PCHD建模和速度控制问题。首先,从能量平衡的观点,建立了逆变器、考虑铁损的SPMSM、机械负载一体的不确定系统统一PCHD数学模型,然后在此基础上,设计了SPMSM驱动系统的无源控制器,逆变器非线性扰动由扩张状态观测器进行补偿,最后利用自抗扰控制设计了速度调节器得到q轴期望的电流,所得控制器更加简单和容易实现。仿真结果表明,所提方法实现了全局稳定性控制、鲁棒性强;调速系统具有优良的动、静态性能。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 无源控制 自抗扰控制 扩张状态观测器

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永磁同步电机调速系统的非线性鲁棒滑模控制 被引量：15

11

作者 侯利民 申鹤松 +1 位作者 李蕴倬 李秀菊 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期143-152,共10页

针对表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统中存在电机内部参数摄动和外部负载扰动等不确定因素时影响调速系统鲁棒性的问题,提出带扩张状态观测器(ESO)滑模速度控制的永磁同步电机调速系统H∞鲁棒整形电流控制算法。首先,基于端口受控耗... 针对表面式永磁同步电机(SPMSM)调速系统中存在电机内部参数摄动和外部负载扰动等不确定因素时影响调速系统鲁棒性的问题,提出带扩张状态观测器(ESO)滑模速度控制的永磁同步电机调速系统H∞鲁棒整形电流控制算法。首先,基于端口受控耗散哈密顿(PCHD)标称数学模型设计了整形控制器,在此基础上考虑参数摄动和负载扰动构建了H∞鲁棒电流控制器,由此得到了H∞鲁棒整形电流控制器,改善了电流控制的动态品质和鲁棒性;然后,采用滑模控制(SMC)设计了速度控制器,利用扩张状态观测器估计综合干扰项d^,从而得到q轴期望的电流iq^*,间接改善滑模固有抖振问题的同时进一步增强了调速系统中存在综合干扰因素时的鲁棒性。最后,通过仿真和半实物仿真实验验证了所提出控制策略的有效性和可行性。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 端口受控耗散哈密顿模型 整形控制 H∞鲁棒控制 滑模控制 扩张状态观测器

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系统辨识法永磁同步电机无传感器控制 被引量：16

12

作者 孙海军 郭庆鼎 +1 位作者 高松巍 杨理践 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第3期244-247,253,共5页

为了实现面贴式永磁同步电机(sPMSM)无传感器控制,通过灰色方法对预估旋转坐标系电流的预测辨识出转子位置和速度,提出一种基于系统辨识理论的无传感器控制策略,解决了控制过程中转子速度、位置的估计问题。使用该策略建立了PMSM无传感... 为了实现面贴式永磁同步电机(sPMSM)无传感器控制,通过灰色方法对预估旋转坐标系电流的预测辨识出转子位置和速度,提出一种基于系统辨识理论的无传感器控制策略,解决了控制过程中转子速度、位置的估计问题。使用该策略建立了PMSM无传感器矢量控制系统。仿真和实验结果表明了无传感器控制策略的有效性。 展开更多

关键词 同步电动机 表面贴装式永磁同步电机 无传感器控制 在线参数辨识 灰色系统

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一种基于简化MRAS无速度传感器的永磁电机EKF磁链辨识 被引量：2

13

作者 刘梦佳 孙自强 卿湘运 《华东理工大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期222-230,共9页

表面式永磁同步电机因其结构简单、功率密度高、效率高等优势,被广泛应用于高性能伺服系统以及其他工业场合中。由于电机控制性能受温度和磁饱和等现象影响,电机参数的在线辨识则显得至关重要。针对由于永磁电机数学模型阶数低造成无法... 表面式永磁同步电机因其结构简单、功率密度高、效率高等优势,被广泛应用于高性能伺服系统以及其他工业场合中。由于电机控制性能受温度和磁饱和等现象影响,电机参数的在线辨识则显得至关重要。针对由于永磁电机数学模型阶数低造成无法由一个估计器同时辨识转速和电机参数的问题,本文提出了一种结合EKF和MRAS辨识的优点,在MRAS无速度传感器系统估计转速的基础上通过EKF观测器估计永磁体磁链的解决方法,并与精确MRAS算法作了比较,对自适应PI参数的选择进行了讨论。Simulink仿真研究验证了该方法的有效性和准确性,能满足电机运行速度快且动态要求高的场合需要。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 扩展的卡尔曼滤波 模型参考自适应观测器 无速度传感器系统

