无刷直流电机电流环驱动控制技术应用

1 引言 无刷直流电动机具有类似直流电动机的优良控制特性,与矢量控制的异步电动机相比,无刷直流电动机又具有以下优点:永磁励磁,效率高;控制简单,磁场定向控制转化为转子     

无刷励磁同步电机无位置传感器起动控制

针对无刷励磁同步电机应用于飞机变频交流电源起动控制时,需要安装位置传感器带来了系统结构复杂、可靠性降低并且该传感器利用率低等问题,提出一种适用于无刷励磁同步电机的无位置传感器起动控制技术。通过向主电机注入旋转高频电压信号,判定转子位置信息,结合反电势极性判定法对位置角进行校正。起动阶段根据旋转高频电压信号产生的高频电流响应中的位置信息,解析转子位置信号,结合矢量控制策略起动无刷励磁同步电机。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的位置估计精度,能够满足无刷励磁同步电机起动控制系统的要求,实现电机顺利平稳起动。     

无刷电励磁同步电机的特性仿真与实验研究

针对电励磁同步电机有刷问题,限制电励磁同步电机在易燃易爆环境中的应用,本文提出来一种新型混合转子无刷电励磁同步电机。该种电机的定子上嵌有两套不同极数的定子绕组,取消了电刷和滑环,使结构更加简单牢固。本文详细介绍了该种电机的结构、运行原理和能量流通关系。并对无刷电励磁同步电机的气隙磁场进行分析,进一步揭示该种电机的磁场调制原理和机电能量转换机理。在此基础上,用有限元软件Ansoft对无刷电励磁同步电机进行建模,对无刷电励磁同步电机的电动机运行方式进行了仿真研究,并研制了一台8+4极无刷电励磁同步电机的样机。并对样机的空载和负载进行了实验研究,实验结果表明该种电机具有很好的性能,且功率因数可调。为该种电机的进一步研究奠定了技术基础。     

一种三级式航空无刷同步电机起动控制策略

针对三级式航空无刷同步电机在采用单相交流励磁方式实现起动功能的过程中,主发电机励磁电流脉动,与励磁机电磁和机械耦合严重,采用单一电动机模型的传统起动控制方法会导致电机转矩脉动大、带载起动困难的问题,通过分析励磁机在起动过程中的输出特性,研究集励磁机和主发电机的一体化数学模型,提出了一种在非恒定电流励磁情况下的三级式航空无刷同步电机起动控制策略。实验结果表明,该控制策略对励磁脉动干扰不敏感,可明显提高电机在电动状态时的运行稳定性以及带载能力。     

电励磁同步电机系统及直流电压容错控制研究

在建立电励磁同步电机数学模型的基础上,采用基于气隙磁场定向的电励磁同步电机矢量控制方法,同时该系统采用混合磁链观测器进行磁链观测。在分析电励磁同步电机控制系统有源前端整流器数学模型的基础上,通过理论分析与推导,研究了一种其直流侧电压在任意负载下的估算算法,并实现直流侧电压检测部分的容错控制。理论分析和仿真结果表明:在基于气隙磁场定向的电励磁同步电机矢量控制中,该直流电压估算算法可以在电励磁同步电机四象限运行中实现控制系统直流侧电压的估算及其容错控制。     

无刷同步电机过励磁的故障分析

介绍一起无刷同步电机运行时发生的过励磁故障,结合WLK-03SC无刷励磁控制原理和结构,分析故障原因,并提出相应的处理措施。     

高压变频器在电励磁同步电机上的应用

电励磁同步电机具有调速范围宽、过载能力强、功率因数可调等优点,广泛应用于大功率传动领域。为此,介绍了一种中性点钳位型(NPC)三电平高压变频器的系统结构及中性点电压平衡控制策略。采用电流频率(IF)控制和滑模观测器(SMO)相结合的无速度传感器矢量控制策略,控制电励磁同步电机变频起动与运行。MATLAB仿真结果验证了采用所提控制策略的变频器具有良好的起动和运行性能,为高压大功率传动应用领域提供了技术保障。     

