基于非线性磁路饱和模型的永磁同步电机增益调度电流控制EI北大核心CSCD

随着永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine,PMSM)过载能力、功率密度和转矩密度的提高,磁路饱和程度加深且变化剧烈,其非线性限制电流环的动态性能并且降低控制器的鲁棒性。该文提出一种PMSM增益调度电流控制策略,基于以微分电感为参数的非线性磁路饱和模型,设计小信号模型的线性内模控制器,根据电流调度变量插值成非线性控制,非线性耦合的消除保持非线性控制小信号化与线性内模控制的一致性,获得不同形式非线性积分的增益调度电流控制器。采用内模控制维持小信号系统相同的闭环特性,使得该非线性控制也具有相同的线性闭环特性,达到反馈线性化的效果,提高大范围工况的性能。通过仿真和实验验证控制器的有效性。     

异步电机电流调节器PI参数整定及抗饱和研究

针对异步电动机电流环中存在的耦合问题,首先利用状态反馈方法对感应电机的状态空间方程进行解耦,给出了解耦之后的电机模型;给出了一种交流电动机电流环的PI调节器参数整定方法,对电流调节器进行了整定,并分析了调节器抗饱和问题,给出一种新型抗积分饱和控制器的设计方法.为验证该方法的有效性,利用Matlab仿真软件进行了仿真实验...     

基于MATLAB的异步电动机矢量控制变频调速系统的仿真

根据异步电动机矢量控制的基本原理,应用MATLAB6.5中的电力系统仿真工具(Sim-PowerSystems),对异步电动机矢量控制系统建立仿真模型,并结合具体实例给出系统结构图。本文采用转速、磁链闭环的直接矢量离散控制系统仿真模型,进行了控制系统的动态仿真,并根据转速、转矩、电流波形对PI调节器的参数进行理论分析,通过仿真波形结果验证了PI调节器参数调节的有效性和正确性,电机调速特性有所提高。     

电动汽车用异步电动机低速转矩最大化

电动汽车用异步电动机经常会遇到爬坡等低速重载运行工况,特别对于低压大电流的交流异步电动机,在逆变器电流限制条件下实现转矩最大化非常重要。以电机稳态电路为基础,建立电流约束条件下基于非线性励磁电感的低速转矩最大化模型。模型分析表明该最优问题可以简化为一维搜索问题,并采用经典的搜索算法在低速范围进行求解。实际电机计算结果和理论分析表明,整个低速范围内最大转矩值工作点的转矩值、齿部磁通密度、转差率几乎保持恒值,相当饱和的磁场导致严重的非线性。非线性励磁电感应用于改进的空间矢量控制系统,实现大电流约束条件下低速转矩最大化运行,仿真结果表明控制方法的正确性。实验结果也验证了转矩优化模型、模型分析结论及改进的空间矢量控制方法的正确性。     

考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统精确仿真模型

为了准确分析永磁同步电机直接转矩控制系统的实际动态特性,针对电机电感参数值会受磁路饱和的影响,给出了一种考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统的建模方法。结合冻结磁导率的方法利用时步有限元程序计算得到永磁电机d,q轴电感与电枢电流的非线性关系,并给出了永磁电机d-q坐标系下的非线性数学模型。利用该模型在Matlab/Simulink环境下搭建了考虑饱和的永磁电机直接转矩控制系统,并与线性永磁电机模型施加不同等级负载下的仿真结果做比较分析。结果表明该方法是正确和有效的,该模型能反应磁路饱和对永磁同步电机直接转矩控制系统运行特性的影响,对于永磁电机直接转矩控制系统的精确仿真建模有重要的参考意义。     

考虑主磁路饱和时感应电机的综合矢量模型

提出了一种用综合矢量表示并考虑了主磁路瞬态饱和时的感应电机数学模型。在引出了磁路稳态饱和与瞬态饱和的概念之后，推导了用综合矢是表示的感应电机的电压方程式和电磁转矩表达式，从而得到感应电机的饱和非线性数学模型。利用该模型对感应电机的起动瞬态过程进行了仿真研究。结果表明，本文提出的感应电机饱和非线性综合矢量数学模型是可行的。     

