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。     

永磁同步电机低载波比优化复矢量控制

永磁同步电机运行在低载波比情况下d,q轴电流耦合问题严重,同时系统延时较大无法忽略。传统PI电流控制器受限于器件开关频率无法实现较好的控制效果,解耦器因为延时问题解耦效果很差,同时对电机参数敏感。针对上述问题,这篇文章在传统复矢量电流控制器的基础上进行改进优化,进行了复矢量电流控制器的延时补偿,有效避免了电机高转速下电流控制器的失稳;同时考虑了较复杂状态下的复矢量电流控制器如何实现以及增加鲁棒性的问题。Matlab仿真实验证明了优化复矢量控制的正确性和有效性。     

考虑电压饱和的永磁同步电动机动态解耦控制

针对永磁同步电动机矢量控制中不能对定子电流d轴分量和q轴分量进行动态解耦的特点,采用双PI动态解耦的方法,避免了反馈解耦、对角矩阵解耦等方法中电机参数变化对解耦效果影响较大的问题,以及逆系统方法、基于微分几何原理解耦方法的复杂性.由于逆变器的饱和电压输出会导致电流的超调和振荡,在动态解耦的基础上提出了一种电压抗饱和的设计方法,并且通过进行补偿将双PI动态解耦控制和电压抗饱和设计有效地结合起来.仿真验证了这种动态解耦控制方法的有效性.     

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。     

基于频率自适应复矢量PI控制器的PMSM电流谐波抑制策略

逆变器非线性和电机反电动势谐波给永磁同步电机（PMSM）系统引入了电流谐波,在对其特性分析的基础上,将复矢量PI控制器用于电流谐波的抑制。在磁场定向矢量控制的d、q轴电流环中,将若干复矢量PI控制器与原有PI控制器并联,其中心频率随着电机转速自适应调节,PI控制器调节d、q轴中的直流分量,通过复矢量PI控制器在中心频率处的高增益无静差跟踪控制d、q轴中不同频率的交流量,从而达到抑制电流谐波的目的。仿真和试验结果表明,复矢量PI控制器对电流的5、7等频次的谐波具有良好的抑制效果。     

一种异步电机的电流环解耦控制方法

在异步电机的矢量控制系统中,电流控制器处于内环,对系统响应的准确性和快速性有着重要影响。然而矢量控制经过坐标变换后,电流环中的d、q轴之间仍存在交叉耦合,并且随着同步频率增加耦合分量加大;另一方面,数字延时的存在使耦合加剧进一步降低了电流环特性,对于大功率低开关频率交流传动的影响尤其明显,严重时可能导致系统不稳定。为了实现良好的解耦控制,基于复矢量分析方法建立了更加精确完整的电机模型,提出一种电压解耦控制的电流控制器,在此基础上引入了延时及其补偿方法,并通过复矢量传递函数对控制策略的动态解耦性及鲁棒性进行了研究。仿真和实验结果表明所提方法有效提高了电机动态控制性能。     

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.     

基于磁链观测器的PMSM反馈解耦矢量控制系统

针对传统矢量控制系统对电机参数依赖性较大的特点,对传统反馈解耦的矢量控制方法进行了改进。在电压解耦的矢量控制系统中,利用磁链观测获得的电机磁链实时计算解耦电压,并在解耦结构中增加电流误差修正的PI控制,以克服由于电机参数变化对PMSM矢量控制系统的影响。仿真结果表明,改进的矢量控制方法能提高系统的解耦效果,增强系统的调节能力以及对电机参数变化的鲁棒性,证明了控制方法的正确性和有效性。     

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。     

矢量控制系统动态电压解耦与调节器整定

采用动态解耦方法对定子电压进行解耦,提高解耦控制器对电机参数估计误差的鲁棒性,充分消除励磁电流内环与转矩电流内环之间的耦合.采用调节器常规工程设计方法,提出了一套异步电动机无速度传感器矢量控制系统双闭环PI调节器整定方法,实验结果验证了其良好的性能.     

