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无刷直流电机无直轴电枢反应的非正弦转子磁场定向矢量控制技术

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电工技术学报 2022年第16期37卷 4094-4103页

作者：李珍国孙启航王鹏磊崔屹峰燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室秦皇岛066004

该文提出一种考虑非正弦磁场分布特征的无刷直流电机转子磁场定向矢量控制技术,此技术既在无需换相区检测的前提下抑制了转矩脉动,又解决了由于直轴电枢反应造成的助磁和去磁的问题。为此,首先,通过对比分析不同转子磁场分布下的转子磁... 详细信息

该文提出一种考虑非正弦磁场分布特征的无刷直流电机转子磁场定向矢量控制技术,此技术既在无需换相区检测的前提下抑制了转矩脉动,又解决了由于直轴电枢反应造成的助磁和去磁的问题。为此,首先,通过对比分析不同转子磁场分布下的转子磁链波形,得出在非正弦转子磁场分布下以转子位置角作为旋转角的等功率3s/2r变换不能实现转子磁场定向的结论;其次,通过改变等功率3s/2r变换矩阵中的旋转角,使得变换后转子磁链无q轴分量,从而建立非正弦转子磁场定向坐标系并得出该坐标系下的动态数学模型;最后,理论推导出无直轴电枢反应运行时给定参考转矩下所需的d、q轴电枢电流求解方程,并以此构建出无刷直流电机无直轴电枢反应的转子磁场定向矢量控制系统。所提控制技术通过相应的数字信号处理(DSP)驱动实验验证了其可行性和有效性。

关键词：无刷直流电机非正弦磁场分布转子磁场定向无直轴电枢反应转矩脉动抑制

基于逐相旋转坐标变换的无刷直流电机转子磁场定向瞬时转矩控制技术

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电工技术学报 2022年第22期37卷 5788-5798页

作者：李珍国王鹏磊孙启航贾益丞燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室秦皇岛066004

转子磁场定向无刷直流电机等效模型所具有的d轴转子磁链为恒值、q轴转子磁链始终为零的特征,是构建高性能无刷直流电机瞬时转矩控制系统的有利条件。但是传统的等功率3s/2r坐标变换无法使无刷直流电机得到转子磁场定向等效模型。为此,... 详细信息

转子磁场定向无刷直流电机等效模型所具有的d轴转子磁链为恒值、q轴转子磁链始终为零的特征,是构建高性能无刷直流电机瞬时转矩控制系统的有利条件。但是传统的等功率3s/2r坐标变换无法使无刷直流电机得到转子磁场定向等效模型。为此,提出一种基于逐相旋转坐标变换的转子磁场定向方法,即对每相转子磁链逐一进行旋转坐标变换得到各相绕组的转子磁场定向等效模型,再以功率守恒为原则进行三相合成,得到无刷直流电机转子磁场定向等效模型。鉴于该转子磁场定向等效模型中电磁转矩仅与q轴电流成正比而与d轴电流无关,理论推导出直轴电枢反应磁动势、瞬时电磁转矩各自与d、q轴电流之间的关系式,构建了具有无增磁/去磁电枢反应的瞬时转矩控制系统。最后,通过Matlab仿真和DSP驱动实验,验证了所提控制技术的可行性和有效性。

关键词：无刷直流电机转子磁场定向逐相旋转坐标变换无增磁和去磁瞬时转矩控制

基于相电动势矢量定向的无刷直流电机铜耗最小化瞬时转矩控制技术

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中国电机工程学报 2022年第3期42卷 1174-1183页

作者：李珍国王鹏磊孙启航贾清泉电力电子节能与传动控制河北省重点实验室(燕山大学) 河北省秦皇岛市066004

无刷直流电机在理想梯形波电动势下,通以理想三相方波电流时,虽能产生恒定瞬时电磁转矩,但不能使铜耗最小化。若考虑非理想梯形波电动势和非理想方波电流,则还会存在较大的转矩脉动。为此,该文提出一种基于相电动势矢量定向的铜耗最小... 详细信息

