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.     

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。     

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.     

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。     

感应电机矢量控制电流环控制器的设计

本文在分析感应电机矢量控制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。设计了一款感应电机电流环控制器,采用矢量解耦与反电势补偿加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。     

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。     

异步电机电流内模解耦控制系统分析与仿真

在同步速d-q坐标系下异步感应电机动态模型和解耦控制原理的基础上引入了内模控制方法,详细设计了基于转子磁链定向和内模控制的定子电流调节器。为了计及实际系统中异步感应电机磁场会随着电机负载(转矩)变化而呈不同程度的饱和以致电机参数的非线性,分析了电流内模控制器对这种非线性参数的鲁棒性,建立了整个异步感应电机矢量控制仿真系统,并分别对忽略磁路饱和和考虑磁路饱和两种情况下的系统进行了仿真分析。结果表明电流内模控制调节器在模型匹配和失配下均能提供良好的转矩动和静态解耦效果。     

基于最小二乘估计的感应电机自适应逆控制

针对感应电机变频调速系统,提出了一种基于最小二乘估计的自适应逆控制方法.该方法首先通过非线性状态反馈获得逆系统,将感应电机解耦成转子磁链和转速两个线性子系统,从而可以分别设计闭环控制器.为克服电机参数变化的影响,采用递推最小二乘算法对电机参数进行在线辨识,提高了逆解耦控制系统对电机参数变化的适应性.仿真结果表明了该控制方法的可行性和先进性.     

电磁弹射用变极距直线感应电机设计研究

根据舰载机弹射器弹射具体指标,分析变极距长初级双边直线感应电机性能,并以直线感应电机等效电路模型为基础,推导电磁推力与各设计参数量关系。研究弹射用变极距双边直线感应电机模型,控制电流频率不变,高速运行时减小直线电机损耗。建立直线感应电机数学仿真模型,分析电机动态性能,比较变极距直线电机相对于传统直线电机的优越性,分析次级长度、电流频率等参量对极距值选取的影响。该研究为直线电机在舰载机弹射方面的运用提供了新的途径和方法。     

直线感应电机在线参数辨识

直线感应电机存在动态边端效应,励磁电感等参数随电机运行速度变化,离线参数辨识方法无法准确掌握电机参数,导致控制电机动态性能变差。本文采用模型参考自适应系统进行直线感应在线参数辨识,推导了直线感应电机状态空间方程,提出一种直线感应电机励磁电感在线辨识的算法。本文建立的电机状态观测器能够准确计算初级电流与次级磁链,参数辨识算法收敛性较好,实验和仿真结果表明电机励磁电感参数计算准确,能够正确反映动态边端效应对电机励磁参数影响的物理特性,即电机励磁电感随速度增加而减小。     

On-line gain-tuning IP controller using real-coded genetic algorithm

An integral proportional (IP) controller with on-line gain-tuning using real-coded genetic algorithm (GA) is proposed to control the mover position of a linear induction motor (LIM) servo drive system. First, the dynamic model of an indirect field-oriented LIM servo drive is derived. Then, a real-time GA is developed to search the optimal gains of the IP controller. The theoretic bases of the IP controller and real-time GA are described in detail. Moreover, the proposed control system is implemented in a PC-based computer control system to control the LIM for achieving high-precision position control with robustness. Finally, simulated and experimental results show that the proposed controller provides high-performance dynamic characteristics and is robust with regard to plant parameter variations and external load disturbance.     

永磁同步电机变频调速系统的内模控制

永磁同步电机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步电机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,实验结果验证了方法有效可行。     

采用自抗扰控制器的高性能异步电机调速系统

矢量控制技术已被广泛地应用于高性能异步电机调速系统中,然而,由于在实时控制中存在严重的外部干扰,参数变化和非线性不确定因素,基于精确电机参数的准确解耦很难实现,并且磁通和转矩的动态性能也受到严重的影响,为了提高调速系统的动态性能,该文提出了一种可以取代经典PID控制器用于异步电机调速的非线性自抗扰控制器。自抗绕控制器由三部分组成;跟踪微分器,扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律,利用扩张状态观测器,自抗绕控制器可以估计出系统状态变量及其广义导数,从而实现异步电机的精确解耦,此外,上述控制录需要精确电机参数就可以实现干扰补偿,这使得自抗绕控制器的设计能够独立于异步电机的精确数字模型。仿真和实验结果表明,相对于经典PID控制器,自抗绕控制器在较宽的调速范围内具有更好的动态性能以及对负载扰动,电机参数变化都具有更好的鲁棒性。     