内置式永磁同步电机弱磁过渡时的解耦补偿控制

针对内置式永磁同步电机(interior permanent magnet,IPM)在弱磁过渡时电流调节器瞬态饱和导致转速范围受限甚至失控的问题,提出了基于解耦电流控制和电压指令补偿的电流矢量控制算法,解除了电机高速运行时d-q轴电流交叉耦合的影响,使得控制规律趋于线性化,避免PI调节器输出不正常;当调节器饱和时,通过补偿电压指令使调节器迅速退出饱和状态,消除了转速调节失控现象。给出了判断电流调节器是否进入饱和的监视方法,实时决定是否有必要采取退饱和的措施,使得控制更具智能特点。在仿真结果的正确性基础上,通过台架测试进一步证实了所提出控制策略的有效性,提高了系统的稳定性并拓宽了电机的转速范围。     

永磁同步牵引电机高速运行时再生制动研究

列车为防止在中性区趴窝,一般以较高速度驶入中性区。为确保辅助系统在中性区不断电,牵引电机需在高速区快速由牵引工况转换为再生制动工况。这里分析了永磁同步牵引电机高速区弱磁控制原理,给出了基于负直轴电流补偿弱磁控制框图,研究了列车进出中性区时永磁同步牵引电机交直轴电流工作区域。基于负直轴电流补偿弱磁控制策略研究了同步旋转d,q坐标系前馈/反馈解耦比例积分(PI)电流调节器和d,q坐标系复矢量电流调节器的控制器在高速弱磁区的再生制动性能。理论分析和仿真结果验证了d,q坐标系复矢量电流调节器在高速弱磁区具有更优异的控制性能。     

基于抗积分饱和增量式PID算法的电机控制的研究

利用Matlab/Simulink将抗积分饱和算法运用于电机控制中,采用弱磁控制算法结合电压极限算法实现异步电机的控制。并在电流环中加入解耦电压补偿器,采用抗饱和积分增量式PI算法对电机进行控制。     

永磁同步电机电流调节器动态特性改进方法分析

针对永磁同步电机这种多输入多输出系统,采用复矢量描述方法对旋转坐标系下电流调节器的动态响应特性进行分析.分析表明:当参数准确时,基于状态反馈解耦的PI电流调节器可以取得理想的动态性能;采用同步旋转坐标系复矢量PI电流调节器时,对电机参数变化的鲁棒性较好.针对其抗干扰性能较差引起d、q轴电流脉动较大的缺点,通过增加虚拟电...     

高速永磁同步电机解耦控制——复矢量解耦及参数灵敏度分析

永磁同步电机(PMSM)运行在高速工况时交-直轴耦合问题严重,对系统控制性能造成不利影响,甚至导致电流环失稳;而解耦策略的参数需要根据电机参数进行整定,对电机参数有一定的依赖性,当电机参数发生扰动失配时会影响解耦效果。针对上述问题,建立PMSM传统PI电流控制系统的复矢量模型,分析耦合对系统动稳态性能的影响。对比分析反馈解耦和复矢量解耦在解耦原理和效果上的特点,并定义解耦策略参数灵敏度函数,用于分析不同解耦策略的电阻及电感参数灵敏度。灵敏度分析结果表明复矢量解耦具有更好的解耦控制效果,对电感和电阻参数均不敏感,鲁棒性较高。采用Simulink仿真对比了不同解耦策略的效果,结合参数失配仿真验证了灵敏度分析的正确性。     

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。     

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...     

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。     

高速IPMSM离散滑模电流补偿解耦控制

内嵌式永磁同步电机(IPMSM)矢量控制系统中,由于坐标变换引入与速度有关的交叉耦合项和系统控制延迟的影响,使得高速IPMSM在数字控制中电流环解耦性能下降。针对传统离散复矢量电流控制器只适用于表贴式永磁电机,不适用于IPMSM;同时对电机参数变化敏感,不能满足系统鲁棒性的问题,根据IPMSM d,q轴电感不相等的特点,建立了相应的离散数学模型,并根据零极点对消原理提出了离散电流控制器。同时,为提高系统的鲁棒性和参数不变性,设计了带离散滑模电流补偿解耦控制器。通过仿真和实验加以证明,结果表明该控制策略能有效实现d,q轴电流解耦,同时提高了系统动态性能。