永磁同步电机动态模型预测控制设计

1

作者 陈振刚 贾洪平 《自动化仪表》 CAS 2024年第4期45-50,共6页

为了提升传统模型预测控制(MPC)电压矢量的利用率、减少计算量、降低时间消耗,提出了动态MPC策略。动态MCP由简化MPC和传统MPC分时使用组成。简化MPC备选电压矢量少、计算量小。但当系统处于动态变化状态时,较少的备选电压矢量使得转速... 为了提升传统模型预测控制(MPC)电压矢量的利用率、减少计算量、降低时间消耗,提出了动态MPC策略。动态MCP由简化MPC和传统MPC分时使用组成。简化MPC备选电压矢量少、计算量小。但当系统处于动态变化状态时,较少的备选电压矢量使得转速超调量高、跟踪速度慢。在此基础上,采用I_(d)=0的控制方法,并以d轴电流偏差为参考,提出了简化电流变化的动态切换控制策略。当电流偏差在电流变化系数范围内时,使用简化MPC,并只提供3个备选电压矢量;在范围外时,使用传统MPC,并使用全部7个电压矢量。试验结果表明,动态MPC策略保留了两者的优点,既有较好的动态响应,又缩短了计算周期。该设计可有效应用于低成本、算力不强的电机应用场景。 展开更多

关键词 永磁同步电机 模型预测控制 简化模型预测控制 电流系数 动态模型预测控制 预测时间补偿

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温室大棚用电动拖拉机电驱系统设计与试验

2

作者 蔡晓磊 朱孝勇 +2 位作者 廖志凌 贾洪平 徐磊 《农机化研究》 北大核心 2023年第11期222-228,共7页

双碳背景下,针对温室大棚作业需求,设计了一种电动拖拉机用低成本、高效率、大转矩电驱控制系统。为此,提出将永磁无刷直流电机用作电动拖拉机驱动电机,并将电压空间矢量控制方法应用于该电驱系统。首先,针对电动拖拉机行驶和耕作的典... 双碳背景下,针对温室大棚作业需求,设计了一种电动拖拉机用低成本、高效率、大转矩电驱控制系统。为此,提出将永磁无刷直流电机用作电动拖拉机驱动电机,并将电压空间矢量控制方法应用于该电驱系统。首先,针对电动拖拉机行驶和耕作的典型工况进行动力性能需求分析,建立永磁无刷直流电机数学模型;然后,进行矢量控制系统建模与仿真分析;最后,搭建试验平台,实现电动拖拉机用无刷直流电机高效稳定控制。试验结果证明:电驱控制系统在重载时最大效率可达85%以上,将其应用在四轮驱动电动拖拉机上,不仅荷载能力强,且具有优异的经济性和稳定性,适用于温室大棚作业场所。 展开更多

关键词 电动拖拉机 无刷直流电机 矢量控制 电驱系统

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基于滑模变结构的永磁同步电机直接转矩控制 被引量：129

3

作者 贾洪平 孙丹 贺益康 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第20期134-138,共5页

为解决传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定、系统低速运行时难以精确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题,文中将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制中。用转矩和磁... 为解决传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定、系统低速运行时难以精确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题,文中将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制中。用转矩和磁链2个滑模控制器来替代传统直接转矩控制中的2个滞环调节器,其输出实现空间电压矢量调制,保证了逆变器开关频率恒定。实验结果表明,这种新型控制策略能极大地减小传统直接转矩控制中存在的电流、磁链和转矩脉动,有效地抑制高频噪声,实现逆变器开关频率恒定,同时仍保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的特征和对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声具有鲁棒性强的优点,有效地改善了系统的动、静态运行性能。 展开更多

关键词 直接转矩控制 永磁同步电机 滑模变结构 滞环调节器 连续函数

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基于强跟踪EKF的永磁同步电机矢量控制系统研究

4

作者 姜畅畅 贾洪平 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2023年第1期46-49,共4页

针对永磁同步电机在一些高要求的应用场合,如恶劣环境对电机的大小有要求和抗干扰等需要采用无传感器控制,在没有传感器的情形下仍然要高精度估算出转子的位置和速度,传统的扩展卡尔曼滤波在电机刚启动和负载发生变化时会存在跟踪误差,... 针对永磁同步电机在一些高要求的应用场合,如恶劣环境对电机的大小有要求和抗干扰等需要采用无传感器控制,在没有传感器的情形下仍然要高精度估算出转子的位置和速度,传统的扩展卡尔曼滤波在电机刚启动和负载发生变化时会存在跟踪误差,这个误差会影响下一次的估计,单纯依靠对Q、R矩阵的取值不能根本解决问题。因此,采用对扩展卡尔曼滤波器的校正环节进行改进,以及采用龙伯格负载转矩观测器进行前馈补偿,使电流调节器可以快速做出反应进行前馈补偿,进而提高扩展卡尔曼滤波器的跟踪能力和抗扰动能力。 展开更多

