无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制系统方案的研究

无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制系统方案的研究 1 前言

近年来，由于现代化及智能技术的发展，无位置传感器永磁同步电机（PMSM）的应用越来越普遍。PMSM具有高效率，高转矩密度，低热产生，低噪声及易于控制等特点，从而得到广泛应用。

然而，PMSM具有恒定的转矩特性，因此其转矩的直接控制至关重要，而不能使用传统的电压控制方式，因此引出了转矩直接控制系统。该系统采用转矩跟踪电流控制或状态跟踪电流控制方式，可以实现交流电动机的转矩直接控制，从而达到更好的控制效果。

本文旨在介绍无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制系统的

研究方案，并结合实际应用情况，给出具体的实现方案。

2 研究方案

2.1 转矩直接控制原理

转矩直接控制系统的原理是采取反馈控制的方式，以转矩信号作为输入信号，通过反馈控制得到输出电流信号，从而控制电机的转矩。转矩直接控制方式有转矩跟踪电流控制和状态跟踪电流控制，其原理如下：

转矩跟踪电流控制：根据转矩信号，直接计算出转动惯量电流，设定一个跟踪器，将计算出的电流与实际输出电流做差，计算出误差值，并与PID控制器结合，计算出电机的新电流值，从而实现转矩控制。

状态跟踪电流控制：通过采集到的转矩信号，计算出电机的期望

状态，将实际状态与期望状态作比较，计算出误差值，并与PID控制器结合，计算出电机的新电流值，从而实现转矩控制。

2.2 无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制系统方案

针对无位置传感器永磁同步电机，需要基于转矩跟踪电流控制和状态跟踪电流控制的原理，搭建一套转矩直接控制系统，从而实现转矩的控制。

根据原理，可以结合控制系统硬件及软件的要求，提出如下的实现方案：

（1）硬件设计

系统硬件主要由控制器、数字量放大器、A/D转换器及伺服驱动器等构成。

（2）软件设计

电机控制软件主要由实时控制系统、转矩控制算法等构成。

（3）实际应用

在实际应用中，可以使用PID控制器结合特定的转矩控制算法，进行实时的转矩控制，从而实现更好的调节效果。

3 结论

本文针对无位置传感器永磁同步电机，介绍了基于转矩直接控制的研究方案，并结合实际应用给出了具体的实施方案。此研究方案可为实现转矩直接控制提供参考，从而更好地应用PMMS。

永磁式同步电动机无传感器控制技术简述

永磁式同步电动机无传感器控制技术简述 前言：pmsm矢量控制效法直流电机通过转矩分量和励磁分量解耦控制获得了优良动静态性能。打破了高性能电力传动领域直流调速系统一家独大的局面，并逐步迈进交流调速系统时代。 pmsm因其高转矩惯性比、高能量密度、高效率等固有特点广泛应用于航空航天、电动车、工业伺服等领域。伴随着高性能磁性材料、电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的发展，特别是矢量控制和直接转矩控制等高性能控制策略的提出，使得pmsm调速系统得以迅猛发展。pmsm矢量控制效法直流电机通过转矩分量和励磁分量解耦控制获得了优良动静态性能。打破了高性能电力传动领域直流调速系统一家独大的局面，并逐步迈进交流调速系统时代。 高性能pmsm控制系统依赖于可靠的传感器装置和精确的检测技术。传统控制系统多采用光电编码器，旋转变压器等机械传感器获得转子位置信息。但是机械传感器安装维护困难，不但增加了系统机械结构复杂度，而且影响了系统动静态性能，降低了系统鲁棒性和可靠性。pmsm矢量控制系统性能往往受限于机械传感器精度和响应速度，而高精度、高分辨率的机械传感器价格昂贵，不但提高了驱动控制系统成本，还限制了驱动装置在恶劣条件下的应用。机械传感器低成本、高精度、高可靠性的自身矛盾根本的解决方法就是去掉机械传感器而采取无传感器技术。因此，pmsm无传感器控制技术的研究迅速成为热点。 pmsm国内外研究现状 国外在20世纪70年代就开展无传感器控制技术的研究工作。在其后的20多年里，国内外学者对交流电机的无传感器运行进行了广泛的研究并提出了很多方法。这些研究成果使得无传感器控制的电机驱动系统能够应用于更多的工业领域中。 pmsm无传感器技术主要两个发展阶段：第一代采用无传感器矢量控制技术的交流电动机经过近10年的研究和原型机试验已经出现在市场上。第一代无传感器电动机的调速精度不高，可以正常工作的速度范围也有限，在低速、零速时，机械特性很软且误差变得很大，无法进行调速。第一代无传感器技术还很不完善，因此限制了它的使用范围。现在正在研制的是第二代无传感器技术，人们预计将能有更高的精度且在零速时也能进行完全的转矩控制，可与传统的矢量控制技术相媲美。第二代无传感器技术预期的应用领域与第一代无传感器技术基本相同，但有更好的动态特性。 pmsm无传感器控制技术综述 pmsm无传感器技术自荣获国内外学者的广泛关注之后，研究进展很快，已取得阶段性成果，部分技术已实用化。从pmsm自身特点的深入挖掘到众多现代控制理论的引用，pmsm 无传感器控制理论正不断的推陈出新。现对pmsm无传感器控制主流理论综述如下。

