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作者：金无痕沈阳工业大学

学位级别：硕士

高速永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor PMSM)具有常速电机无法比拟的诸多优势:较低的转动惯量、较小的几何尺寸、较快的响应速度和较大的功率密度,因此高速PMSM在高精度机床、汽车工业及及航空航天领域内的应用越来... 详细信息

高速永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor PMSM)具有常速电机无法比拟的诸多优势:较低的转动惯量、较小的几何尺寸、较快的响应速度和较大的功率密度,因此高速PMSM在高精度机床、汽车工业及及航空航天领域内的应用越来越广。由于高速PMSM旋转速度较快,造成定子中流过的电流频率亦高于常速电机,因此驱动电机的逆变器中电流谐波含量亦高于常速电机,对高速PMSM系统的转矩平稳性及运行效率产生很大影响。为了提高高速PMSM控制系统性能,对电机定子电流谐波抑制方法的研究就显得尤为重要。另外,可用于高速PMSM转子速度检测的传感器很少,需采用无速度传感器技术对其转子转速进行估算,因此开展高速PMSM无传感器技术的研究拥有非常重要的价值。本文针对高速PMSM控制技术的缺点,对抑制定子电流谐波含量以及改进无速度传感器算法两个方面展开了研究,论文主要的研究内容如下:首先,本文对PMSM三种转子结构进行了阐述,建立起PMSM在三相静止轴系、两相静止轴系以及两相同步旋转轴系下的数学模型,对PMSM直接转矩控制策略中的定子磁链、转矩估算方案及控制策略的实现过程进行了阐述。其次,针对高速PMSM定子电流总谐波失真高的特点,研究了基于5段式矢量合成次序的简化三电平空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation SVPWM)算法对传统三电平SVPWM算法中参考电压空间矢量合成原理、实现过程及其优缺点进行了深入分析。提出了一种基于参考电压矢量分解的简化三电平5段式SVPWM矢量合成算法,在满足高速PMSM控制系统性能的同时,进一步简化了SVPWM算法的复杂性,并搭建了仿真模型对两种算法的性能进行了仿真对比研究。最后,针对高速PMSM无速度传感器技术进行研究,分析了Luenberger观测器原理,针对传统观测器算法存在的问题对其进行了改进,通过引入关系函数修正了传统观测算法存在的观测转速偏差。在Matlab/Simulink软件中搭建了基于改进型Luenberger观测算法及简化三电平SVPWM的高速PMSM直接转矩控制系统的仿真模型,并在1000—10000r/min的范围内对仿真模型进行了分析,仿真结果证实了改进型Luenberger算法的正确性与可行性。

关键词：高速PMSM 三电平逆变器直接转矩控制 Luenberger观测器简化SVPWM算法

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基于谐波提取器的永磁同步电机谐波抑制方法

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电气工程学报 2021年第1期16卷 9-15页

作者：金石朱熙金无痕张凤阁沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)在运行时由于受到逆变器的非线性因素影响导致电机定子电流产生谐波,使电机产生额外损耗。由于传统PI(Proportion integration, PI)控制器不能无静差跟踪交流信号,会导致谐波检... 详细信息

永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor, PMSM)在运行时由于受到逆变器的非线性因素影响导致电机定子电流产生谐波,使电机产生额外损耗。由于传统PI(Proportion integration, PI)控制器不能无静差跟踪交流信号,会导致谐波检测精度不高。针对这种问题,提出一种基于正、负序基波提取器的谐波检测结构,该结构可以无静差跟踪谐波交流量。通过对角速度进行设置得到谐波提取器,分别提取5次负序谐波和7次正序谐波,并将其作为补偿量注入到电流环PI控制器的输出电压中,降低电机定子绕组电流的谐波含量。仿真结果表明,基于正、负序谐波提取器的PMSM谐波抑制策略可以有效抑制电机定子电流谐波。

关键词：永磁同步电机定子电流谐波抑制谐波提取器

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新型复合转子双定子同步电机的复合滑模控制

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电气工程学报 2021年第2期16卷 93-99页

作者：金石宋顺千金无痕姜旺沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870

针对新型永磁/磁阻复合转子双定子低速大转矩同步电机矢量控制系统,对其单速度环PI速度调节器进行改进,根据内外电机电磁转矩解耦原理,设计该电机的单滑模速度控制器来测算内外电机所需转矩电流。此外,针对转矩电流计算存在误差的问题,... 详细信息