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考虑涡流反作用的永磁体涡流损耗解析计算 被引量：33

14

作者 唐任远 陈萍 +1 位作者 佟文明 韩雪岩 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第24期1-10,共10页

推导了一种新型表面式无金属护套永磁同步电机永磁体涡流损耗解析模型,该模型同时考虑涡流反作用、开槽引起的磁导谐波和涡流分布不均匀三种因素,可以计算任意定子电流波形的表面式无金属护套永磁同步电机的永磁体涡流损耗,并能分析任... 推导了一种新型表面式无金属护套永磁同步电机永磁体涡流损耗解析模型,该模型同时考虑涡流反作用、开槽引起的磁导谐波和涡流分布不均匀三种因素,可以计算任意定子电流波形的表面式无金属护套永磁同步电机的永磁体涡流损耗,并能分析任意次数时空谐波产生的永磁体涡流损耗。采用所推导的解析模型研究影响永磁体涡流损耗的因素,包括调制比、载波比和气隙长度。调制比和载波比的增加减小了电流时间谐波幅值二次方和,因此降低了永磁体涡流损耗;气隙长度的增加,由于削弱了谐波电枢反应而降低了永磁体涡流损耗。通过对电机的实验分析和有限元仿真,验证了解析计算的正确性和规律的适用性。 展开更多

关键词 无金属护套的表面式永磁同步电机 永磁体涡流损耗 解析推导 涡流反作用

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无轴承电机的无速度传感器控制 被引量：2

15

作者 孙海军 郭庆鼎 李俊 《沈阳工业大学学报》 EI CAS 2008年第6期613-618,共6页

为了解决在控制过程中,表面贴装式永磁无轴承同步电机的参数未知或随温度、饱和等发生慢时变对系统产生影响这一问题,在使用灰色预测方法对电流预测的基础上,提出一种面贴式永磁型无轴承同步电机参数的在线辨识方法.利用系统辨识理论建... 为了解决在控制过程中,表面贴装式永磁无轴承同步电机的参数未知或随温度、饱和等发生慢时变对系统产生影响这一问题,在使用灰色预测方法对电流预测的基础上,提出一种面贴式永磁型无轴承同步电机参数的在线辨识方法.利用系统辨识理论建立面贴式永磁型无轴承电机无位置与速度传感器的矢量控制系统.仿真和实验结果证明,该方法具有模型简单、收敛速度快、误差小等特点,系统能在较大扰动下实现稳定悬浮. 展开更多

关键词 表面贴装式永磁无轴承同步电机 无传感器控制 系统辨识 在线参数辨识 仿真

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基于负载测试的神经网络SPMSM参数在线辨识 被引量：3

16

作者 荣智林 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2015年第12期1821-1828,共8页

针对表面式永磁同步电机(SPMSM),提出了一种基于负载测试的自适应线性元件神经网络(ANN)参数在线辨识方法。该方法通过在d轴电流上添加一个△id负载信号和对转速做一小范围的变化,在线估计出SPMSM的参数,包括d电感、q轴电感和转子永磁磁... 针对表面式永磁同步电机(SPMSM),提出了一种基于负载测试的自适应线性元件神经网络(ANN)参数在线辨识方法。该方法通过在d轴电流上添加一个△id负载信号和对转速做一小范围的变化,在线估计出SPMSM的参数,包括d电感、q轴电感和转子永磁磁势,解决了SPMSM静止状态下的欠秩问题。在此基础上,分析和处理了系统的病态问题,进一步提高了方法的准确性。实验结果验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 表面式永磁同步电机 负载测试 神经网络 参数在线辨识

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