关键词 永磁同步电机 无传感器控制 扩展卡尔曼滤波 龙伯格观测器 前馈补偿

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改进的PSO优化无刷直流电机模糊控制系统研究

5

作者 姜畅畅 贾洪平 贺鑫洪 《电子设计工程》 2023年第10期152-155,162,共5页

在实际的系统应用中,由于无刷直流电机采用普通PID控制策略难以满足高精度以及快速响应的需求,需要寻求更优的控制方式,因此通过融合粒子群算法与模糊控制的优势进行互补,采用了对外界因素变化影响较弱的模糊控制和运算处理效率较快的... 在实际的系统应用中,由于无刷直流电机采用普通PID控制策略难以满足高精度以及快速响应的需求,需要寻求更优的控制方式,因此通过融合粒子群算法与模糊控制的优势进行互补,采用了对外界因素变化影响较弱的模糊控制和运算处理效率较快的粒子群算法相互作用,进而优化单一控制算法控制精度不足。通过Simulink仿真验证,无论在响应速度还是在抗扰方面,无刷直流电机的优势都得到了很大的提升,能够获得更高的控制精度和稳态性,相比普通PID控制,启动阶段可以达到无超调,在面对负载扰动情况下抗干扰能力提高了50%。 展开更多

关键词 无刷直流电机 粒子群算法 模糊控制 优化算法

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基于高频注入法的永磁同步电动机转子初始位置检测研究 被引量：96

6

作者 贾洪平 贺益康 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第15期15-20,共6页

PMSM转子初始位置估算的准确程度,直接决定了电机能否起动、电机运行性能好坏以及高性能控制策略能否实现。文中利用注入电机中的高频信号引起PMSMd、q轴磁路饱和程度的差异实现隐极及凸极2种PMSM转子初始位置的检测,同时根据定子铁心... PMSM转子初始位置估算的准确程度,直接决定了电机能否起动、电机运行性能好坏以及高性能控制策略能否实现。文中利用注入电机中的高频信号引起PMSMd、q轴磁路饱和程度的差异实现隐极及凸极2种PMSM转子初始位置的检测,同时根据定子铁心的非线性磁化特性,判断永磁体的N/S极极性。有限元仿真和实验验证了该文所提出的方法能准确检测出PMSM转子初始位置,实现电机的可靠起动、运行。 展开更多

关键词 永磁同步电动机 转子初始位置 高频注入 N/S极性

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永磁同步电机滑模变结构直接转矩控制 被引量：97

7

作者 贾洪平 贺益康 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期1-6,共6页

将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制中,来解决传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定、低速时系统难以准确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题。仿真研究表明,本文提出的... 将滑模变结构控制策略引入永磁同步电机直接转矩控制中,来解决传统永磁同步电机直接转矩控制中存在的磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定、低速时系统难以准确控制以及因转矩脉动引起的高频噪声等问题。仿真研究表明,本文提出的这种新型控制策略能极大地减小传统直接转矩控制中因两滞环调节器造成的静态转矩脉动,同时又保持了直接转矩控制固有的转矩快速响应特征和对系统参数摄动、外干扰、测量误差以及测量噪声具有的极强鲁棒性优点,有效地改善系统的动、静态运行性能,是永磁同步电机直接转矩控制中一种新颖的改进控制方式。 展开更多

关键词 直接转矩控制 滑模变结构 滞环调节器 连续函数

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一种适合DTC应用的非线性正交反馈补偿磁链观测器 被引量：32

8

作者 贾洪平 贺益康 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期101-105,共5页

提出一种适合永磁同步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器,从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性,能有效解决传统磁链观测器存在的直流漂移、磁场饱和及电机极低速运行时磁链... 提出一种适合永磁同步电机直接转矩控制的非线性正交反馈补偿定子磁链观测器,从确保磁链和反电势正交的角度出发,保证电机在宽运行范围定子磁链观测的准确性,能有效解决传统磁链观测器存在的直流漂移、磁场饱和及电机极低速运行时磁链观测不准等问题。新型观测器结构简单,无需PI调节,没有非线性饱和限幅环节,对电机参数鲁棒性好,且易于工程实现。针对一台2kW永磁同步电机,采用数字信号处理器DSP对所提出的观测器进行了数字化实现。实验表明,该观测器能在宽速度范围内精确地估算电机定子磁链,实现永磁同步电机直接转矩控制系统的高性能控制。 展开更多