关于直接转矩控制的专题调研报告

关于永磁同步电机直接转矩控制技术 的专题调研报告 1直接转矩控制技术的产生和应用发展 1.1直接转矩控制技术的产生 直接转矩控制简称DTC（direct torque control），是在20世纪80年代中期发展起来的继矢量控制之后的一种高性能交流电机变频调速技术。1985年，德国鲁尔大学M.Depenbrock教授和日本学者I.Takahashi针对于异步电机分别独立提出了直接转矩控制方法，引起了学术界极大的兴趣和关注。 实际上，早在1977年，美国学者ALLAN B. PLUNKETT就在IEEE杂志上首先提出了类似于直接转矩控制的结构和思想的直接磁链和转矩调节方法，其控制原理框图如图1所示。其中，转矩给定与反馈之差通过PI调节得到滑差频率，再加上电机转子机械速度得到逆变器应该输出的电压定子频率；定子磁链给定与反馈之差通过积分运算得到一个电压与频率之比的量，并使之与定子频率相乘得到逆变器应该输出的电压，最后通过SPWM方法对电机进行控制。其磁链通过在电机里安装线圈来测量得到，因此应用起来颇为困难，从而未曾引起广泛的注意。 图1 ALLAN B. PLUNKETT提出的直接转矩控制原理框图 1981年，日本学者S.Yamamura在开发交流电机速度控制系统时提出了磁场加速控制法，并且关键性地指出如果维持气隙磁场幅值不变，则电压、电流和转矩等其他物理量仅为转差的函数，此时只需通过调节气隙磁链的旋转速度，即可改变其对转子的瞬时转差频率从而可以达到控制转矩的目的。

1983年，日本学者Y.Murai等人将空间电压矢量理论应用于PWM逆变器感应电动机传动系统中，把逆变器和电动机看作一个整体，综合三相电压进行控制，提出了磁链轨迹控制法，基于电压和磁链空间矢量概念，成功地解决了瞬时主磁链的计算问题，并且较方便地控制其幅值在整个调速范围内近似保持不变，从而使其轨迹接近于圆形。 1985年德国鲁尔大学M.Depenbrock教授通过对瞬时空间矢量理论的研究，首次提出了直接转矩控制的理论——直接自控制[2]，简称DSC（direct self control）。1987年M.Depenbrock教授又把这种理论推广到弱磁调速范围。这种控制技术并不考虑如何通过解耦将定子电流分解为励磁电流分量和转矩电流分量，而是通过测量的定子电压和电流计算电机的磁链和转矩，并根据与给定值比较所得差值实现磁链和转矩的直接控制从而使得直接转矩控制的感应电动机调速系统线路简单，对电机参数不敏感，在很大程度上解决了矢量控制中计算控制复杂、实际性能难于达到理论分析结果的一些重大问题。 1986年IsaoTakahashi与ToshihikoNoguchi采用查询电压矢量表的方法来对定子磁链和电机转矩同时进行调节，根据定子磁链矢量空间位置以及定子磁链幅值与电机转矩的控制需求（增大、减小或不变），从电压矢量表中直接查出应施加的电压矢量对应的开关信号，以此来控制逆变器[3]。为了使磁链轨迹向理想的圆形轨迹靠近，I.Takahashi采用了圆形定子磁链轨迹以保证定子磁链幅值基本不变，但不同的电压矢量表会对交流传动系统的静态、动态性能有很大的影响。 尽管M.Depenbrock的DSC方法与Takahashi的查询电压矢量表方法的具体实现方式不同，但其核心特点都相同： 1）采用电磁转矩闭环结构将逆变器与电动机结合为一体，利用空间电压矢量直接控制电磁转矩； 2）没有电流闭环，直接在定子坐标系下建立算法模型，而不需要坐标旋转变换，所以本质上是一种无位置传感器控制策略。 因此，两种方法都属于直接转矩控制（DTC），上述两特点也是我们认定某种控制策略是否属于直接转矩控制的依据。 1.2直接转矩控制技术的应用发展 由于直接转矩控制技术具有转矩响应快、参数鲁棒性好等优点，很快就引起了广泛关注。1994年瑞士ABB公司将直接转矩控制技术成功应用到异步电机的通用变频器上，于1995年推出了ACS600系列变频器，并且声称DTC将是下一代交流电机的最优秀的控制方案[5]。 1996年南京航空航天大学与澳大利亚新南威尔士大学合作提出了基于永磁同步电机的直接转矩控制理论，初步实现了永磁同步电机直接转矩控制方案，并且成功地拓展到了弱磁恒功率范围[6]。

基于SimuLink的直接转矩控制研究

摘要 电机调速一直是电机控制领域一个重要的研究课题，优异的调速方法可以保证电机组成的系统的稳定性和快速性，数年来经过人们的不断研究和探索，提出来许多的调速方法，比如传统的调节电枢电压，励磁电流，电压频率等调速方法，还有近些年来发展起来的矢量控制和直接转矩控制，直接转矩控制和矢量控制相比省掉了矢量旋转变换复杂的变化和计算，因此它所需要的信号处理工作特别简单，本文对永磁同步电动机的直接转矩控制进行了详细的分析研究。直接转矩控制是在维持定子磁链恒定的前提下，通过空间电压矢量来调节定子磁链的旋转速度，从而控制转矩和转速。本文回顾了直接转矩控制技术和永磁同步电动机的发展历史，详细的阐述了直接转矩控制的基本原理，系统的建立了永磁同步电动机在各个坐标系下的数学模型。最后用Simulink仿真软件对理想的永磁同步电动机直接转矩控制系统进行了建模和仿真，仿真结果表明直接转矩控制应用于永磁同步电动机的可行性和这种方法控制结构简单，动态响应好的特点。 关键字：直接转矩控制，永磁同步电动机，电机调速，空间电压矢量，仿真