无刷直流电机在理想梯形波电动势下,通以理想三相方波电流时,虽能产生恒定瞬时电磁转矩,但不能使铜耗最小化。若考虑非理想梯形波电动势和非理想方波电流,则还会存在较大的转矩脉动。为此,该文提出一种基于相电动势矢量定向的铜耗最小化瞬时转矩控制技术。相电动势矢量定向dq旋转坐标系下的数学模型具有电磁转矩仅与q轴绕组电流有关、与d轴绕组电流无关的特点,是实现无刷直流电机恒定瞬时转矩控制的基础。推导铜耗最小化运行所需d轴电流,并构建能够实现铜耗最小化的无刷直流电机瞬时转矩控制系统。通过相应的数字信号处理实验验证所提控制技术其可行性和有效性。

关键词：无刷直流电机相电动势矢量定向瞬时转矩控制铜耗最小化转矩脉动抑制

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开关磁阻电机的高效率直接瞬时转矩控制

电工技术学报 2010年第8期25卷 31-37,51页

作者：李珍国阚志忠燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室秦皇岛066004

主要论述了开关磁阻电机(SRM)的高效率直接瞬时转矩控制(DITC)。常用的瞬时转矩控制方法是使用预存的最优转矩分配函数(TSF)。其中,典型的TSF曲线为正弦和直线TSF曲线。由于SRM具有很强的非线性特性,不可能存在任意转矩指令下,既能抑制... 详细信息

主要论述了开关磁阻电机(SRM)的高效率直接瞬时转矩控制(DITC)。常用的瞬时转矩控制方法是使用预存的最优转矩分配函数(TSF)。其中,典型的TSF曲线为正弦和直线TSF曲线。由于SRM具有很强的非线性特性,不可能存在任意转矩指令下,既能抑制转矩脉动,又能实现高效率的固定形状TSF曲线。为此,以SRM的非线性模型为基础,提出了一种可实现高效率的DITC方法。所提方法不给定具体的TSF曲线,而是在可抑制转矩脉动的前提下,根据当前运行状态实时确定当时的转矩分配,可有效地减小两相导通区间,实现快速换向。因此,只要合理选择开通角,就能达到实现高效率DITC的目的。最后,通过计算机仿真和DSP驱动实验,证明了所提方法的有效性。

关键词：开关磁阻电机直接瞬时转矩控制转矩脉动抑制高效率转矩分配函数

基于改进型简化磁链法的开关磁阻电机无位置传感器速度控制

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电工技术学报 2011年第6期26卷 62-66页

作者：李珍国李彩红阚志忠张纯江燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室秦皇岛066004

传统的简化磁链法需要以单相轮流导通和电流斩波控制为前提条件,其中单相轮流导通即在换相角处关断当前相的同时开通下一相的条件使系统的开通和关断角之间存在耦合,不利于在进行无位置传感器速度控制同时实现效率优化或转矩脉动最小化... 详细信息

传统的简化磁链法需要以单相轮流导通和电流斩波控制为前提条件,其中单相轮流导通即在换相角处关断当前相的同时开通下一相的条件使系统的开通和关断角之间存在耦合,不利于在进行无位置传感器速度控制同时实现效率优化或转矩脉动最小化等要求。为此,本文提出了能够任意给定开通角且其与关断角无关的改进型简化磁链法,并以此搭建了开关磁阻电机(SRM)无位置传感器速度控制系统。所提方法仅需控制系统采取关断角固定和电流斩波控制方式,根据所提的改进型简化磁链法,能够确定关断角位置,并可估算出转速和任意时刻转子位置。最后,所提方法和利用该方法搭建的SRM无位置传感器速度控制系统,通过DSP驱动实验,证明了其有效性。

关键词：开关磁阻电机无位置传感器速度控制改进型简化磁链法可调开通角

基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机瞬时转矩控制

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电工技术学报 2007年第8期22卷 144-149页

作者：李珍国魏艳君阚志忠漆汉宏燕山大学电气工程学院秦皇岛066004

主要论述了基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制。在常规功率变换电路的驱动下,采用直接瞬时转矩控制虽然改善了开关磁阻电机驱动系统所固有的高转矩脉动,但由于励磁电流的上升和下降相对缓慢,使得系统的效率和动态... 详细信息

主要论述了基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制。在常规功率变换电路的驱动下,采用直接瞬时转矩控制虽然改善了开关磁阻电机驱动系统所固有的高转矩脉动,但由于励磁电流的上升和下降相对缓慢,使得系统的效率和动态性能有所降低。而四电平功率变换电路因能提供高电压给开关磁阻电机,使得励磁电流上升和下降所需时间减少,因此可改善开关磁阻系统的效率和动态性能。在基于四电平功率变换电路的SRM系统中,利用直接瞬时转矩控制,提出了在各种工作模式下的新的控制方法。所提方法通过计算机仿真和DSP驱动实验,证明了其有效性。