关键词 非线性正交补偿 定子磁链观测器 永磁同步电机 直接转矩控制 滤波

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PMSM变结构直接转矩控制无传感器运行 被引量：7

9

作者 贾洪平 周华伟 刘国海 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第10期24-29,共6页

传统的直接转矩控制方式存在电流、磁链及转矩脉动较大,逆变器开关频率不恒定等问题。速度传感器的使用降低了系统可靠性、增加了成本。为解决上述问题,在永磁同步电机(PMSM)变结构直接转矩控制的基础上,提出基于瞬时功角检测的速度估... 传统的直接转矩控制方式存在电流、磁链及转矩脉动较大,逆变器开关频率不恒定等问题。速度传感器的使用降低了系统可靠性、增加了成本。为解决上述问题,在永磁同步电机(PMSM)变结构直接转矩控制的基础上,提出基于瞬时功角检测的速度估算方案,实现PMSM直接转矩控制无传感器运行。实验结果表明,新型控制策略有效地解决了传统直接转矩控制存在的问题,同时仍保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的特征和系统鲁棒性强的优点,从而有效地改善了系统的动、静态运行性能,提高了系统运行的可靠性。 展开更多

关键词 直接转矩控制 变结构 无传感器运行 瞬时功角

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用于直接转矩控制的自适应正交反馈补偿磁链观测器 被引量：9

10

作者 贾洪平 贺益康 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期278-281,298,共5页

为解决传统磁链观测器存在直流漂移以及当电机极低速运行时磁链观测值不准确等问题,提出了一种适合永磁同步电机直接转矩控制应用的新型自适应正交反馈补偿定子磁链观测器.针对在直接转矩控制下反电势信号存在跳变而非连续的特点,对其... 为解决传统磁链观测器存在直流漂移以及当电机极低速运行时磁链观测值不准确等问题,提出了一种适合永磁同步电机直接转矩控制应用的新型自适应正交反馈补偿定子磁链观测器.针对在直接转矩控制下反电势信号存在跳变而非连续的特点,对其采取了信号平滑处理以便于反电势与磁链矢量的点积运算.通过检测反电势和磁链的正交程度来自动调节磁链补偿程度,以获得磁链的精确观测值.仿真研究验证了新型磁链观测器的优良性能,它能够在宽广速度范围内精确估算定子磁链,保证了永磁同步电机直接转矩控制的可靠实施. 展开更多

关键词 定子磁链观测器 永磁同步电机 直接转矩控制 补偿反馈

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永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究 被引量：29

11

作者 贾洪平 贺益康 《电气传动》 北大核心 2006年第4期13-16,29,共5页

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢... 通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。 展开更多

关键词 永磁同步电机 直接转矩控制 零矢量

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无刷直流电机滑模变结构电流控制 被引量：13

12

作者 贾洪平 魏海峰 《微电机》 北大核心 2010年第2期58-61,共4页

为提高无刷直流电机控制的鲁棒性及抑制换相转矩波动,在PWM-ON调制基础上,以保证非换相相电流恒定为控制目标,将换相引起的转矩波动作为系统扰动,设计了滑模变结构电流控制器。利用其响应快速、对扰动不敏感特性来抑制内外干扰的影响,... 为提高无刷直流电机控制的鲁棒性及抑制换相转矩波动,在PWM-ON调制基础上,以保证非换相相电流恒定为控制目标,将换相引起的转矩波动作为系统扰动,设计了滑模变结构电流控制器。利用其响应快速、对扰动不敏感特性来抑制内外干扰的影响,并进行了鲁棒性证明和转矩波动减小分析。仿真与实验表明,所提出的变结构控制策略鲁棒性好,能有效减小换相转矩波动,是无刷直流电机控制中一种新颖的改进控制方式。 展开更多

