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永磁同步电机弱磁失控机制及其应对策略研究 被引量:87
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作者 朱磊 旭辉 +1 位作者 赵峰 孔亮 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第18期67-72,共6页
弱磁控制技术可以使永磁同步电机实现宽转速范围调速运行。深度弱磁时,如果电流调节器出现饱和,会导致电机失控甚至损坏。研究弱磁控制中电流失控的原因,指出应当对d轴电流准确限幅以防止系统失控。基于以上分析,提出了应对饱和失控现... 弱磁控制技术可以使永磁同步电机实现宽转速范围调速运行。深度弱磁时,如果电流调节器出现饱和,会导致电机失控甚至损坏。研究弱磁控制中电流失控的原因,指出应当对d轴电流准确限幅以防止系统失控。基于以上分析,提出了应对饱和失控现象的控制策略,经实验验证该控制策略可显著提高永磁同步电机的弱磁转速范围。 展开更多
关键词 永磁同步电机 弱磁 失控机制 电压饱和 d轴 电流限幅
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基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制 被引量:65
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作者 周华伟 旭辉 +1 位作者 赵峰 张剑 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第15期91-99,10,共9页
永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提... 永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提出一种基于内模的滑模电流解耦控制策略。该策略使用内模控制策略控制理想电机解耦模型,保证系统动态响应速度;使用积分滑模控制实现dq轴电流解耦,同时提高系统在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。仿真和实验结果表明该策略能有效实现dq轴电流解耦,提高系统动态性能,并且具有优良的鲁棒性。 展开更多
关键词 矢量控制 永磁同步电机 电压前馈解耦控制 内模控制 滑模控制 电流解耦控制
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基于基波电压幅值线性输出控制的SVPWM过调制新算法 被引量:57
3
作者 张立伟 刘钧 +2 位作者 旭辉 陈桂兰 华旸 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第19期12-18,共7页
传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制控制需要预先存储大量的数据,系统存储量庞大,但控制精度却不理想。该文提出了一种新颖的基于基波电压幅值线性输出控制的SVPWM过调制算法,该算法不需要存储数据,能够使逆变器平滑的从线性调制工作... 传统的空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制控制需要预先存储大量的数据,系统存储量庞大,但控制精度却不理想。该文提出了一种新颖的基于基波电压幅值线性输出控制的SVPWM过调制算法,该算法不需要存储数据,能够使逆变器平滑的从线性调制工作状态过渡到六阶梯波工作状态,非常适合数字化应用。文中分析了应用该算法以后, 逆变器输出电压的谐波畸变(THD)情况,以及主要谐波成分百分含量的变化情况,并和其它控制算法进行了技术指标对比。分析及相关实验证明,该算法具有输出基波电压增益线形、谐波电压含量低以及实现简单的优点,非常适合异步电机实际应用。 展开更多
关键词 电压型逆变器 异步电机 过调制 空间矢量脉宽调制
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基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器 被引量:55
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作者 郭新华 旭辉 +1 位作者 赵峰 庄兴明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第27期7-13,共7页
为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控... 为减小永磁同步电机传统PI速度控制器的速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,提出一种基于电磁转矩反馈补偿的永磁同步电机新型IP速度控制器。采用IP速度控制器,减小了速度超调;将电磁转矩引入到电流调节器的输入端,作为IP速度控制器反馈补偿的控制输入,提高了转速环的抗负载转矩扰动能力。仿真和实验验证了该新型永磁同步电机速度控制器可以有效减小速度超调,提高转速环的抗负载转矩扰动能力,获得很好的速度控制性能。 展开更多