六相感应电机的矢量控制研究

在分析六相感应电机数学模型的基础上,对基于转子磁链定向的六相感应电机调速系统的矢量控制进行了研究。在控制过程中,通过坐标变换得到定子电流的转矩分量和励磁分量;利用两个调节器分别对两个电流分量进行调节,从而实现对电机磁场和转矩的控制。在MATLAB/Simulink环境下,利用按转子磁链定向的矢量控制原理,设计六相感应电机的转速控制器、磁链控制器和转矩控制器,进行六相感应电机矢量控制的动态仿真。仿真结果证明:基于此算法的六相感应电机控制系统,能很好地跟踪速度给定和期望的转子磁链,具有较好的动态与静态响应能力。     

基于特征模型的高速电机自适应抗饱和控制

本文针对高速永磁同步电机调速系统因物理受限产生的饱和效应,设计了一种基于特征模型的自适应抗饱和控制.在电机高速运行时,电机铁损是不能忽略的,内部容易产生大量未知非线性因素,对电机的动力学和运动特性带来显著影响,易产生转矩、速度波动,影响调速性能.根据电机参数随磁路饱和程度变化而发生改变的特点,采用有限元分析方法获取电机参数与交直轴激励电流的非线性关系,对高速电机进行建模.利用特征模型设计高速电机控制器,使控制器设计变得简单,易于工程实现.应用李雅普诺夫函数证明了采用自适应控制闭环系统的稳定性,通过数值仿真结果,验证了该控制器能较好地抑制饱和现象,能够提高电机系统的鲁棒性和速度跟踪精度等.     

无轴承感应电机悬浮绕组独立控制仿真研究

阐述了无轴承感应电机的悬浮原理及悬浮绕组独立控制的基本思想。将无轴承感应电机等效成2台电机,即转矩电机和悬浮电机,按照电压模型法建立转矩绕组气隙磁链观测器,结合位移调节器计算出悬浮绕组的电流。建立了无轴承感应电机悬浮绕组独立控制的Matlab/Simu-link仿真模型;仿真结果合理。     

感应电动机交-交变频调速系统的双内模控制研究

基于先进的内模控制理论,提出了一种双内模控制结构,将内模控制拓展应用到多环控制的感应电动机交-交变频调速系统的外环;仿照调速系统调节器的工程设计方法,提出了基于内模控制原理的调速系统调节器设计原则,并进行了调节器设计.所设计的电流调节器为PI结构、磁链和转速调节器为PI或PID结构,但都只有一个可调参数,结构简单,参数调整方便.仿真实验表明,采用内模控制后,系统的输出动态性能优于工程设计方法设计的动态性能.     

自适应FC的无速度传感器感应电机矢量控制系统

设计了一种二维自适应模糊控制器(FC)作为无速度传感器感应电机矢量控制系统的速度调节器.这种自适应模糊控制器可以根据速度给定和负载转矩的变化实时调节解模糊的比例因子.系统使用定转子自适应磁通观测器和转速动态估计器来估算转子磁通和转速,有两个PID控制器分别控制转矩和磁通的电流分量,输出电压空间矢量控制电机.仿真结果表明,与PID控制器比较,FC具有更好的动态性能和稳态性能,鲁棒性得到很大提高.     

电动汽车用异步电机的矢量控制研究

在分析电动汽车用异步电动机数学模型的基础上,利用Matlab/Simulink建立了按转子磁场定向的异步电动机矢量控制变频调速系统仿真模型,详细介绍了电流滞环PWM调节器、转子磁链观测模块的建立.仿真结果验证了建模方法的有效性.     

感应电机在弱磁区的电流解耦控制研究

为了实现感应电机的宽范围调速,针对按转子磁场定向时,d,q轴电流的耦合效应,引入复平面矢量分析法,建立了感应电机的电压一电流矢量模型,分析了同步旋转PI控制器在解耦方面的不足,提出了评价耦合强度的频率函数.在复数传递函数的基础上,提出了一种电流矢量控制器,该控制器在确定系数后,无需电机参数,就可在宽调速范围内实现电流解耦控制.实验结果证明了该方法的有效性和正确性.     

三相电压型PWM整流器的内模解耦控制

通过静止坐标变换和旋转坐标变换,得到了简化的、有利于控制系统设计的三相电压型PWM整流器的数学模型.当模型不准确或系统参数与模型参数不完全匹配时,基于旋转坐标变换的矢量控制仍然存在解耦控制失败的可能,影响系统的控制性能.为实现可靠、安全的解耦控制,基于感应电动机定子电流解耦控制思想,提出了三相电压型PWM整流器电流内模解耦控制策略,给出了内模解耦控制器的设计及实现方案,并进行了仿真和模拟实验.实验结果令人满意.     

