感应电机考虑铁耗的并联模型及对矢量控制的影响

通过对感应电机铁耗电阻的分析,推导出静止两相坐标系下考虑铁耗的感应电机的并联等效电路,并建立了考虑铁耗的感应电机状态模型。与此同时建立并联方式下考虑铁耗的感应电机旋转坐标系下的等效电路,并在稳态时对其进行简化。在旋转坐标系下分析考虑铁耗对矢量控制的影响。通过Matlab/Simulink仿真,验证分析的正确性。依托混合动力动车组地面试验平台对理论分析进行验证,为进一步提升控制精度及深入研究异步电机最优磁链控制提供可靠依据。     

补偿铁耗影响的永磁同步电机矢量控制

为了达到永磁同步电机高性能速度控制,电机铁耗的影响不能忽略.由此,本文得出了考虑铁耗时永磁同步电机(PMSM)的数学模型和矢量控制仿真模型.在d-q轴坐标系中,假设电机铁耗由一个等效的涡流绕组产生,从而在导出的电压方程式中,铁耗的效果用一个等效铁耗电阻来代替.由于等效铁耗电阻的存在,影响了d-q轴的磁链和电磁转矩,为了完成电机的矢量控制,必须补偿铁耗的影响.在Matlab/Simulink环境下构建了考虑铁耗时永磁同步电机的矢量控制模型,并与不考虑铁耗的矢量控制模型进行了比较.     

考虑铁耗的感应电机间接矢量控制方法

本文对考虑铁耗情况下的感应电机间接矢量控制方法进行了研究,分析了其影响机理,并对其进行线性化补偿。由于铁耗的存在,常规间接矢量控制系统所采用的定向方法会导致系统出现偏差,使系统输出转矩减小,带载能力减弱,在弱磁区的恒功率运行范围缩短。本文根据考虑铁耗的感应电机等效电路,推导考虑铁耗情况下的定向控制方程,并且提出了线性化的补偿方法,以利于工程实现。最后,通过基于DSP的全数字主轴驱动器进行了物理试验,试验证明本文所提出方法的可行性和有效性,对主轴驱动系统性能地提高是非常显著的。     

基于损耗模型的感应电机效率优化控制研究

从感应电机的定、转子铁耗出发,建立了考虑铁损的感应电机d-q轴数学模型及其等效电路图,并通过研究电动机损耗与定子电流励磁分量的关系,提出了基于损耗模型的感应电机效率优化控制策略。并通过仿真对该策略与传统U/f恒定控制进行了比较分析,对最大效率控制产生的功率因数变化及分布规律进行了研究,结果表明,采用效率最优控制策略后,控制器的效率明显提高,电机的高效运行区域明显增大。     

基于单神经元PI速度调节器的直线感应电机矢量控制系统

考虑直线感应电机的动态纵向边缘效应,建立直线感应电机数学模型.对边缘效应的影响作出补偿,设计了基于单神经元PI速度调节器的以转子磁场定向的矢量控制系统.利用Simulink建立了矢量控制模型,对考虑与不考虑动态纵向边缘效应的仿真结果作了对比,结果证明了考虑边缘效应的正确性与有效性.     

感应电动机矢量控制中的铁耗分析

对感应电动机铁耗进行了分析,给出了其串联铁耗模型,并提出了基于串联铁耗的矢量控制方案。定量分析了铁耗对矢量控制的影响,包括磁链定位误差和转矩控制误差。仿真证明了结论的正确性。     

异步电动机铁耗对直接转矩控制性能的影响及补偿方法

传统直接转矩控制器没有考虑异步电动机铁耗,造成转矩控制性能下降.在两相静止αβ坐标系下建立了考虑铁耗的异步电动机动态等效数学模型.基于不考虑与考虑铁耗的电机模型,对传统DTC控制器控制性能进行了对比分析,结果表明铁耗导致传统转矩估算结果与输出转矩存在偏差,造成输出转矩无法达到参考给定转矩.本文基于考虑铁耗的异步电动机动态等效数学模型,提出一种铁耗补偿器,以校正传统转矩估算结果,使估算转矩更接近于实际输出转矩,提高了转矩控制性能.实验结果验证了改进后的DTC控制器的有效性,可提高造纸业卷绕传动等的张力转矩控制性能,进而提高产品质量.     