针对新型永磁/磁阻复合转子双定子低速大转矩同步电机矢量控制系统,对其单速度环PI速度调节器进行改进,根据内外电机电磁转矩解耦原理,设计该电机的单滑模速度控制器来测算内外电机所需转矩电流。此外,针对转矩电流计算存在误差的问题,设计负载扰动观测器进行反馈调节,可提高转矩电流的计算精度,从而得到更为精确的参考转矩电流,最后通过重新分配转矩电流实现内外电机的转矩解耦控制。通过仿真分析,验证了所提方法的可行性和有效性,可提高系统的动态响应速度和抗负载扰动能力。

关键词：复合转子双定子同步电机滑模速度控制器负载扰动观测器转矩解耦控制

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永磁/磁阻混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量控制

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大电机技术 2021年第1期 20-23页

作者：金无痕金石姜旺沈阳工业大学电气工程学院沈阳110870 沈阳工业大学沈阳110870

本文介绍了一种新型永磁/磁阻混合转子双定子同步电机。该电机与常规电机相比具有转矩密度高、体积小的优点,非常适合于低速大转矩电力传动系统。本文提出了一种永磁/磁阻混合转子双定子同步电机的矢量控制方法,并提出了一种转矩解耦算... 详细信息

本文介绍了一种新型永磁/磁阻混合转子双定子同步电机。该电机与常规电机相比具有转矩密度高、体积小的优点,非常适合于低速大转矩电力传动系统。本文提出了一种永磁/磁阻混合转子双定子同步电机的矢量控制方法,并提出了一种转矩解耦算法来分配内外定子的输出电磁转矩。仿真结果验证了该控制策略的有效性。

关键词：永磁/磁阻混合转子双定子同步电机矢量控制转矩解耦控制

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低速大转矩永磁同步电机矢量控制研究

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大电机技术 2023年第2期 8-14,34页

作者：金石刘迎顾家伟金无痕沈阳工业大学沈阳110870

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能... 详细信息

低速大转矩永磁同步电机调速系统在负载频变时存在动态响应慢的问题,本文分析了永磁同步电机数学模型、无传感器控制和自抗扰控制原理后,提出了一种基于滑模观测的自抗扰控制方法,并将其应用于矢量控制中,以提高永磁同步电机的运行性能。与传统滑模观测器相比,该方法的观测器是采用饱和函数sat作为开关函数,并引入锁相环得到转子位置估计值的方法,来减小估计误差。此外,再对滑模观测器的输出值进行动态跟踪与实时补偿来设计出适用于永磁电机的自我补偿型自抗扰控制器,并将该方法应用到永磁同步电机矢量控制系统中。仿真结果表明:采用自抗扰控制器的矢量控制系统具有更好的抗扰动能力和跟踪精度,电机满载启动时无超调,负载转矩突然变化时,系统能快速响应。

关键词：永磁同步电机自抗扰控制滑模观测器低速大转矩

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基于改进型Luenberger观测器的PMSM直接转矩控制方法

基于改进型Luenberger观测器的PMSM直接转矩控制方法

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作者：金石金无痕于思洋毕猛王博宋顺千 110870 辽宁省沈阳市铁西区经济技术开发区沈辽西路111号

基于改进型Luenberger观测器的PMSM直接转矩控制方法，该方法步骤如下：（一）、将高速永磁同步电机（9）的定子三相电流信号和定子三相电压信号分别经过Clark坐标变换得到两相静止DQ坐标系下的定子电流信号和定子电压信号；（二）、计... 详细信息

标准号: CN111769779A

基于改进型Luenberger观测器的PMSM直接转矩控制方法，该方法步骤如下：（一）、将高速永磁同步电机（9）的定子三相电流信号和定子三相电压信号分别经过Clark坐标变换得到两相静止DQ坐标系下的定子电流信号和定子电压信号；（二）、计算得到电磁转矩估算值；同时，定子电流信号和定子电压信号以及给定控制系统转速信号，经改进型Luenberger观测器算法得到电机转子转速估算值与的差值经转速PI调节器到电机参考转矩；（三）、“经定子磁链滞环比较器得到定子磁链增量和信号经过传统砰‑砰控制器得到控制信号；通过引入关系函数修正传统观测算法存在的观测转速偏差，并且通过引入低通滤波器消除观测转速的高频脉动误差，实现了对电机转子转速的精确观测。