Abstract Motor speed motor control has been an important research topic in the field , excellent way to ensure that the motor speed control system consisting of stability and fast , people over the years through continuous research and exploration, the governor proposed many methods for example, the traditional method of adjusting the speed of the armature voltage , excitation current , voltage, frequency, etc. , as well as in recent years developed vector control and direct torque control , direct torque control and vector control compared to dispense with the vector rotation transform complex changes and calculations , so it needs the signal processing is particularly simple , direct torque control of permanent magnet synchronous motor in this article for a detailed analysis. Direct torque control is maintained at a constant stator flux premise through space voltage vector to adjust the rotation speed of the stator flux , thereby controlling the torque and speed. This paper reviews the development history of direct torque control technology and permanent magnet synchronous motor , a detailed exposition of the basic principles of direct torque control system, the establishment of a permanent magnet synchronous motor mathematical model in various coordinate systems . Finally Simulink simulation software ideal for permanent magnet synchronous motor direct torque control system modeling and simulation results show that the direct torque control of permanent magnet synchronous motor used in this method is feasible and simple control structures , dynamic response good features. Keywords: direct torque control of permanent magnet synchronous motor , motor speed , space voltage vector , simulation

永磁同步电机控制系统设计与仿真毕业论文

永磁同步电机控制系统设计与仿真 目录 摘要I ABSTRACT II 1 绪论1 1.1 永磁同步电机的发展概况与研究现状1 1.2 永磁同步电机的研究意义2 1.3 论文主要研究容3 2 永磁同步电机系统4 2.1 永磁同步电机的分类和结构4 2.2 永磁同步电机的工作原理和特点4 2.3 永磁同步电机数学模型6 3 永磁同步电机控制策略8 3.1 恒压频比控制8 3.2 矢量控制9 3.2.1 矢量控制的组成和原理9 3.2.2 矢量控制的控制方式11 3.2.3 矢量控制的坐标变换12 3.2.4 矢量控制的基本方程17 3.3 直接转矩控制17 3.3.1 定子磁链控制19

3.3.2 空间矢量控制21 3.4 直接转矩控制系统与矢量控制系统的比较21 3.5 小结22 4基于Matlab/Simulink的永磁同步电机矢量控制系统仿真23 4.1 电压空间矢量脉宽调制原理24 4.1.1 电压空间矢量24 4.1.2 零矢量的作用26 4.1.3 空间电压矢量控制算法26 4.2 坐标变换模块27 4.3 SVPWM模块28 4.3.1 扇区选择28 4.3.2 计算X、Y、Z和TX 、TY定义29 4.3.3 计算矢量切换点Tcm1，Tcm2，Tcm329 4.4 PMSM闭环矢量控制仿真模型31 4.5 仿真结果31 4.6 结束语32 5 结论33 5.1 研究总结33 5.2 未来研究方向和展望34 致35 参考文献36

永磁同步电机控制系统设计与仿真 摘要 由于永磁同步电机具有体积小、功率密度大、效率和功率因数高等明显特点，从70年代末开始，永磁同步电机就得到广泛重视。随着高性能永磁材料的发展和价格的不断下降，永磁电机的应用越来越广泛。尤其是近年来，随着永磁材料的迅速发展和电力电子和控制技术的进步，永磁同步电机将越来越多地替代传统电机，应用前景非常的乐观，永磁电机与其驱动控制器设计也成了电机领域研究的热点课题，因而对永磁同步电机的研究是非常有意义的。 本文先对永磁同步电机与其相关技术的发展过程、研究现状和趋势进行了一个比较全面的阐述，然后对永磁同步电机的结构、性能进行了简要介绍，最后讲述了几种永磁同步电机控制系统常用的控制策略。 同时本文在分析永磁同步电机数学模型的基础上,借助于Matlab强大的仿真建模能力, 在Matlab/Simulink中建立了PMSM 控制系统的仿真模型,为PMSM控制系统的分析与设计提供了有效的手段和工具。此文借助这一手段在详细分析了永磁同步电机矢量控制的机理，并提出了一套相应的矢量控制方案后，建立了仿真和试验平台，进行了仿真分析和实验研究。 关键词：永磁同步电机/Matlab/Simulink仿真/矢量控制

_永磁同步电机控制策略比较研究

_永磁同步电机控制策略比较研究 永磁同步电机是一种新型高效率、高性能的电机，广泛应用于工业、 交通和航空航天等领域。在永磁同步电机的控制中，有多种不同的策略可 供选择，本文将对其中的几种常见的控制策略进行比较研究。 首先，矢量控制是永磁同步电机最常用的控制策略之一、矢量控制通 过精确地控制电机的转子位置和电磁矢量的方向和大小，实现对电机的精 确控制。这种控制策略具有响应速度快、转矩平稳等优点，适用于需要高 精度控制和快速动态响应的应用。 其次，直接转矩控制是一种特殊的矢量控制策略。直接转矩控制通过 根据电机的状态变量来直接计算和控制电机的转矩，而无需使用传统的速 度环。这种控制策略具有响应速度快、鲁棒性强等优点，适用于对电机转 矩要求严格的应用。 另外，模型预测控制是近年来发展起来的一种新型的永磁同步电机控 制策略。模型预测控制通过建立电机的数学模型，并基于该模型预测未来 时刻的电机状态，以优化控制策略来改善电机的性能。这种控制策略具有 快速响应、适应性强等优点，适用于变化较大的负载和环境条件下的应用。 最后，无感知向量控制是一种基于无位置传感器的永磁同步电机控制 策略。该控制策略通过基于电机的电流响应来追踪电机转子位置，从而实 现对电机的控制。这种控制策略具有结构简单、成本低等优点，适用于对 成本要求较高的应用场景。 综上所述，不同的永磁同步电机控制策略具有各自的特点和适用范围。在实际应用中，需要综合考虑电机性能要求、成本、复杂度等因素，选择 合适的控制策略。随着电机控制技术的不断发展，相信在未来会出现更多