基于神经网络的感应电机模型参考自适应速度控制研究

根据感应电机矢量变换控制原理 ,提出了一种基于人工神经网络速度控制器的感应电机矢量控制系统。为了提高系统的鲁棒性 ,采用了在线辨识技术 ,对参数的变化实时补偿。计算机仿真表明 ,这种基于多个神经网络控制环节组成的感应电机矢量控制系统具有良好的性能     

基于神经网络的感应电机模型参考自适应速度控制研究

根据感应电机矢量变换控制原理，提出了一种基于人工神经网络速度控制器的感应电机矢量控制系统。为了提高系统的鲁棒性，采用了在线辨识技术，对参数的变化实时补偿。计算机仿真表明，这种基于多个神经网络控制环节组成的感应电机矢量控制系统具有良好的性能。     

考虑铁耗电阻的感应电机参数在线辨识技术

传统感应电机高性能控制方案中,电机模型忽略了电机铁耗的影响,与实际物理模型有一定的偏差。基于包含铁耗等效电阻的感应电机模型,建立新的励磁电流计算方法,对电流和电压信号进行高精度的采样和离散处理,并对电机模型进行数学推导,得到基于递推最小二乘法(RLS)的辨识模型,实现了对铁耗电阻、转子电阻等重要电机参数的在线辨识。建立了MATLAB仿真模型,对参数辨识算法进行验证。仿真试验结果表明:所提方法可以在不同工况下实现较高精度的辨识,并可以快速地跟随待辨识参数的变化,为感应电机高性能控制奠定了基础。     

Compensation of Parameter Variation Effects in Sensorless Indirect Vector Controlled Induction Machines Using Model-Based Approach

The majority of speed estimation schemes for sensorless vector control of induction machines use a mathematical model of the machine in the estimation process. These schemes are therefore inherently sensitive to parameter variation effects in the machine. The variety of speed estimation methods makes any attempt to develop a universal approach to compensation of parameter variation effects impossible. This paper concentrates on one of the most frequently used schemes, in which speed is estimated using model reference adaptive control approach (MRAC) on the basis of two estimated values of the rotor flux space vector. The estimator is analyzed in conjunction with indirect feed-forward rotor flux-oriented induction machine. An attempt is made to improve the accuracy of the speed estimation by appropriate modification of the speed estimator and the indirect vector controller structures using modified induction motor models that account for one or more of the phenomena that are neglected in development of the basic constant parameter scheme. In particular, compensation of main flux saturation, compensation of iron loss, and simultaneous compensation of both the iron loss and main flux saturation are elaborated. Novel structures of the speed estimator are developed for each of the three cases and are applied in conjunction with the appropriate modified form of the indirect rotor flux-oriented controller. Excellent compensation capability is demonstrated in all the cases by performing extensive simulation studies.     

Impact of iron loss on behavior of vector controlled inductionmachines

Vector control principles are derived under the assumption that iron core loss may be neglected. The paper discusses effects of this simplification on performance of vector controlled induction machines. Indirect stator, air gap and rotor flux oriented control of a current fed machine are dealt with, with the emphasis on indirect rotor flux oriented control. Models of vector controlled induction machines that account for the iron loss are derived, and the mechanism of core loss influence on behavior of the drives is highlighted. It is shown that detuning caused by neglecting the core loss will inevitably take place. The amount of detuning is investigated for steady-state operation, for all three types of vector control. Some insight into detuning during transient operation is provided for the case of indirect rotor flux oriented induction machine. The concluding part of the paper presents a new decoupling circuit for indirect rotor flux oriented control. The circuit accounts for iron loss and thus eliminates detuning which is otherwise present     

TCSC与发电机汽门的综合非线性控制

针对TCSC与发电机汽门的综合控制,研究了一种基于支持向量机(SVM)逼近的非线性控制器.依据泰勒扩展式,探讨了一种新的输入输出辨识方法,以此直接得到控制律,并由SVM建模来实现.在模型辨识与控制律设计中,采用普通的SVM学习方法,而无需离线或在线的学习优化.基于Lyapunov方法,文章给出了控制器的鲁棒性与闭环稳定性的证明.仿真实验验证了该控制器的有效性.     

