永磁同步电机电流环控制器的设计

本文在分析永磁同步电机电流环工作原理的基础上,对电流环各组成部分进行数学建模。设计了一款永磁同步电机电流环控制器,采用矢量解耦、反电动势补偿+PI调节器的方法实现。消除了反电动势及直流母线电压的影响,实现了耦合量的完全解耦。通过简化电流闭环控制模型,得到电流环PI参数的简明计算公式。对比分析了简化前后电流环零极点分布及单位阶跃响应,验证了参数设计的合理性。电流环传递函数稳定性分析结果以及试验结果表明此电流环控制器能够使电流环响应快速、稳定。     

基于滑模变结构与解耦控制的感应电机控制器设计

在分析感应电机数学模型的基础上,针对感应电机矢量控制系统的速度环、磁链环、电流环对误差响应的不同要求分别设计了三种控制器。其中速度环控制器的设计目标是增强系统稳态性能,以及对负载扰动的鲁棒性。磁链环设计思路是最大程度增强被控量的响应速度。以上两者分别采用滑模线不同的滑模控制器。电流环采用PI控制器加前馈解耦的设计,能增强电流环本身的动态响应,并且能有效加快速度响应。仿真表明,三种设计思路能够在同一矢量控制系统中实现稳定工作,并且各自达到了设计目标。     

6相感应电机的内模矢量控制系统研究

针对矢量系统中电流环PI控制器的设计依赖电机参数的问题,提出了一种基于内模思想的6相感应电机新型矢量控制方案。通过分析6相感应电机的数学模型来设计电流内环内模控制器,取代传统的PI控制器,从而提高系统的鲁棒性和降低控制器参数调节难度。同时考虑到多相电机定子电流谐波较大的问题,利用空间矢量解耦合成虚拟电压矢量进行电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)。实验结果表明,该控制策略下电机的转速响应快,转矩脉动小,定子电流谐波含量少,能够满足调速系统的性能要求。     

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.     

考虑电压饱和的感应电机复矢量电流解耦控制

在感应电机矢量控制系统中,传统电流PI控制器在电流频率增加较大时,d,q轴电流的耦合程度加深,出现电压饱和现象等问题限制了系统响应速度的提升。提出一种基于复矢量解耦的电流PI控制器,控制器采用复矢量解耦与抗电压饱和结合的控制算法,仿真和实验结果表明该调节器有效提高了电机的电流动态响应能力和加重载时的速度稳定性。     

基于合成矢量的双级矩阵变换器驱动感应电机电流控制策略

将双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)作为感应电机的驱动装置,针对传统矢量控制中感应电机参数变化造成控制系统解耦不充分的问题,提出了基于合成矢量的TSMC驱动感应电机电流控制策略。对TSMC与感应电机合成矢量的数学模型进行推导和合理的简化。利用合成矢量根轨迹法设计出一种基于复数比例–积分控制器的电流闭环控制系统,解决了随着系统频率增加控制系统控制性能大大下降的问题,并降低了常规解耦控制系统对电机参数的依赖性。仿真结果表明:TSMC能提供满足感应电机调速要求的高质量输出电压和电流,所提出的控制策略能有效改善控制系统的动态和稳态性能。     

标量解耦在无传感器矢量控制系统中的应用

为了实现三相异步电机高性能的调速控制,引入了旋转坐标系矢量分析法,采用一种基于PI控制器和电压解耦原理的感应电机简化模型.分析了同步旋转坐标系下PI控制器在解耦方面的不足.通过在定子电压指令中增加解耦项,即在励磁和转矩信号输入端增加一个标量解耦环节,可以消除感应电机的内部耦合.基于系统仿真,在自行搭建的无传感器矢量控制系统实验平台上进行了调速实验.实验结果表明,系统具有良好的动静态调速控制性能.     

一种考虑边端效应的直线感应电机改进解耦控制策略

直线感应电机独特性引起的参数变化会带来电流控制时的解耦困难,因为传统前馈解耦控制器在电机参数有误差时表现不佳。本文在考虑边端效应的直线感应电机的矢量控制策略中,采用了一种改进的解耦控制器作为电流控制器,提高了系统对抗参数变化的鲁棒性,同时易于实现。这种方法的有效性通过Matlab/Simulink中的仿真进行了验证。     

基于DSP感应电机预测函数控制数字实现

针对感应电机矢量控制调速系统,采用预测函数控制作为速度环控制器,PI控制作为电流环控制器。首先利用实验法确立感应电机数学模型的参数,依据预测函数控制原理设计速度调节器,然后在基于DSP TMS320LF2407的运动控制系统平台进行了试验,并与传统的PI控制相对比。实验结果表明预测函数控制算法简单,在快速性和鲁棒性优于传统的PI控制,具有工程实用价值。     

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...     

电动车交流感应电机电流控制器设计方法

针对电动车交流感应电机控制,详细介绍了基于矢量控制的电流控制器设计方法和控制参数计算方法。同时为了提高调试效率,使控制器参数能够更快更好的匹配实际电机,本文基于交流感应电机数学模型,提出了一种采用公式计算的PI参数设计方法。最后通过对控制系统进行稳定性分析和simulink仿真,验证了所设计的电流控制器具有很好的稳态和动态性能。     

同步旋转坐标系下感应电机神经网络逆控制

根据同步旋转坐标系下感应电机数学模型,基于控制转子磁链与转速的感应电机电流控制型结构,给出了电流控制型感应电机解析逆控制方法的一般形式的控制律,采用神经网络逼近解析逆控制律,解决由于参数变化和观测量不准带来的解耦被破坏问题.理论分析表明,此方法可以实现感应电机系统的自适应解耦及线性化,弱化了转子磁链与转速之间的耦合程度,简化了外环线性控制器的设计,提高了整个系统控制性能.最后,对感应电机系统控制进行仿真及实验研究来验证该方法的有效性.     