关键词：开关磁阻电机直接瞬时转矩控制四电平功率变换电路转矩脉动抑制

考虑转矩脉动最小化的无刷直流电机直接转矩控制系统

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电工技术学报 2014年第1期29卷 139-146页

作者：李珍国章松发周生海张纯江燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室秦皇岛066004

主要阐述了以转矩脉动最小化为目的的无刷直流电机(BLDCM)直接转矩控制技术。传统的无刷直流电机直接转矩控制系统通常因采用一个周期一个电压矢量和低电感,造成较大的相电流和转矩抖动,故选取了滞环转矩控制和PWM方式相结合的转矩控制... 详细信息

主要阐述了以转矩脉动最小化为目的的无刷直流电机(BLDCM)直接转矩控制技术。传统的无刷直流电机直接转矩控制系统通常因采用一个周期一个电压矢量和低电感,造成较大的相电流和转矩抖动,故选取了滞环转矩控制和PWM方式相结合的转矩控制方式。此外,该直接转矩控制系统在两相半桥120°导通方式下,每120电角度发生一次较大的换相转矩脉动,因此在详细分析产生转矩脉动根源的基础上,提出了正负参考转矩下的新半桥调制模式开关管状态查询表。最后,所提直接转矩控制系统的转矩脉动最小化方案通过四象限运行时的Matlab仿真和DSP驱动实验,验证了其可行性和有效性。

关键词：无刷直流电机直接转矩控制转矩脉动最小化四象限运行

基于DITC的开关磁阻电机转矩脉动最小化研究

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电工技术学报 2007年第7期22卷 136-140页

作者：漆汉宏张婷婷李珍国魏艳君燕山大学电气工程学院秦皇岛066004

转矩脉动是开关磁阻电机较为突出的缺点。本文基于直接瞬时转矩控制(DITC)的概念,直接控制瞬时转矩跟随参考转矩,并结合转矩滞环控制器,阐述了减小转矩脉动的控制原理。针对一台3相12/8极开关磁阻电机,建立了Matlab环境下SRM系统的仿真... 详细信息

转矩脉动是开关磁阻电机较为突出的缺点。本文基于直接瞬时转矩控制(DITC)的概念,直接控制瞬时转矩跟随参考转矩,并结合转矩滞环控制器,阐述了减小转矩脉动的控制原理。针对一台3相12/8极开关磁阻电机,建立了Matlab环境下SRM系统的仿真模型。仿真结果和实验结果如实地反映了开关磁阻电机的运行特性,验证了本文所用的直接瞬时转矩控制能有效地减小转矩脉动。

关键词：开关磁阻电机直接瞬时转矩控制转矩滞环控制器转矩脉动最小化

无刷直流电动机双闭环调速系统的转矩脉动抑制研究

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电工技术学报 2015年第15期30卷 156-163页

作者：李珍国周生海王江浩方一鸣燕山大学电力电子节能与传动控制河北省重点实验室秦皇岛066004 国网冀北电力有限公司检修分公司北京102488

主要阐述了具有速度/电流双PI控制器的无刷直流电动机(BLDCM)调速系统的转矩脉动抑制技术。传统无刷直流电动机双闭环调速系统因非理想梯形波反电动势和非理想方波相电流存在较大的转矩脉动,为此,提出一种相电流整形和新半桥PWM方式相... 详细信息

主要阐述了具有速度/电流双PI控制器的无刷直流电动机(BLDCM)调速系统的转矩脉动抑制技术。传统无刷直流电动机双闭环调速系统因非理想梯形波反电动势和非理想方波相电流存在较大的转矩脉动,为此,提出一种相电流整形和新半桥PWM方式相结合的方法。其中,基于线反电动势常数的相电流整形技术能够解决因非理想梯形波反电动势引起的转矩脉动,通过分析相电流换相过程得到的新半桥PWM方式能够解决因非理想方波相电流引起的换相转矩脉动。通过四象限运行时的Matlab仿真和DSP驱动实验,验证了所提双闭环调速系统的转矩脉动抑制方案的可行性和有效性。

关键词：无刷直流电动机双闭环调速系统转矩脉动抑制相电流整形四象限运行