关键词 无刷直流电机 鲁棒性 电流 滑模变结构 换相转矩波动

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永磁同步电机直接转矩控制无传感器运行研究 被引量：5

13

作者 贾洪平 贺益康 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第9期1592-1597,共6页

传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制存在电流、磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定等问题,而且速度传感器的存在降低了系统运行的可靠性,增加了系统费用.在PMSM变结构直接转矩控制的基础上,提出了基于瞬时功角检测的速度估算方... 传统永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制存在电流、磁链和转矩脉动较大、逆变器开关频率不恒定等问题,而且速度传感器的存在降低了系统运行的可靠性,增加了系统费用.在PMSM变结构直接转矩控制的基础上,提出了基于瞬时功角检测的速度估算方案,实现PMSM直接转矩控制无传感器运行.实验结果表明,提出的方案能够有效解决带传感器的传统直接转矩控制存在的问题,同时保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的特征和系统鲁棒性强的优点,有效地改善了系统的动、静态运行性能,提高了系统运行的可靠性. 展开更多

关键词 直接转矩控制 无传感器控制 变结构 瞬时功角

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感应电动机2种解耦控制方案的对比研究 被引量：3

14

作者 贾洪平 刘国海 廖志凌 《电气传动》 北大核心 2003年第3期7-11,21,共6页

感应电动机是一个多变量、强耦合、非线性的控制对象。文章对基于传统的矢量控制和基于微分几何控制理论的非线性多输入多输出状态反馈 2种解耦控制方案做理论和试验对比研究。理论和仿真试验结果都表明 ,矢量控制是一种磁链与转速没有... 感应电动机是一个多变量、强耦合、非线性的控制对象。文章对基于传统的矢量控制和基于微分几何控制理论的非线性多输入多输出状态反馈 2种解耦控制方案做理论和试验对比研究。理论和仿真试验结果都表明 ,矢量控制是一种磁链与转速没有完全解耦的控制方案 ,而基于微分几何控制理论的解耦控制实现转速与磁链完全解耦 ,从控制性能而言 。 展开更多

关键词 感应电动机 解耦控制 矢量控制 数学模型 微分几何控制理论

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感应电动机两种解耦性质的分析研究 被引量：1

15

作者 贾洪平 刘国海 廖志凌 《电气自动化》 北大核心 2003年第1期13-15,7,共4页

本文对感应电动机的基于微分几何解耦控制及经典的矢量控制的解耦性质进行了研究,从感应电动机变频调速系统的非线性模型出发,利用基于微分几何的非线性多输入-多输出状态反馈解耦控制理论和转子磁场定向方法对系统进行了讨论,研究结果... 本文对感应电动机的基于微分几何解耦控制及经典的矢量控制的解耦性质进行了研究,从感应电动机变频调速系统的非线性模型出发,利用基于微分几何的非线性多输入-多输出状态反馈解耦控制理论和转子磁场定向方法对系统进行了讨论,研究结果表明,感应电动机的矢量控制只能实现电机转速与转子碰链之间的静态解耦,不能实现二者之间的动态解耦,而基于微分几何控制理论的解耦控制实现转速与磁链动态解耦。 展开更多

关键词 感应电动机 解耦性质 矢量控制 微分几何控制理论 非线性数学模型

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基于传感器集成模块的PMSM矢量控制实验研究

16

作者 贾洪平 魏海峰 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2010年第1期86-88,91,共4页

对传感器集成模块的硬件结构和软件功能进行讨论,构建概念性传感器集成模块,丰富了电力电子系统集成模块的类型,并采用该传感器集成模块实现永磁同步电机矢量控制运行。传感器集成模块能有效实现电机端电压和电流的检测、转子位置和速... 对传感器集成模块的硬件结构和软件功能进行讨论,构建概念性传感器集成模块,丰富了电力电子系统集成模块的类型,并采用该传感器集成模块实现永磁同步电机矢量控制运行。传感器集成模块能有效实现电机端电压和电流的检测、转子位置和速度的估计、磁链和转矩的观测,是高性能电力电子集成传动系统的重要组成部分。 展开更多

关键词 传感器集成 永磁同步电机 矢量控制

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基于磁饱和凸极效应的面贴式PMSM零速下无传感器技术 被引量：40

17

作者 胡家兵 贺益康 +2 位作者 年珩 贾洪平 秦峰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第10期152-157,共6页