关键词 永磁同步电机 IP速度控制器 电磁转矩反馈补偿 抗负载转矩扰动
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一种新颖的电压源逆变器自适应死区补偿策略 被引量:51
5
作者 周华伟 旭辉 +2 位作者 赵峰 张剑 郭新华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第24期26-32,共7页
为解决空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)电压源逆变器低频和轻载时死区效应导致相电压和相电流畸变、零电流钳位效应等问题,分析死区效应和零电流钳位效应,提出一种新颖的自适应死区补偿策略。该策略无需... 为解决空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)电压源逆变器低频和轻载时死区效应导致相电压和相电流畸变、零电流钳位效应等问题,分析死区效应和零电流钳位效应,提出一种新颖的自适应死区补偿策略。该策略无需电流极性检测,在同步旋转坐标系下,通过PI控制器调节扰动观测器观测出的q轴扰动电压,获得死区补偿时间;然后在传统SVPWM基础上,在每个脉宽调制周期内,根据两个非零空间电压矢量作用时间之比分配该死区补偿时间;最后用分配的补偿时间对这两个矢量作用时间分别进行补偿。实验结果表明,所提方法能明显地抑制电流低频谐波,有效地削弱零电流钳位现象,提高系统低速运行性能。 展开更多
关键词 空间矢量脉宽调制 电压源逆变器 死区效应 零电流钳位效应 扰动观测器 自适应死区时间补偿
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永磁同步电动机直接转矩控制的弱磁运行分析 被引量:41
6
作者 窦汝振 旭辉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第12期117-121,共5页
直接转矩控制是一种高动静态性能的控制方法。由于转子永磁的存在,永磁同步电动机的直接转矩控制在零矢量的作用、最大转矩电流比控制(MTPA)等方面同异步电机直接转矩控制有很多不同。该文对PMSM的弱磁运行进行了分析,根据最大负载角的... 直接转矩控制是一种高动静态性能的控制方法。由于转子永磁的存在,永磁同步电动机的直接转矩控制在零矢量的作用、最大转矩电流比控制(MTPA)等方面同异步电机直接转矩控制有很多不同。该文对PMSM的弱磁运行进行了分析,根据最大负载角的存在和逆变器及电机的电流电压限制,提出了在电流限制的条件下PMSM直接转矩控制的MTPA运行的稳定条件。理论分析和仿真结果都证明了该结论的正确性。 展开更多
关键词 直接转矩控制 永磁同步电动机 运行分析 弱磁 PMSM 控制方法 静态性能 异步电机 最大转矩 电压限制 稳定条件 电流限制 仿真结果 零矢量 电流比 逆变器 大负载 正确性
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一种基于DSP的PMSM转子位置及速度估计新方法 被引量:39
7
作者 张剑 旭辉 +1 位作者 刘钧 华旸 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第12期144-148,共5页
在分析永磁同步电机数学模型的基础上,针对永磁电机无位置传感器运行的需要,提出了一种全数字化的基于估计坐标系的永磁同步电动机(PMSM)位置估算方法,并应用这种方法建立了永磁同步电机无位置传感器的矢量控制系统,在DSP芯片TMS320LF24... 在分析永磁同步电机数学模型的基础上,针对永磁电机无位置传感器运行的需要,提出了一种全数字化的基于估计坐标系的永磁同步电动机(PMSM)位置估算方法,并应用这种方法建立了永磁同步电机无位置传感器的矢量控制系统,在DSP芯片TMS320LF2407A上得到了具体验证和实现。该方案将电气稳态操作概念引入电机的状态估计中,有效解决了暂态过程中转子速度、位置估计不精确的问题。在讨论状态估计算法对电机参数依赖性的基础上,给出了估计误差补偿算法。该状态估计算法简单,计算量小,易于数字化实现。实验结果表明,所提出的PMSM无传感器控制方法具有较强的鲁棒性和令人满意的性能。 展开更多
关键词 永磁同步电动机 数字信号处理器 无位置传感器控制 误差补偿
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一种新颖的多相SVPWM 被引量:39
8
作者 薛山 旭辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第2期68-72,107,共6页