一种新颖的基于内模电流控制的矢量控制系统

无速度传感器矢量控制系统中存在两个关键性的问题,即速度辨识的稳定性问题和控制器结构问题.本文提出一种新型的基于模型参考自适应的内模电流控制的矢量控制系统.首先,利用MRAS理论,保证了观测器的全局稳定性,然后通过内模控制实现动态解耦,克服了PI控制不能动态解耦和其他解耦方法中对参数敏感的问题.仿真结果表明:系统对参数变化具有较强的鲁棒性,取得较好的解耦效果和系统控制性能.     

基于磁通观测器的电压前馈型解耦矢量控制系统

提出基于磁通观测器的电压前馈型解耦矢量控制系统结构 ,该系统的特点是用电流预测误差对磁通仿真器及电压前馈型结构进行补偿。设计了控制器 ,建立了系统数学模型 ,并用C语言仿真研究了控制系统动态特性 ,仿真研究表明该系统能对定、转子变化具有鲁棒性 ,并能提高系统转矩控制精度     

神经元控制器在数字调速系统中的实现和应用

神经网络具有自学习、自适应能力 ,用于控制时可不依赖控制对象的数学模型。异步电机矢量控制技术是通过坐标变换 ,实现对定子电流的励磁分量与转矩分量的解耦控制。为实现对交流电机快速和精确控制 ,本文基于单神经元设计出用于异步电机矢量控制的自适应磁链和转速控制器 ,利用神经元的自学习功能在线调节连接权重 ,实现自适应控制。并将此设计应用于由数字信号处理器 (DSP)实现的交流电机矢量控制系统中 ,实验表明此方法设计的控制器结构简单 ,易于数字化实现 ,控制系统动态性能良好。     

一种基于模型预测的永磁同步电机直接转矩控制策略

针对传统直接转矩控制(DTC)方法中电压矢量切换时间不固定以及电压矢量切换点受限于滞环宽度等问题,将模型预测控制(MPC)应用于永磁同步电机(PMSM)DTC系统,提出了一种优化的电压矢量预测选择方法。一方面,将预测的定子磁链和电磁转矩送入相应的滞环控制器,从电压矢量有限集中选择合适的电压矢量以确保预测的磁链和转矩分别在各自的滞环内;另一方面,引入代价函数和优化策略,选择不同情况下相应的最优电压矢量,且可以同时考虑电流保护等额外的控制目标。在一台凸极PMSM驱动平台上对所提出的控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制策略能够有效地将转矩控制在滞环内,验证了该策略的有效性。     

三电平静止同步补偿器内模控制研究

静止同步补偿器(STATCOM)用于电网动态补偿时,无功电流检测环节及电流控制器的设计对其补偿性能起着决定性的影响。在传统的FBD功率理论的基础上,对传统FBD检测法做出改进,引入电网虚拟磁链模观测器代替原有的锁相环对电网电压进行重构,提高了电网电压存在畸变时无功电流的检测能力,同时采用惯性环节代替了低通滤波器降低了检测系统的时延。在此基础上针对静止同步补偿器存在着非线性和强耦合的特性,提出一种基于内模控制原理和三电平空间矢量算法相结合的电流解耦控制方法,根据内模控制基本原理,设计了静止同步补偿器的双闭环内模控制器。基于Matlab/Simulink仿真平台,对改进型FBD无功电流检测方法和电流环内模解耦控制器进行了系统仿真分析,最后通过实验验证了控制方法的正确性和有效性。     

神经元控制器在数字调速系统中的实现和应用

神经网络具有自学习、自适应能力,用于控制时可不依赖控制对象的数学模型.感应电动机矢量控制技术是通过坐标变换,实现对定子电流的励磁分量与转矩分量的解耦控制.为实现对交流电机快速和精确控制,本文基于单神经元设计出用于感应电动机矢量控制的自适应磁链和转速控制器,利用神经元的自学习功能在线调节连接权重,实现自适应控制.并将此设计应用于由数字信号处理器(DSP)实现的交流电机矢量控制系统中,实验表明此方法设计的控制器结构简单,易于数字化实现,控制系统动态性能良好.