的新型控制策略，为永磁同步电机的性能提升和应用拓展提供更多的可能性。

永磁同步电机直接转矩控制技术研究

永磁同步电机直接转矩控制技术研究 永磁同步电机（PMSM）是一种采用永磁铁作为励磁源的同步电机，具有体积小、功率 密度高、效率高等特点，因此在工业生产中得到了广泛的应用。永磁同步电机直接转矩控 制技术则是一种对永磁同步电机进行精确控制的技术手段，能够实现高性能的驱动系统。 本文将对永磁同步电机直接转矩控制技术进行深入研究，探讨其原理、特点、应用领域及 发展前景。 永磁同步电机直接转矩控制技术是一种高性能的电机控制技术，其原理是通过对电机 的电流和磁通进行精确控制，来实现对电机转矩的直接控制。与传统的矢量控制技术相比，直接转矩控制技术具有响应速度快、动态性能好、稳态性能高等优点，能够更好地满足现 代工业对电机控制精度和效率的要求。 永磁同步电机直接转矩控制技术的特点主要包括以下几点： 1. 高精度 直接转矩控制技术能够实现对电机转矩的精确控制，可以满足工业生产对电机运行精 度的要求，特别是对于需要频繁启动和停止的应用场合，直接转矩控制技术能够快速响应 并实现精确控制。 2. 响应速度快 直接转矩控制技术通过对电机的电流和磁通进行精确控制，能够实现对电机转矩的快 速调节，在瞬态响应和动态性能方面表现出色。 3. 高效节能 直接转矩控制技术能够减小电机的功率损耗，提高电机的效率，从而实现节能降耗的 目的，对于需要长时间运行的工业设备来说，可以大大降低能耗成本。 4. 系统稳定性好 直接转矩控制技术能够提高电机系统的稳态性能，减小系统的振动和噪音，提高系统 的运行稳定性，保证设备的安全可靠运行。 目前，永磁同步电机直接转矩控制技术已经在许多工业领域得到了广泛的应用。电动 汽车、轨道交通、风力发电、工业机械等领域是其主要应用领域。随着清洁能源和高性能 电气驱动技术的发展，永磁同步电机直接转矩控制技术将在未来得到更加广泛的应用。

高速列车永磁同步牵引电机的控制系统研究

高速列车永磁同步牵引电机的控制系统研究 高速列车永磁同步牵引电机的控制系统研究 随着社会经济的快速发展和人们对交通便利性的不断追求，高速列车作为优质高效的交通工具在我国得到了迅速普及和发展。而列车的牵引系统作为关键部件之一，其性能和稳定性对列车的运行速度和安全性有着举足轻重的影响。因此，研究和优化高速列车牵引电机的控制系统是一个具有重要意义的课题。 高速列车牵引系统一般采用交流电机作为动力装置，其中永磁同步牵引电机在其高效、紧凑的特性方面具有明显优势。相较于传统的异步牵引电机，永磁同步牵引电机具有高功率因数、高扭矩密度和高效率的特点。然而，由于其对控制系统的高要求，其控制系统的研究成为保证高速列车运行稳定和安全的关键。 高速列车永磁同步牵引电机的控制系统主要包括电子变频器、控制器和功率放大器等组成部分。其控制策略一般采用矢量控制、直接转矩控制和感应转矩控制等方法。矢量控制方法通过测量电机的电流和转速，以及磁链的位置和速度来控制永磁同步牵引电机的转矩和速度。直接转矩控制方法通过测量电机的电流和转速，以及转矩的反馈信息来实现对电机转矩的直接控制。感应转矩控制方法则是通过测量电机的电流和电压，以及感应转矩的参考值来控制电机的转矩和速度。 在高速列车牵引电机的控制系统中，传感器的选择和安装位置对控制系统的性能和稳定性有着重要影响。传感器常用的有电流传感器、转速传感器和位置传感器等。电流传感器用来测量电机的工作电流，转速传感器用来测量电机的转速，位置传感器用来测量磁链的位置。同时，传感器的安装位置应该考

虑到电磁干扰和温度等因素的影响，并且可以通过适当的滤波和屏蔽来减小干扰。 为了实现对高速列车永磁同步牵引电机的精确控制，控制系统需要使用先进的控制算法和优化策略。常见的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。PID控制是一种通 过比例、积分和微分的组合来控制系统的方法，可以根据错误的大小和变化率来调整控制量。模糊控制是一种基于模糊逻辑的控制方法，可以模拟人类的认知能力和决策过程。神经网络控制则是利用神经网络模型来实现对系统的控制，并且可以通过训练来提高控制系统的性能。 除了控制算法之外，控制系统的优化策略也是提高高速列车牵引电机性能的重要手段。常见的优化策略包括参数优化、拓扑结构优化和控制策略优化等。参数优化是指通过调整电机控制系统的参数来优化系统的性能，如调整控制器的增益和时间常数等。拓扑结构优化是指通过改变电机控制系统的拓扑结构来提高系统的性能，如改变电路的连接方式和电机的分布等。控制策略优化则是通过改进控制算法和控制策略来提高系统的性能，如结合模糊控制和PID控制来实现更精确的控制效果等。 综上所述，高速列车永磁同步牵引电机的控制系统研究是保证高速列车运行稳定和安全的关键。通过选择合适的传感器和安装位置、采用先进的控制算法和优化策略，可以实现对牵引电机的精确控制。未来，在智能化和网络化的发展趋势下，高速列车牵引电机的控制系统将继续进行深入研究和创新，以满足人们对高速、安全、舒适出行的需求 高速列车永磁同步牵引电机的控制系统是实现高速列车稳定和安全运行的关键。通过使用适当的传感器和安装位置，采