在采用电压型逆变器供电的多相电机驱动系统中,由于电机在广义零序子空间中的阻抗很小,采用传统SVPWM将会导致较大的定子电流谐波。本文提出了一种新颖的多相SVPWM,它不仅在d-q子空间中合成给定电压矢量满足转矩控制的要求;同时使广义... 在采用电压型逆变器供电的多相电机驱动系统中,由于电机在广义零序子空间中的阻抗很小,采用传统SVPWM将会导致较大的定子电流谐波。本文提出了一种新颖的多相SVPWM,它不仅在d-q子空间中合成给定电压矢量满足转矩控制的要求;同时使广义零序子空间中合成电压矢量为零,有效抑制了电流谐波。以五相永磁同步电机驱动系统为例子,仿真和试验结果验证了方法的有效性。 展开更多
关键词 多相SVPWM 谐波 五相永磁同步电机 子空间 等效电路
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基于三维热电耦合有限元模型的IGBT失效形式温度特性研究 被引量:41
9
作者 郑利兵 韩立 +1 位作者 刘钧 旭辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第7期242-246,共5页
铝引线键合点脱落和焊剂层剥离是IGBT模块两种主要的失效形式。失效形式的失效程度不同,则IGBT的温度特性也不同。本文给出了一种基于热电耦合有限元模型分析IGBT模块失效形式的失效程度与其温度之间关系的数值模拟方法,比较了两种失效... 铝引线键合点脱落和焊剂层剥离是IGBT模块两种主要的失效形式。失效形式的失效程度不同,则IGBT的温度特性也不同。本文给出了一种基于热电耦合有限元模型分析IGBT模块失效形式的失效程度与其温度之间关系的数值模拟方法,比较了两种失效形式对IGBT性能的影响程度。研究结果表明:在施加相同的载荷条件和边界条件下,键合点脱落对器件的性能影响程度更高。这种方法及研究结果有助于功率模块设计人员评估IGBT模块失效形式对于模块性能的影响程度、判断失效、制订失效标准以及IGBT模块的优化设计。 展开更多
关键词 热电耦合 有限元 IGBT 键合点脱落 焊剂层剥离 数值模拟
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多相永磁同步电机多维控制技术 被引量:33
10
作者 薛山 旭辉 王又珑 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第9期65-69,共5页
多相电机控制是一个多维控制问题,但目前大多数多相电机的控制方法仍然是三相电机控制方法的简单推广,导致了谐波电流不可控、系统性能低等问题。在详细分析了多相电机数学模型和多相空间电压矢量分布特征的基础上,本文采用基于正交矢... 多相电机控制是一个多维控制问题,但目前大多数多相电机的控制方法仍然是三相电机控制方法的简单推广,导致了谐波电流不可控、系统性能低等问题。在详细分析了多相电机数学模型和多相空间电压矢量分布特征的基础上,本文采用基于正交矢量空间的多维控制方法,实现了多相电机电流的多维调节。全文以五相永磁同步电机驱动系统为例,仿真和试验结果表明了该方法的有效性。 展开更多
关键词 多相电机 多维控制 电机驱动 数学模型 正交矢量空间
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电动悬浮型磁悬浮列车悬浮与导向技术剖析 被引量:33
11
作者 万尚军 钱金根 +3 位作者 倪光正 徐善纲 旭辉 张鸣柳 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第9期22-25,31,共5页
基于场 路相结合的分析方法 ,通过计算机辅助分析和仿真 ,深入系统地剖析了EDS型磁浮列车最新的悬浮、导向系统。揭示了由交叉连接“8”字形零磁通线圈与超导磁体组成的系统的理论研究与工程应用价值的内涵 ,从而满足了高速磁浮列车悬... 基于场 路相结合的分析方法 ,通过计算机辅助分析和仿真 ,深入系统地剖析了EDS型磁浮列车最新的悬浮、导向系统。揭示了由交叉连接“8”字形零磁通线圈与超导磁体组成的系统的理论研究与工程应用价值的内涵 ,从而满足了高速磁浮列车悬浮、导向功能的工程需求。 展开更多
关键词 电动悬浮型磁浮列车 磁悬浮 导向系统
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应用过调制技术扩展永磁同步电机运行区域 被引量:24
12
作者 梁振鸿 旭辉 《电工电能新技术》 CSCD 2003年第1期39-42,共4页
本文根据电压零矢量作用时间判断过调制起始点,用查表法确定调制比,实现SVPWM过调制算法。将这种过调制算法应用于永磁同步电机矢量控制系统中,提高了逆变器直流母线电压利用率,实现了对永磁同步电机弱磁运行区域的扩展。通过对2 5kW电... 本文根据电压零矢量作用时间判断过调制起始点,用查表法确定调制比,实现SVPWM过调制算法。将这种过调制算法应用于永磁同步电机矢量控制系统中,提高了逆变器直流母线电压利用率,实现了对永磁同步电机弱磁运行区域的扩展。通过对2 5kW电机的试验,证实过调制控制算法的正确性,并讨论了因过调制引起的电流波形畸变。 展开更多
关键词 过调制 永磁同步电机 运行区域 逆变器 弱磁运行
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六相永磁同步电机缺相容错控制 被引量:32
13