关键词：观测电机转子转速定子电流信号定子电压信号定子磁链改进型观测器算法估算三相电流信号三相电压信号永磁同步电机直接转矩控制低通滤波器滞环比较器电磁转矩高频脉动关系函数控制系统控制信号转速偏差转速信号坐标变换控制器引入两相转矩静止电机修正参考

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混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量的控制系统及方法

混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量的控制系统及方法

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作者：金石金无痕毕猛于思洋柳帅顾家伟 110870 辽宁省沈阳市铁西区经济技术开发区沈辽西路111号

本发明涉及混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量的控制系统及方法，通过双旋转坐标变换将双定子绕组电流矢量统一到磁阻转子同步旋转坐标系，结合混合转子双定子同步电机电压、电流方程，再通过转矩解耦矢量控制方法控制定子绕组d轴电... 详细信息

标准号: CN113131813B

本发明涉及混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量的控制系统及方法，通过双旋转坐标变换将双定子绕组电流矢量统一到磁阻转子同步旋转坐标系，结合混合转子双定子同步电机电压、电流方程，再通过转矩解耦矢量控制方法控制定子绕组d轴电流实现内外电机电磁转矩的解耦。本发明解决了定子串联结构的混合转子双定子同步电机不能独立控制内外电机电磁转矩的问题。

关键词：混合转子同步电机双定子解耦电机电磁转矩转矩同步旋转坐标系双定子绕组串联结构磁阻转子电流方程电流矢量定子绕组独立控制方法控制控制系统矢量控制坐标变换矢量双旋转统一

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混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量的控制系统及方法

混合转子双定子同步电机转矩解耦矢量的控制系统及方法

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作者：金石金无痕毕猛于思洋柳帅顾家伟 110870 辽宁省沈阳市铁西区经济技术开发区沈辽西路111号

标准号: CN113131813A

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基于简化三电平SVPWM算法的PMSM直接转矩控制方法

基于简化三电平SVPWM算法的PMSM直接转矩控制方法

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作者：金石金无痕刘光伟毕猛徐振耀刘向阳 110870 辽宁省沈阳市铁西区经济技术开发区沈辽西路111号

基于简化三电平SVPWM算法的PMSM直接转矩控制方法，该方法步骤如下：（一）、将高速永磁同步电机（9）的定子三相电流信号和定子三相电压信号分别变换得到两相静止DQ坐标系下的定子电流信号和定子电压信号；（二）、计算得到反馈转矩；... 详细信息

标准号: CN111769778B

基于简化三电平SVPWM算法的PMSM直接转矩控制方法，该方法步骤如下：（一）、将高速永磁同步电机（9）的定子三相电流信号和定子三相电压信号分别变换得到两相静止DQ坐标系下的定子电流信号和定子电压信号；（二）、计算得到反馈转矩；控制系统给定电机角速度信号与电机实际角速度信号之差经转速PI调节器后得到电机参考转矩；（三）、负载角增量与（二）步骤中的定子磁链矢量相位角相加得到参考电压矢量相位角；（四）、得到12路PWM脉冲信号来驱动三电平逆变器（8）从而精确控制高速永磁同步电机。基于5段式矢量合成算法的简化三电平SVPWM算法能够大幅减少逆变器的开关频率，能够有效地改善传统算法运算量大、实时性差等弊端，进而提升控制系统的性能。

关键词：永磁同步电机角速度信号电机三电平相位角转矩参考电压矢量定子磁链矢量定子电流信号定子电压信号三电平逆变器三相电流信号三相电压信号提升控制系统直接转矩控制传统算法开关频率控制系统实时性差矢量合成负载角逆变器有效地运算量段式两相算法相加静止反馈驱动参考

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基于简化三电平SVPWM算法的PMSM直接转矩控制方法

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作者：金石金无痕刘光伟毕猛徐振耀刘向阳 110870 辽宁省沈阳市铁西区经济技术开发区沈辽西路111号

标准号: CN111769778A

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