为了实现面贴式隐极永磁同步电机零速下转子初始位置的检测,从电机的高频数学模型出发,引入适合脉振高频注入法实现无传感器运行所需的定子槽磁桥特殊结构,分析了定子槽形和定子槽磁桥尺寸对电机饱和凸极效应的影响,并通过有限元分析予... 为了实现面贴式隐极永磁同步电机零速下转子初始位置的检测,从电机的高频数学模型出发,引入适合脉振高频注入法实现无传感器运行所需的定子槽磁桥特殊结构,分析了定子槽形和定子槽磁桥尺寸对电机饱和凸极效应的影响,并通过有限元分析予以验证,获得了高频阻抗随转子位置的变化规律,提出零速下无转子位置／速度传感器的控制策略。仿真结果表明这种基于饱和凸极转子位置检测原理的无速度传感器控制对面贴式永磁同步电机零速下定位及运行控制的正确性和可行性。 展开更多

关键词 面贴式永磁同步电机 零速 无传感器控制 脉振高频注入 饱和凸极效应

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基于转子凸极跟踪的无位置传感器永磁同步电机矢量控制研究 被引量：99

18

作者 刘毅 贺益康 +1 位作者 秦峰 贾洪平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第17期121-126,共6页

在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,研究了一种基于凸极跟踪的转子位置自检测方法。文中讨论了高频电压信号的注入方式、提取,包含转子位置信息的高频负序电流的外差解调算法以及转子位置跟踪观测器的构成,并对一... 在分析高频电压信号激励下永磁同步电机数学模型的基础上,研究了一种基于凸极跟踪的转子位置自检测方法。文中讨论了高频电压信号的注入方式、提取,包含转子位置信息的高频负序电流的外差解调算法以及转子位置跟踪观测器的构成,并对一台内插式永磁同步电机采用旋转高频电压信号注入方式检测转子空间凸极的信号提取全过程进行了实验研究,成功地实现了该电机的无位置传感器矢量控制运行。实验研究表明,基于凸极跟踪的转子空间位置检测方法能准确地观测出转子的空间位置和速度,以此机理实现的永磁同步电机无传感器矢量控制也具有良好的静、动态运行性能。 展开更多

关键词 永磁同步电机 凸极跟踪 无位置传感器 矢量控制

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基于转子位置自检测复合方法的永磁同步电机无传感器运行研究 被引量：62

19

作者 秦峰 贺益康 贾洪平 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期12-17,共6页

基于对高频信号注入法和模型参考自适应法转子位置自检测原理和特性的讨论,提出了一种包含零速在内的全速度范围内均能实现转子位置/速度准确检测和控制的复合方法。分析了从旋转高频电压信号注入法过渡到模型参考自适应法的切换原则,... 基于对高频信号注入法和模型参考自适应法转子位置自检测原理和特性的讨论,提出了一种包含零速在内的全速度范围内均能实现转子位置/速度准确检测和控制的复合方法。分析了从旋转高频电压信号注入法过渡到模型参考自适应法的切换原则,给出了速度切换区内转子位置、速度和加权系数的估算方法,并对1台内插式永磁同步电机2种方法的切换过程进行了实验研究,成功地实现了无传感器矢量控制的起动与运行。实验研究表明,这种转子空间位置复合检测方法既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度。也能保证高速运行时较快的动态响应,适合于全速范围内电机的无传感器运行。 展开更多

关键词 无传感器控制 高频信号注入法 模型参考自适应法 永磁同步电机 传感器模块

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基于SVPWM的无刷直流电机矢量控制系统研究 被引量：22

20

作者 刘云 贾洪平 +1 位作者 张鹏 耿田军 《机电工程》 CAS 2014年第9期1177-1181,共5页

针对方波控制下无刷直流电机(BLDCM)起动抖动明显、转矩脉动大、噪声大等问题,提出了基于空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的正弦波驱动无刷直流电机的方法,分析推导了BLDCM在d-q坐标系下的数学模型,定性分析了矢量控制下交轴电流(iq)... 针对方波控制下无刷直流电机(BLDCM)起动抖动明显、转矩脉动大、噪声大等问题,提出了基于空间电压矢量脉宽调制技术(SVPWM)的正弦波驱动无刷直流电机的方法,分析推导了BLDCM在d-q坐标系下的数学模型,定性分析了矢量控制下交轴电流(iq)的变化。介绍了电压空间矢量控制的基本原理及其控制算法,利用Matlab7.0/Simulink建立了系统仿真模型。仿真结果表明,电压空间矢量控制下的无刷直流电机控制系统具有良好的静、动态特性;同时将仿真结果与方波控制得到的结果进行比较,证明了无刷直流电机在不同负载下通过矢量控制可以实现低转矩纹波、运动平滑、起动迅速、效率高的运行效果。 展开更多

关键词 无刷直流电机 SVPWM SIMULINK仿真 矢量控制

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