作者 王永兴 旭辉 赵峰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期49-58,共10页
为了实现六相永磁同步电机缺相后的矢量控制,根据定子磁势不变的原则,以铜耗最小为目标,对双Y移相30°六相永磁同步电机缺一相绕组的电流进行优化求解。根据所求得的优化电流,获得缺相后的变换矩阵,从而建立缺一相的六相永磁同步电... 为了实现六相永磁同步电机缺相后的矢量控制,根据定子磁势不变的原则,以铜耗最小为目标,对双Y移相30°六相永磁同步电机缺一相绕组的电流进行优化求解。根据所求得的优化电流,获得缺相后的变换矩阵,从而建立缺一相的六相永磁同步电机旋转坐标系下数学模型,并由此提出缺相后的解耦矢量控制方法。分析漏感和空间谐波对该容错控制下转矩脉动的影响,提出相应的抑制方法。实验验证了六相永磁同步电机容错控制算法的正确性,其有效减少了缺相后的转矩脉动,且具有较好的动态性能,提高了驱动系统的可靠性。 展开更多
关键词 六相永磁同步电机 容错控制 优化电流 缺相 转矩脉动
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全数字化双向DC/DC变换器的分析和设计 被引量:19
14
作者 许海平 旭辉 孔力 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2003年第6期13-16,32,共5页
分析了电压和电流两种控制模式,基于电流模式提出一种具有恒压、恒流、恒功率控制等多种功能的控制器。详尽阐述了数字控制系统的采样速率、AD转换器位数、DPWM分辨率和开关频率的设计原则,提出了非同步采样检测方法。针对DC/DC变换器... 分析了电压和电流两种控制模式,基于电流模式提出一种具有恒压、恒流、恒功率控制等多种功能的控制器。详尽阐述了数字控制系统的采样速率、AD转换器位数、DPWM分辨率和开关频率的设计原则,提出了非同步采样检测方法。针对DC/DC变换器强的非线性、时变特性,提出一种新型变参数滞环PID调节器,改善系统稳定性。采用DSP TMS320F243作为控制核心,设计了一台额定功率为5kW的双向DC/DC变换器装置。实验结果证明,系统性能优良,可有效用于电动汽车等领域。 展开更多
关键词 数字控制 脉宽调制 电动汽车/直流-直流变换器
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一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制器 被引量:31
15
作者 周华伟 旭辉 +1 位作者 赵峰 张剑 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第3期15-21,共7页
在交流调速系统中,当给定大阶跃时,传统PI控制器由于积分饱和原因无法使系统在实现响应快速性的同时满足小超调甚至无超调。为解决该问题,研究了PI控制器和PD控制器,提出一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制策略。该策略利用PD预测... 在交流调速系统中,当给定大阶跃时,传统PI控制器由于积分饱和原因无法使系统在实现响应快速性的同时满足小超调甚至无超调。为解决该问题,研究了PI控制器和PD控制器,提出一种具有预测功能的抗积分饱和PI速度控制策略。该策略利用PD预测功能,根据其输出值的符号控制PI控制器的积分方向。当误差较大时,PI输出饱和,系统响应速度最快;而当误差较小时,积分器及时退出饱和,系统响应速度以负指数规律衰减至零;最终系统稳定于目标转速。实验结果表明该策略不但具有优良的动态性能,而且保留了传统PI的鲁棒性能和稳态性能。 展开更多
关键词 速度控制 PI控制 PD控制 积分饱和 抗积分饱和 预测控制
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电机控制器直流侧前置双向Buck/Boost变换器的直接功率控制策略研究 被引量:29
16
作者 旭辉 旭辉 赵峰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第33期15-22,170,共8页
对电机驱动系统前置双向Buck/Boost变换器后直流母线电压的波动抑制问题进行研究。分析功率前馈控制策略抑制母线电压波动能力较弱的原因。对双向Buck/Boost变换器提出一种母线电容能量外环、输出功率内环的直接功率控制策略,并将输出... 对电机驱动系统前置双向Buck/Boost变换器后直流母线电压的波动抑制问题进行研究。分析功率前馈控制策略抑制母线电压波动能力较弱的原因。对双向Buck/Boost变换器提出一种母线电容能量外环、输出功率内环的直接功率控制策略,并将输出功率的变化趋势反映到双向Buck/Boost变换器的发波环节,进一步提高了变换器的动态响应特性。基于小信号模型分析上述两种控制策略的本质区别。小信号模型分析结果、仿真和实验结果都证实,提出的直接功率控制策略比功率前馈控制策略有更好的抑制母线电压波动的能力。 展开更多
关键词 双向Buck BOOST变换器 电机驱动系统 直接功率控制 功率前馈控制 母线电压波动抑制