永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究

永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究 永磁同步电机全速度范围无位置传感器控制策略研究 摘要：永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor，PMSM）是一种广泛应用于工业自动化系统中的高效率电机。传统的PMSM控制策略通常依赖于位置传感器来实时获取转子位置信息，从而确定电机控制策略。然而，位置传感器的安装和维护成本相对较高，且存在可靠性问题。因此，发展一种全速度范围无位置传感器控制策略对于提高PMSM的可靠性和经济性具有重要意义。本文针对这一问题进行了研究，提出了一种基于直接转矩控制（Direct Torque Control，DTC）的无位置传感器控制策略，并进行了仿真验证。 第一章引言 随着电力电子技术的不断发展，PMSM在工业自动化领域得到了广泛的应用。PMSM具有高效率、高功率密度、快速响应和良好的控制性能等特点，因此在很多应用中取代了传统的电动机。现有的PMSM控制策略主要依赖于位置传感器来实时获取转子位置信息，从而确定电机控制策略。然而，位置传感器的安装和维护成本较高，且存在可靠性问题。 第二章无位置传感器控制策略 2.1 直接转矩控制 DTC是一种无位置传感器控制策略，广泛应用于PMSM的控制中。DTC通过实时估算转子位置和电流信息，快速响应电机的变化需求，并实时调整电机控制策略。该方法实现了对PMSM全速度范围的高精度控制，提高了电机的动态性能和响应速度。 2.2 转矩估算方法

在DTC中，转矩估算方法起着至关重要的作用。通过准确估算转矩值，可以实现电机的高精度控制。常用的转矩估算方法包括模型参考自适应系统、滑模观测器等。这些方法通过分析电机的模型和参数，估算出转矩的大小，并实时调整电机的控制策略。 第三章仿真验证 为了验证所提出的无位置传感器控制策略的有效性和性能，本文进行了仿真实验。通过Matlab/Simulink软件建立了PMSM的仿真模型，设置了转矩和速度的变化需求，并采用DTC 方法进行控制。 仿真结果表明，所提出的无位置传感器控制策略能够实时响应电机的变化需求，保持较高的控制精度。在高速和低速运行条件下，电机都能够稳定运行，并满足控制要求。 第四章结论 本文针对PMSM全速度范围无位置传感器控制的需求，提 出了一种基于DTC的控制策略，并进行了仿真验证。根据仿真结果，所提出的控制策略能够实现对PMSM的高精度控制，提 高了电机的动态性能和响应速度。未来的研究可进一步优化控制策略，提高无位置传感器控制的可靠性和鲁棒性。 本文提出了一种基于DTC的无位置传感器控制策略，在仿真实验中对PMSM进行了验证。结果显示，该控制策略能够实 时响应电机的变化需求，保持较高的控制精度。无论在高速还是低速运行条件下，电机都能够稳定运行，并满足控制要求。因此，该控制策略能够显著提高PMSM的动态性能和响应速度。未来的研究可以进一步优化控制策略，提高无位置传感器控制的可靠性和鲁棒性

船舶电力推进永磁同步电机控制系统的研究

船舶电力推进永磁同步电机控制系统的研究 摘要：文章介绍船舶永磁同步电机控制技术中矢量控制、直接转矩控制、自适 应控制和智能控制技术的国内外研究现状，以矢量控制技术为例，介绍其主电路、控制电路、驱动电路和保护电路等硬件和主程序及中断服务子程序等软件的设计 要点。 关键词：电力推进；永磁同步电机；硬件；软件 1引言 近年来随着电力电子技术、变频调速技术以及电机控制理论的发展，目前船 舶动力推进方式都采用的是电力推进的先进模式，即利用推进电机直接带动螺旋 桨旋转来推动船舶行进。此推进方式可以增加机舱的利用率、提高船舶的有效载荷、降低燃油消耗以及对环境的污染，而且还具有振动小、噪音低、操纵简单、 经济性高等优点，使船舶具有较高的机动性能。推进电机是船舶电力推进中的主 要动力装置，采用的是变频器对永磁同步电动机进行变频调速的控制方式，此种 电机具有体积容量小、功率密度大、运行效率高、控制性能好等优点，其构成的 系统具有非线性、强耦合等特点，其控制策略也较为复杂，通常采用矢量控制、 直接转矩控制、自适应控制和智能控制能方式。 2船舶永磁同步电机控制技术研究现状 永磁同步电动机采用稀土材料，且不具有滑环、电刷和励磁绕组等结构，具 有体积小、使用寿命长、结构简单、功率密度大等特点，可以分为表贴式、表面 嵌入式、内埋式三种结构形式，且目前使用的控制策略有矢量控制、直接转矩控制、自适应控制和智能控制等，其中，矢量控制技术起源于上世纪70年代的德国，是由异步电动机上发展而来的，就是利用空间矢量的理念将定子电流解耦为 两个分量，即励磁电流分量和转矩电流分量，这两个分量相互正交，可以通过矢 量坐标变换实现对定子电流的解耦控制。此外，随着微处理器技术的发展和应用，简化了矢量控制的电路设计，提高了系统的抗干扰能力，并就有优良的转矩响应 和精确的转速控制。 直接转矩控制理论起源于上世纪80年代的德国和日本，通过磁链观测器观测电化的定子磁链，计算出电机转矩，然后确定定子磁链所处在的扇区，将电机实 际磁链和转矩与给定值分别进行比较，经过磁链和转矩调节器得到输出结果，结 合定子磁链扇区信号选择空间电压矢量，控制定子磁链幅值恒定和转矩角的变化，从而实现对电机转矩的直接控制。此技术直接对逆变器进行最优控制，省去了复 杂的坐标变换，具有转矩响应迅速的优点。 自适应控制技术是一种基于数学模型的控制方法，其依托于矢量控制或直接 转矩控制的框架，可以客服电机参数的波动对控制精度的影响，比较适用于对象 特性或扰动特性变化范围比较大，而且具有较高的性能指标要求的系统。智能控 制技术是近年来发展起来的先进控制技术，不需要建立数学模型，可以处理难以 建模的非线性、时变以及不确定性的复杂系统，能模仿人脑中的思维过程，具有 启发式、自适应、高度并行处理等优良性能。 3船舶永磁同步推进电机控制系统的硬件设计 此系统的硬件主要由控制电路、功率驱动电路以及相对应的电源电路组成， 如图3.1所示。控制电路包括DSP的最小系统、转速与转子位置检测电路、电压 电流检测及调理电路、外设扩展电路、通信电路和保护电路。功率驱动电路包括 主电路、驱动电路。控制系统的电源电路主要采用电源模块和电压转换芯片进行