T型三电平双三相永磁同步电机驱动零共模电压模型预测控制

为降低T型三电平双三相永磁同步电机驱动系统的共模电压,该文研究T型三电平双三相永磁同步电机的零共模电压模型预测控制策略。方法分为3步,第1步,通过矢量空间解耦变换得到电机在同步旋转坐标系下的初始空间电压矢量,通过分析电压矢量选择具有零共模电压特征的电压矢量作为模型预测的向量集。第2步,针对模型预测控制中计算量大的问题,对选出的零共模电压向量集进一步进行删减,以降低系统的计算负担,提高系统的运行速度。第3步,基于精简后的零共模电压向量集,设计电机驱动的模型预测控制方法。论文通过理论推导与实验证明了所提出的控制方法可以显著抑制共模电压,平衡直流母线中点电位,保证电机驱动具有良好的运行性能。     

无刷双馈风力发电系统的最大功率追踪控制策略研究

从转子参考轴dq模型出发,研究同步坐标下的无刷双馈电机(BDFG)的数学模型。根据BDFG的特性,采用定子磁链定向的矢量变换控制技术,提出了一种功率控制策略,设计了基于该控制策略的变速恒频无刷双馈风力发电系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁,实现变速恒频发电机有功、无功率的解耦控制,从而实现最大功率捕获的高效发电运行。仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。     

一种三级式同步电机起动过程励磁控制方法

为解决三级式同步电机在起动过程中所面临的主发电机转子励磁问题,分析励磁机分别采用单相交流励磁方式和直流励磁方式时,主发电机励磁电流随转速的变化特性,并根据Matlab的仿真结果,结合电机实验数据,提出一种应用于三级式同步电机起动过程的励磁机控制策略;为实现该控制策略中提出的交/直流励磁的过渡切换方法,分析了励磁机控制器逆变回路的开关状态及输出电压矢量的合成方式,提出一种单相交流/直流励磁一体化调制算法,解决了励磁机在起动过程中的励磁方式平稳切换问题.实验结果表明了所提出的励磁控制策略和调制算法的有效性.     

旋转整流器无刷同步发电机起动交流励磁仿真分析

旋转整流器式无刷同步电机具有功率因数可调、效率高等优点，在航空电源系统中得到广泛的应用。为了适应未来飞机电源系统发展的要求，航空发电机需要具有起动/发电双功能。本文给出无刷同步电机的新型单相交流励磁方案，在励磁机直流励磁绕组通入单相交流电，在气隙中建立脉振磁场，使励磁机转子电枢绕组中产生感应电势，经过旋转整流器整流，为主发电机提供励磁电流，解决零速下主发电机励磁问题。文中建立了考虑励磁机铁损耗的仿真模型，并运用仿真手段详细地分析励磁机的单相交流励磁的频率和幅值对主发电机励磁电流幅值的影响，最后给出发电机起动过程中，励磁机单相交流励磁的控制规律。     

同步电动机起动大负载时的优化控制分析

在同步电动机的驱动控制中,矢量控制方法得到广泛应用,对于无刷励磁同步电动机,常采用定子磁链定向的控制方案,但这样并不能使电机的输出转矩最大。从能量（功率）角度进行分析,得出了在３种状态下,应如何对定子电流＾→ｉｓ进行控制的各表达式;特别是在书籍转子位置（ｄ轴）时,定子电流＾→ｉｓ应超前它的角度α角。按中文的方法进行控制,对加快电机的起动过程,节省电能均有其意义。     

无刷双馈电机起动与运行特性研究

基于无刷双馈电机的工作原理,对d-q轴坐标系下的数学模型进行了分析;采用Mat-lab/Simulink对无刷双馈电机控制系统的起动和运行特性进行了仿真研究。详细分析了无刷双馈电机在异步起动、超同步运行、直流同步运行、亚同步运行、带载运行这几种运行状态下的仿真结果,为今后进一步研究无刷双馈电机控制策略提供理论和仿真依据。     