Stable operation of induction-type bearingless motors under loadedconditions

A control method, which realizes stable operation in induction-type bearingless motors under loaded conditions, is proposed. Without a proposed control method, both the amplitude and the direction of radial force vary in accordance with loads. These variations result in interferences of radial force commands in two perpendicular axes. The interferences become a serious problem as a load increases. A shaft finally touches down without proper compensation. It is found that a decoupling of the radial force commands can be realized with compensation of both amplitude and phase angle of four-pole motor current. A decoupling controller is proposed with the principle of a field-oriented controller of conventional induction motors. The results of experiments show the validity of compensations. It is shown that induction-type bearingless motors can be operated stably under loaded conditions, as well as transient conditions     

基于复域改进的IPMSM内模电流解耦控制

分析了交、直轴电流耦合对IPMSM调速系统转矩输出能力的影响,在考虑电机电气参数变化的基础上,采用内模控制进行电流环解耦,并在复域中对比分析了传统反馈解耦和内模解耦的抗参数扰动能力。针对内模控制系统进入稳态前出现的震荡现象,提出一种增加虚拟电阻的改进内模控制方法,仿真表明能有效实现交、直轴电流解耦,并提高系统的鲁棒能力。     

感应电机调速系统新型滑动模解耦与自校正控制

文音分析和设计了一类新型感应电机调速系统,整个系统分成内、外环。论文首先通过适当选择坐标框架,提出一个简明的鹫电机数学模型,并以此为基础,在内环设计了一个滑动模转矩控制器,因而它不但可实现转矩和磁通的解耦控制,而且对电机参数变化和外界干扰还具有较强的鲁棒性。外环的设计则引入自校正控制器－－－零极 点配置控制器（含实时参数辨识）。仿真结果表明,整个系统在外环采用自校正控制后能进一步提高系统的鲁棒性和     

双馈风电机组的非线性变结构功率解耦控制

双馈异步电机的传统矢量控制中,其转子侧的反电动势引起的电压交叉耦合补偿项会使控制器无法实现对系统有功无功的完全解耦控制,且传统矢量控制过于依赖电机参数,导致其控制性能对电机参数变动和外界扰动比较敏感。为此,采用精确线性化理论的解耦控制方法,以更准确地反映双馈异步电机的时变强耦合的高阶非线性系统特性;又考虑到双馈异步风力发电机组运行于风速不可控且随机性较强的环境中,而传统PI控制器的调节过程相对滞后且超调量较大,影响动态响应特性,所以采用动态响应特性较好且对外界干扰和参数摄动具鲁棒性的滑模变结构控制理论来设计控制器。仿真结果表明,所提解耦控制方法可以实现定子有功无功的完全解耦和鲁棒控制,且控制器有良好的动态调节性能。     

基于参数自适应的永磁同步电机无差拍预测电流控制

无差拍预测电流控制(dead-beat predictive current control，DPCC)因其响应迅速而在电机控制领域具有较大应用潜力，然而受参数敏感影响，该方法鲁棒性不高。为此，文中提出一种结合参数自适应的永磁同步电机(permanent magnet synchronous machine，PMSM)电流无差拍控制方法，以解决无差拍控制在参数失调下的鲁棒性问题。首先，介绍无差拍电流控制的基本原理。随后，重点分析在电机参数不精确的条件下，参数误差对无差拍电流控制环路的影响。针对电机参数不精确的情况，提出一种结合了参数自适应算法的预测电流控制方法，通过在线进行电机参数辨识，实时修改预测电流控制器的参数，以达到参数修正的效果。最后，对该方法的控制效果进行对比仿真验证与效果评估。结果表明，采用该方法后电流控制过程中系统鲁棒性提升明显，效果较好。