一种新型永磁同步电机控制技术的研究的开题报告

一种新型永磁同步电机控制技术的研究的开题报告 1. 研究背景及意义 随着电动汽车技术的快速发展，永磁同步电机逐渐成为电动汽车驱动系统中的主流电机类型。永磁同步电机具有高效率、高功率密度、低噪音、高可靠性等优点，已广泛应用于电动汽车、轨道交通和工业机械等领域。 永磁同步电机的控制技术是电机驱动系统关键技术之一。目前，永磁同步电机的控制技术主要包括矢量控制、直接转矩控制、模型预测控制等方法。但是，现有的永磁同步电机控制技术存在一些问题，如复杂的数学建模、计算量大、响应速度慢等，无法满足高性能电机驱动系统的需求。 本课题旨在探索一种新型永磁同步电机控制技术，解决现有控制技术存在的问题，提高电机驱动系统的性能和效率。 2. 研究内容和方法 本课题的研究内容主要包括以下几个方面： （1）研究永磁同步电机的建模和特性分析，分析电机控制的难点及优化方向； （2）研究一种新型永磁同步电机控制技术，该技术采用基于深度学习的控制方法，通过神经网络建立永磁同步电机的非线性模型，实现高精度控制； （3）通过仿真实验和实际测试，验证新型控制技术在动态响应、效率、噪音等方面的优势； （4）对比分析新型控制技术与现有控制技术的性能差异，探讨新型技术在电机控制领域的应用前景。

本课题的研究方法主要采用理论研究和实验研究相结合的方式，采用仿真和实际测试相结合的方法，综合考虑理论推导、仿真验证和实际测试等方面的结果，论证新型控制技术的可行性和有效性。 3. 研究预期成果及意义 本课题的预期成果主要包括以下几个方面： （1）提出一种新型永磁同步电机控制技术，克服现有永磁同步电机控制技术存在的问题，实现高精度、高效率的电机驱动系统控制； （2）通过仿真和实际测试，验证新型控制技术在动态响应、效率、噪音等方面的优势，为电机驱动系统优化提供重要依据； （3）对比分析新型控制技术与现有控制技术的性能差异，探讨新型技术在电机控制领域的应用前景，为行业发展提供重要支撑。 本课题的研究成果将推动永磁同步电机控制技术的发展，提高电机驱动系统的性能和效率，促进电动汽车、轨道交通和工业机械等领域的发展。

双三相永磁同步电机驱动技术研究

双三相永磁同步电机驱动技术研究 随着科技的不断发展，永磁同步电机驱动技术以其高效、节能、环保等优势，在工业和民用领域得到了广泛应用。特别是双三相永磁同步电机驱动技术，在某些特定领域具有更为突出的优点。本文将就双三相永磁同步电机驱动技术的应用和研究进行深入探讨。 在电机驱动技术领域，永磁同步电机驱动技术与传统的电励磁同步电机驱动技术相比，具有更高的运行效率和更好的控制性能。而双三相永磁同步电机驱动技术则进一步提高了系统的可靠性和稳定性，使其在某些关键领域如高速列车、航空航天、精密制造等具有更大的应用潜力。 双三相永磁同步电机驱动技术的基本原理在于通过磁场分布、转子结构以及控制策略的优化设计，实现电机的平稳、高效运行。其磁场分布呈正弦规律，使得电机在运行过程中产生的谐波成分较低，从而降低了电磁干扰和机械振动。同时，转子结构的优化设计使得电机具有更高的能量密度和转矩输出，为系统提供更强劲的动力来源。在控制策略上，双三相永磁同步电机驱动技术采用先进的矢量控制方法，实现了电机的高效、精准控制。 双三相永磁同步电机驱动技术在多个领域都有广泛的应用，特别是在

交通、风电、电动工具等领域更具优势。在交通领域，双三相永磁同步电机驱动技术应用于高速列车和城市轨道交通系统，提高了系统的运行效率和稳定性。在风电领域，双三相永磁同步电机驱动技术应用于风力发电机组，降低了运行噪音和提高发电效率。在电动工具领域，双三相永磁同步电机驱动技术则提高了工具的运转效率和耐用性，降低了维护成本。 随着研究的不断深入，双三相永磁同步电机驱动技术的实验研究与控制策略研究也取得了一定的进展。在实验研究方面，研究者们通过不断优化电机设计、改进制造工艺，使得双三相永磁同步电机的性能得到了大幅提升。在控制策略研究方面，研究者们结合现代控制理论和技术，提出了一系列先进的控制算法和策略，实现了电机的高效、精准控制。 尽管双三相永磁同步电机驱动技术已经取得了一定的研究成果，但仍存在一些不足和挑战。例如，如何进一步提高电机的可靠性和稳定性，降低制造成本，以及优化控制策略以适应更复杂的应用场景等。未来的研究方向需要针对这些问题进行深入探讨，以推动双三相永磁同步电机驱动技术的不断发展。 双三相永磁同步电机驱动技术具有高效、节能、环保等优势，在工业