船用五相感应电机模型预测电流控制研究

传统五相感应电机矢量控制中包含多个PI参数需整定,且存在电压调制环节而造成控制系统结构复杂。引入模型预测电流控制代替矢量控制以解决该问题。获得预测模型后,在预测电流控制器中对五相逆变器输出的32个电压矢量进行遍历寻优,得到最优电压矢量的开关状态。为解决五相感应电机谐波空间电流影响,在代价函数中使用权重因子对谐波电流项进行调节,实现对谐波电流的抑制,并给出谐波含量与转速及权重因子之间关系。仿真结果表明,应用模型预测电流控制策略的五相感应电机动态响应速度快,在工况切换时依然具有良好的控制效果。     

基于单神经元PI控制器的风电机组双馈感应发电机功率解耦控制

在双馈感应发电机(DFIG)数学模型和定子磁链定向矢量控制的基础上,提出了基于单神经元PI控制器的功率解耦控制策略。通过定子磁链定向矢量控制可以实现双馈感应发电机有功功率和无功功率的解耦控制,但是功率环中的PI调节器的自适应能力较差,用单神经元PI控制器代替传统PI控制器,可以提高系统对功率跟踪的快速性。仿真结果表明,相比传统PI控制器的解耦控制系统,采用单神经元PI控制器的解耦控制系统的跟踪速度快,参数自调节能力强。     

感应电动机在弱磁区的高性能电流控制策略

针对感应电动机在弱磁区的电流控制问题即电流分配与电流解耦控制,为实现最大力矩控制,根据感应电动机全频段运行范围内电流、电压、转矩与转速的关系,提出了一种不依赖于电机参数的电流分配方法。为克服耦合电压在高频区对电流控制的影响,提出了一种解耦过程无需电机参数的电流矢量控制器,实现了高性能电流动态解耦控制。通过实验对比本文方法与传统方法,证明了本文方法在弱磁区能够获得更佳的电流控制效果,增大了输出力矩。     

感应电机SVPWM控制系统的仿真研究

阐述空间矢量脉宽调制技术用于交流感应电机矢量控制系统的基本原理,讨论了间接转子磁场定向电流注入型矢量控制系统的实现,并对它进行仿真研究。仿真结果表明：这种控制技术可以实现感应电机产生转矩的电流分量和产生磁通的电流分量之间的解耦控制,使感应电机获得与他励直流电机一致的瞬态响应特性,实现对负载扰动和参考值变化的快速响应。     

电压型PWM整流器比例-积分控制器的参数设计

PWM整流器采用直接电流控制策略和双闭环控制结构,内环电流控制器采用电流反馈和电压前馈的解耦控制策略,利用PI调节实现电流的快速跟踪控制。外环电压控制器由PI控制器构成,能够保证直流电压的稳定运行。由整流器的控制结构及其在旋转dq坐标系下引入PI调节器后的数学模型,简化得到电压环、电流环传递函数,根据控制系统要求采用3种方式设计PI参数。分析3种方式设计的PI参数下系统抗扰动性,用MATLAB仿真验证设计方法的正确性,结果表明在采用典型二型系统设计和二阶系统设计方法下,系统具有良好的动态性和稳定性。     

一种PMSM双预测矢量控制算法的研究

永磁同步电机的矢量控制中,速度环与电流环均采用常规PID控制器易造成动态响应不足,PI参数难以整定等缺点。首先根据永磁同步电机模型推导出离散化的无差拍电流和速度预测模型,并将该模型应用到矢量控制的速度环和电流环,并设计了速度、电流预测控制器。实验表明该预测控制器免去了常规PI控制器繁琐的参数整定过程,响应速度更快,提高了系统的动态响应过程,同时具备一定的鲁棒性,说明提出的方法是有效的、可行的。     

基于复矢量的电流环解耦控制方法研究

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)采用矢量控制后,可以实现电流静态解耦,但动态耦合关系依然存在,而且随着转速的升高,耦合作用的影响也越来越严重。传统的电压前馈解耦控制(voltage feed forward decoupling control,VFDC)对参数变化敏感,因此提出一种基于复矢量的电流环解耦控制策略。电机模型包含一个随速度变化的极点,因此电压前馈解耦控制器的固定零点很难保证全速度范围内的零极点对消;复矢量控制器包含一个随速度变化的虚轴零点,从而实现控制器的零点与被控对象的极点完全解耦。该文采用复矢量的分析方法建立了更精确的电机控制模型,并通过传递函数对解耦特性进行了分析,在此基础上给出了可用于仿真和实验的d-q轴的控制模型。仿真和实验结果表明复矢量解耦控制器有效提高了电流环的控制性能。     

永磁同步电机的双口三自由度内模自适应控制器设计

在一些高性能的驱动场合，电流耦合、控制量饱和和惯量扰动的存在是造成伺服系统控制性能变差的重要原因。为改善该种情况，分别对永磁同步电机矢量控制系统的电流环、速度环进行设计。电流环采用了双口三自由度内模控制结构，一方面实现了对定子电流交叉耦合电势的完全解耦，另一方面，通过适当的设计双口控制器，可以使系统拥有更好的伺服跟踪、扰动抑制和抗积分饱和性能。速度环采用参数自校正PI控制器，设计目标是解决工程实际中电机及其负载转动惯量变化导致的系统超调和稳态抖动问题。仿真结果表明，双口三自由度内模自适应控制器可以在同一矢量控制系统中实现稳定工作，系统具备更好的控制性能。