异步电机的矢量控制

异步电机的矢量控制可以理论性的实现电机励磁电流分量与转矩电流分量的解耦控制,与直流电机控制效果相仿。矢量控制离不开数学模型,与电机的控制方法紧密相关。三相静止坐标系的异步电机的模型对于转矩生成的物理本质表述不明确,对于具体的控制不是很乐观,通过坐标变换旋转,同步旋转坐标系下对转子磁场进行定向的矢量控制,改善了转矩控制的非线性,使得异步电机的控制性能更加优良。     

无刷直流电动机起动电流控制策略研究

在对11 kW稀土永磁无刷直流电动机起动过程研究中,针对起动电流过大,采用斜坡电压的方法进行控制.通过分析得到采用斜坡电压控制策略时影响起动电流的参数和电流峰值与斜坡控制时间的关系,同时提出了电动机的起动效率概念.仿真结果证实了采用斜坡电压控制策略能有效的控制起动电流,并且能实现电动机快速起动.     

无刷直流电机双闭环控制系统的设计

在分析无刷直流电机的数学模型和传递函数的基础上,提出了一种无刷直流电机双闭环调速系统的控制策略,其外环采用转速PI控制,保证了调速系统的控制精度,内环则采用电流滞环控制方法,控制实际电枢电流快速跟踪参考电流,从而提高系统的动态响应性能。结合无刷直流电机的调速要求,详细分析了系统的开环传递函数,基于频域设计方法,给出了闭环控制系统参数设计的设计步骤,并由此设计出了控制器。最后,在Matlab仿真环境下,采用分段线性法实现了无刷直流电机的梯形波感应反电动势,建立了仿真模型,并结合前面的理论分析搭建了双闭环控制器。仿真结果表明,整个闭环系统运行平稳,具有良好的动、静态特性,从而验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。     

大角动量无刷直流陀螺电动机的高精度稳速研究

介绍了一种大角动量永磁无刷直流陀螺电动机的高精度稳速控制系统。在研究无刷直流陀螺电动机运行原理的基础上,应用了一种简单实用的速度闭环控制策略,并在Simulink中建立电机本体及控制模型。陀螺电动机的主控制器由硬件电路和软件程序组成。DSP和CPLD作为控制器主体,以分段PI算法为稳速控制方法,两者配合实现了软起动、过流保护和稳速控制等功能。样机试验结果表明,该控制系统起动迅速、起动可靠性高及稳速精度高。     

基于电压脉冲注入的对转无刷直流电机转子初始相对位置确定方法

针对无位置传感器控制的无刷直流电机起动时需要确定转子初始位置的问题,结合对转无刷直流电机磁系统转子凸极性的特点,提出一种高精度的转子初始相对位置确定方法,该方法通过向电机电枢绕组注入开关电压矢量,利用相邻三个电压矢量产生的电流响应估计出一个确定的转子位置角.仿真结果验证了该方法的有效性.     

笼形转子无刷双馈电机启动特性分析

无刷双馈电机在启动过程中受到功率绕组和控制绕组产生的异步转矩的综合作用,使得电机启动过程比较复杂,而采用合理的启动方法是改善BDFM启动性能的根本途径.在Matlab/Simulink环境下,利用BDFM的转子速坐标系下的d-q数学模型,对BDFM在不同启动方法下的启动性能进行了仿真分析,对比研究了异步启动、直流同步、亚同步以及超同步过渡过程中电流等参数的变化规律.研究结果表明:采用单馈异步启动的方法容易实现,但可能会产生较剧烈的振荡或失步现象,转动惯量和负载转矩等参数会影响电机异步启动后的稳定速度.双馈变频启动方法虽可实现平稳启动,但控制复杂.     

无刷直流电机自抗扰控制系统建模和仿真

无刷直流电机是一个多变量、强耦合的非线性系统,经典PID控制器难以满足控制系统的性能要求。文中根据无刷直流电机的特点,提出了基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统,建立了控制系统的仿真模型,并进行了仿真研究。结果表明,自抗扰控制器对无刷直流电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性,能较好地满足控制系统的动态性能要求,不失为实际工程中一种较好的控制方案。