基于反推原理感应电机直接转矩控制

为了实现感应电机高性能控制,克服运行过程参数摄动、不确定等问题的影响,应用反推原理设计的非线性控制器,考虑感应电机的铁损。并且通过李雅普诺夫理论证明控制器的整体稳定,采用电压空间矢量调制,应用于直接转矩控制系统。仿真结果表明,采用反推原理设计控制器能够使感应电机直接转矩控制达到很好的跟踪效果,具有推广意义。     

铁磁损耗对直接转矩控制低速性能的影响及补偿方法研究

为了探讨铁磁损耗对直接转矩控制（DTC）性能的影响,在两相静止坐标系下建立了考虑铁磁损耗的异步电机动态等效数学模型。基于考虑和不考虑铁磁损耗两种情况对传统DTC控制性能进行了分析比较,结果表明铁磁损耗会造成电机低速时的实际输出转矩减小,电机的动态响应速度变慢。并在基于考虑铁磁损耗的情况下提出一种对铁磁损耗补偿的方法,使传统的估算转矩更接近于实际输出转矩,提高了转矩控制性能。实验结果证明了补偿控制方法的有效性,并能改善DTC系统的低速性能。     

无刷双馈电机基于同步角的矢量解耦控制

无刷双馈电机(BDFM)特殊的结构特点,可以大大降低调速系统的容量,使其在调速系统中有着巨大的潜能.在同步参考系的矢量解耦数学模型基础上,分析研究了BDFM基于同步角的矢量解耦控制.采用这种控制方法,使BDFM的矢量控制变得与普通异步电机的矢量控制一样简单,能用于调速性能要求较高的调速系统.     

Vector control of a synchronous reluctance motor includingsaturation and iron loss

The application of vector control to a conventional synchronous reluctance motor (VCSynRM) is presented with emphasis on the effects of saturation and iron losses. It is shown experimentally that these parasitic effects can significantly influence the performance of a VCSynRM. A synchronous reference frame steady state model of SynRM including saturation and iron losses is developed. The behavior of a vector-controlled SynRM is analyzed based on the model. It is observed that saturation and iron losses can have a significant effect on the performance of a VCSynRM. To verify the validity of the model for vector control, a digital signal processor (DSP) based vector controller was built for a 7.5 hp SynRM to experimentally evaluate performance. Experimental results concerning optimal torque/ampere and optimal efficiency operation are shown to be in general agreement with the predictions of the model     

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。     

电动汽车用感应电机最小损耗Hamilton控制

针对电动汽车电驱动系统的非线性特点,采用端口受控Hamilton系统理论研究了考虑铁损的电动汽车用感应电动机系统的最小损耗控制问题.首先,根据基于损耗模型的感应电机能量优化控制策略得到系统稳态时的优化结果,然后在这一稳态目标下,利用系统的互联和阻尼配置以及能量成形对考虑铁损的感应电机进行Hamilton控制,最后通过仿真实验,验证了在相同的稳态目标下,采用本文的控制算法可使得电机能量损耗明显降低,同时本文采用的控制策略与基于矢量控制的优化控制策略相比,具有收敛速度快、转速波动小等优点,为高性能要求的电动汽车电驱动系统高效运行提供了新的途径.     

Direct torque control for brushless doubly-fed machines

Work has illustrated the potential benefits of brushless doubly-fed machines in adjustable speed drive applications. While it has been shown that the drive is open-loop stable over a wide speed range, the resultant steady-state and dynamic performance characteristics are far from optimum. Thus, a closed-loop controller is desirable to achieve competitive drive performance. The controller proposed here is applicable for general purpose industrial drives in the medium to high power range. The nature of the doubly-fed machine, with two separate sources of excitation, only one of which is controllable, rules out field-oriented control strategies applied to conventional induction machines. However, the concept of direct torque control based on instantaneous error shows promise for this machine geometry. The present paper extends the concept of predictive torque control for induction machines to the doubly-fed machine. The controller calculates the value of converter voltage which leads to desired changes of flux and torque. Once the voltage is determined, conventional algorithms, such as space vector pulsewidth modulation (PWM), can be used to generate the inverter switching function