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永磁同步电机永磁磁链自适应观测器设计方法 被引量:30
17
作者 邱腾飞 旭辉 +1 位作者 赵峰 王永兴 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期2287-2294,共8页
为了实现永磁同步电机永磁体的在线监测,提出了一种永磁磁链自适应观测器的设计方法。首先,利用波波夫超稳定性定理,构建了永磁磁链自适应观测器,保证了观测器的稳定性。然后,在分析各参数误差对观测结果影响的基础上,提出了一种反馈增... 为了实现永磁同步电机永磁体的在线监测,提出了一种永磁磁链自适应观测器的设计方法。首先,利用波波夫超稳定性定理,构建了永磁磁链自适应观测器,保证了观测器的稳定性。然后,在分析各参数误差对观测结果影响的基础上,提出了一种反馈增益的设计方法,该方法可以降低观测器对电机参数精度的依赖。通过分析观测器闭环极点的分布,优化了自适应律PI参数,拓宽了观测器稳定区域,提高了观测器的收敛性能。该方法能够准确的观测出永磁磁链,对电机参数的精度敏感性较低。通过对一台20?k W电机进行试验验证,实验结果证明了该设计方法的有效性。 展开更多
关键词 永磁同步电机 在线监测 永磁磁链观测 敏感性分析 稳定性分析
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异步电机用混合式模糊搜索效率优化控制研究 被引量:29
18
作者 张立伟 旭辉 郑琼林 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第27期83-87,共5页
运行在额定工况的异步电机效率较高,但在轻载运行时效率会显著下降,因此进行异步电机的效率优化研究,对于节约能源、控制环境污染具有重要意义。基于损耗模型控制(LMC)的研究成果以及在线搜索控制(SC)的研究成果,提出了一种新型混合在... 运行在额定工况的异步电机效率较高,但在轻载运行时效率会显著下降,因此进行异步电机的效率优化研究,对于节约能源、控制环境污染具有重要意义。基于损耗模型控制(LMC)的研究成果以及在线搜索控制(SC)的研究成果,提出了一种新型混合在线式直流最小功率模糊搜索效率优化控制算法(FLSC),算法对模糊集合所作的不对称隶属度函数设计,解决了系统在效率最优点处的振荡问题。仿真以及电机台架实验表明,FLSC算法兼有LMC算法和SC算法的双重优点,能够显著提高系统的控制性能。 展开更多
关键词 异步电机 效率优化 损耗模型控制 搜索控制 模糊搜索控制
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车用永磁同步电机径向电磁振动特性 被引量:29
19
作者 张磊 旭辉 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第5期33-39,共7页
随着转速升高和负载加重,车用高功率密度永磁同步电机的电磁振动和噪声问题逐渐突出,同时电动汽车对机械振动和噪声强度的限制却更加严格。针对这一问题,建立永磁同步电机沿空间分布的径向力波解析式,从电磁力波角度研究分析永磁同步电... 随着转速升高和负载加重,车用高功率密度永磁同步电机的电磁振动和噪声问题逐渐突出,同时电动汽车对机械振动和噪声强度的限制却更加严格。针对这一问题,建立永磁同步电机沿空间分布的径向力波解析式,从电磁力波角度研究分析永磁同步电机电磁振动成因,并分析其分布规律以及电磁振动相关的影响因素。同时,进行两种实验样机的机械有限元分析,获取模态振型和频率特征的详细分析数据。最后,对实验样机高速下的振动和噪声特性进行实验测量和数值分析,验证了径向电磁力波解析式以及模态分析结论与实验测试数据频谱特征的一致性。 展开更多
关键词 电动汽车 振动特性 电磁力 模态分析 有限元分析
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新型无位置传感器永磁同步电动机状态估计及其误差补偿方法研究 被引量:18
20
作者 张剑 许镇琳 旭辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期7-11,18,共6页
在推导基于估计坐标系的永磁同步电动机(PMSM)模型基础上,提出了PMSM无位置传感器矢量控制的一种新的状态估计方法。该方法将电气稳态操作概念引入电机的状态估计中,有效解决了暂态过程中转子速度、位置估计不精确的问题。在讨论状态估... 在推导基于估计坐标系的永磁同步电动机(PMSM)模型基础上,提出了PMSM无位置传感器矢量控制的一种新的状态估计方法。该方法将电气稳态操作概念引入电机的状态估计中,有效解决了暂态过程中转子速度、位置估计不精确的问题。在讨论状态估计算法对电机参数依赖性的基础上,给出了估计误差补偿算法。该状态估计算法简单、计算量小、易于数字化实现。理论分析和仿真实验结果表明,PMSM无传感器控制方法具有较强的鲁棒性和令人满意的性能。 展开更多
关键词 永磁同步电动机 估计坐标系 无位置传感器控制 电气稳态操作 误差补偿
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