哈工大开题报告书-无位置传感器BLDC驱动系统的变负载他控特性研究报告

. - - 本科毕业论文〔设计〕 开题报告 论文题目无位置传感器BLDC驱动系统的变负载他控特性研究班级 姓名 院〔系〕 导师 开题时间

. 1．课题研究的目的和意义 永磁式同步电动机构造简单、体积小、重量轻、损耗小、效率高，和直流电机相比，它没有直流电机的换向器和电刷等缺点。和其他类型交流电动机相比，它由于没有励磁电流，因而效率高，功率因数高，力矩惯量比较大，定子电流和定子电阻损耗减小，且转子参数可测、控制性能好；但它与异步电机相比，也有本钱高、起动困难等缺点。和普通同步电动机相比，它省去了励磁装置，简化了构造，提高了效率。永磁同步电机矢量控制系统能够实现高精度、高动态性能、大围的调速或定位控制，因此永磁同步电机矢量控制系统引起了国外学者的广泛关注。近些年，人们对它的研究也越来越感兴趣，在医疗器械、化工、轻纺、数控机床、工业机器人、计算机外设、仪器仪表、微型汽车和电动自行车等领域中都获得应用。永磁 电机有节能效果，体积小、重量轻、可实现直接驱动且维修费用低廉，在许多领域里有明显的竞争优势。近年来，永磁电机在国外开展迅速，已在采暖通风〔HEVAC〕、汽车、机车车辆、舰船电传动、风力发电、伺服驱动、航空航天、石油机械、工程机械、国防等领域得到应用，功率从几千瓦到数兆瓦，在其中一些领域已形成规模生产〔如：HEVAC,伺服驱动等〕。 尽管永磁同步电动机的控制技术得到了很大的开展，各种控制技术的应用也在逐步成熟，比方SVPWM、DTC、SVM、DTC自适应方法等都在实际中得到应用。然而，在实际应用中，各种控制策略都存在着一定的缺乏，如低速特性不够理想，过分依赖于电机的参数等等。因此，对控制策略中存在的问题进展研究就有着十分重大的意义。 2．国外研究现状 永磁同步电动机是一种典型的机电一体化产品，主要由电机本体，位置检测技术，功率逆变器和相关功率开关组成，它的开展与永磁材料、电力电子技术、计算机控制技术和检测技术的开展密切相关。这些相关技术是极具开展潜力的新兴技术，必将在21世纪蓬勃开展，为永磁同步电动机的开展提供不竭的动力。

多相永磁同步电机驱动技术研究

多相永磁同步电机驱动技术研究 一、本文概述 随着能源危机和环境污染问题的日益严重，高效、环保的电机驱动技术受到了广泛的关注。多相永磁同步电机（MPSM）作为一种新型的电机类型，具有效率高、功率密度大、调速范围广、动态性能好等优点，因此在电动汽车、风力发电、工业机器人等领域具有广泛的应用前景。本文旨在对多相永磁同步电机驱动技术进行深入的研究和探讨，以期为其在实际应用中的优化设计和性能提升提供理论支持和指导。 本文将首先介绍多相永磁同步电机的基本结构和工作原理，阐述其相比于传统电机的优势所在。接着，重点分析多相永磁同步电机的数学模型和控制策略，包括其电磁设计、控制算法、功率变换器等方面的内容。在此基础上，探讨多相永磁同步电机的优化设计方法，以提高其效率和可靠性。同时，还将研究多相永磁同步电机在实际应用中的性能表现，包括其动态响应、调速性能、能量效率等方面。 本文还将关注多相永磁同步电机驱动技术的最新发展动态，包括新材料、新工艺、新控制算法等方面的研究和应用。通过对比分析不同方案的优缺点，为实际工程应用提供有益的参考和借鉴。本文将总结多相永磁同步电机驱动技术的研究现状和未来发展趋势，为其在未

来的应用和发展提供指导和建议。 本文的研究不仅对于推动多相永磁同步电机驱动技术的发展具 有重要意义，同时也为相关领域的研究人员和工程技术人员提供了有益的参考和借鉴。 二、多相永磁同步电机基础理论 多相永磁同步电机（Multi-phase Permanent Magnet Synchronous Motor, MPPMSM）是电机技术领域的重要分支，其基础理论是深入研究其驱动技术的基石。多相永磁同步电机相较于传统三相电机，具有更高的转矩密度、更低的转矩脉动和更好的容错性能。 多相永磁同步电机的基础理论主要涵盖电机的基本方程、电磁关系、磁路设计以及运行状态分析等方面。电机的基本方程描述了电机的电压、电流、磁链、转矩和转速等物理量之间的关系，是多相电机分析和设计的基础。电磁关系则深入探讨了电机内部电磁场的分布和变化规律，为电机的优化设计和性能提升提供了理论依据。 磁路设计是多相永磁同步电机设计的核心环节，涉及到电机内部磁场的分布、永磁体的选型与布局、绕组的设计等多个方面。合理的磁路设计可以有效提升电机的转矩密度和效率，同时降低温升和电磁噪声。 运行状态分析则是对电机在各种运行条件下的性能进行预测和

永磁同步电机无传感器控制技术

哈尔滨工业大学，电气工程系 Department of Electrical Engineering Harbin Institute of Technology 电力电子与电力传动专题课 报告 报告题目:永磁同步电机无传感器控制技术 哈尔滨工业大学 电气工程系 姓名：沈召源 学号：14S006040 2016年1月

目录 1.1 研究背景 (1) 1.2 国内外研究现状 (1) 1.3 系统模型 (2) 1.4 控制方法设计 (4) 1.5 系统仿真 (7) 1.6 结论 (8) 参考文献 (8)

1.1 研究背景 永磁同步电机具有体积小、惯量小、重量轻等优点，在各领域的应用越来越广泛。目前在永磁同步电机的各种控制算法中，使用最多的是矢量控制和直接转矩控制，而这两种控制方式都需要转子位置，但转子位置传感器的采用限制了系统使用范围。永磁同步电机控制系统大多采用测速发电机或光电码盘等传感器检测速度和位置的反馈量，这不但提高了驱动装置的造价，而且增加了电机与控制系统之间的连接线路和接口电路，使系统易于受环境干扰、可靠性降低。由于永磁同步电机无传感器控制系统具有控制精度高、安装、维护方便、可靠性强等一系列优点，成为近年来研究的一个热点。 1.2 国内外研究现状 无传感器永磁同步电机是在电机转子和机座不安装电磁或光电传感器的情况下，利用电机绕组中的有关电信号，通过直接计算、参数辨识、状态估计、间接测量等手段，从定子边较易测量的量如定子电压、定子电流中提取出与速度、位置有关的量，利用这些检测到的量和电机的数学模型推测出电机转子的位置和转速，取代机械传感器，实现电机闭环控制。 最早出现的无机械传感器控制方法可统称为波形检测法。由于同步电机是一个多变量、强耦合的非线性系统，所要解决的问题是采用何种方法获取转速和转角。目前适合永磁同步电机的最主要的无速度传感器的控制策略主要有以下几种 (1)利用定子端电压和电流直接计算出θ和ω。该方法的基本思想是基于场旋转理论，即在电机稳态运行时，定子磁链和转子磁链同步旋转，且两磁链之间的夹角相差一个功角δ，该方法适用于凸极式和表面式永磁同步电机。该方法计算方法简单，动态响应快，但对电机参数的准确性要求比较高，应用这种方法时需要结合电机参数的在线辨识。 (2)模型参考自适应(MRAS)方法。该方法的主要思想是先假设转子所在位置，利用电机模型计算出该假设位置电机的电压和电流值，并通过与实测的电压、电流比较得出两者的差值，该差值正比于假设位置与实际位置之间的角度差。当该值减小为零时，则可认为此时假设位置为真实位置。采用这种方法，位置精度与模型的选取有关。该方法应用于PMSM时有一些新的需要解决的问题。 (3)观测器基础上的估计方法。观测器的实质是状态重构，其原理是重新构造一个系统，利用原系统中可直接测量的变量，如输出矢量和输入矢量作为它的输入信号，并使输出信号在一定条件下等价于原系统的状态。目前主要存在的观测器:全阶状态观测器、降阶状态观测器、推广卡尔曼滤波和滑模观测器。其中滑模观测器有很好的鲁棒性，但其在本质上是不连续的开关控制，因此会引起系统发生抖动，这对于矢量控制在低速下运行是有害的，将会引起较大的转矩脉动。扩展卡尔曼滤波器提供了一种迭代形式的非线性估计方法，避免了对测量的微分

永磁同步电机直接转矩控制

永磁同步电机直接转矩控制 摘要 直接转矩控制是近年来应用比较广泛的一种控制策略。它的优点包括控制原理直观明了，操作简单快捷，具有良好的转矩响应性。而另一方面，永磁同步电机因为其运行的可靠性高，结构简单，所以在交流伺服电机中所处的地位越来越高。基于这一发展趋势，本文重点研究了把直接转矩控制应用在永磁同步电机上的控制效果。为了更好地分析永磁同步电机直接转矩控制，本文介绍了直接转矩控制的原理和它的优缺点，还有永磁同步电机的分类、结构及其在不同坐标系下的数学模型。然后借助MATLAB中的Simulink功能，搭建永磁同步电机直接转矩控制系统的模型，对仿真结果进行分析归纳，最后得出结论。结论表明，永磁同步电机直接转矩控制具有较好的转矩响应，基本能实现对永磁同步电机的快速可靠的控制，但是低速性能不佳，得不到快速的转矩响应。这就确定了改善永磁同步电机直接转矩控制在低速时候的转矩响应将成为今后的发展趋势。 关键词: 直接转矩控制;永磁同步电机;仿真 1 Abstract Direct torque control (DTC) is used widely recently. It is intuitive and clear, simple and swift and has fast torque respond. on the other hand, permanent magnet synchronous machine (PMSM) become more and more important for its high reliability and simple structure. In this paper, we focused on the effect of the application of DTC to PMSM. In order to analyze PMSM DTC better, this paper precented both the advantage and the disavantage of DTC .What’s more,it also shown

现代控制理论论文 电机系 1104

卡尔曼滤波器在永磁同步电机无速度传感器控制中的应用 田晶晶 （华中科技大学湖北武汉 430074） 摘要：卡尔曼滤波法是一种最优线性估计方法，其特点是考虑到系统模型误差和测量噪声的统计特性，可以有效的减少随机干扰和测量噪声的影响。将卡尔曼滤波器应用到非线性永磁同步电机控制系统中，设计一种基于扩展卡尔曼器的无速度传感器控制方案。对永磁同步电机数学模型进行更新，并经过离散化和线性化后，通过检测电机的端电压和流过定子线圈的电流实时估算出转子位置与转速，同时对定子电流、电机转子位置与转速进行观测，探讨卡尔曼滤波算法在永磁同步电机无速度传感器控制中的状态观测能力。 关键词：卡尔曼滤波；永磁同步电机；无速度传感器 The Application of Kalman Filter in Sensorless Control of Permanent Magnet Synchronous Motor Tian Jingjing (Huazhong University of Science & Technology Wuhan Hubei 430074) ABSTRACT：Kalman filter method is a method of optimal linear estimation, with the feature of taking into account the statistical characteristics of the system model error and measurement noise , which can effectively reduce the influence of random interference and measurement noise. The Kalman filter is applied to the non-linear permanent magnet synchronous motor control system, in order to design a speed-sensorless control scheme based on extended Kalman filter. Update the mathematical model of permanent magnet synchronous motor , discrete and linearize tne model. The paper research into the state observation capability of Kalman filtering algorithm in PMSM sensorless control, observing the stator current、 rotor position and speed at the same time , by detecting the motor terminal voltage and current flowing through the stator coil and estimateing the real-time rotor position and speed. KEYWORD：Kalman Filter；Permanent Magnet Synchronous Motor；Sensorless Control