无交流电压传感器PWM整流器启动性能改善

提出一种基于虚拟磁链的PWM整流器无交流电压传感器运行启动性能的改善方法.通过采用带有积分限幅反馈环节的积分器代替不定积分器进行虚拟磁链观测,解决了传统方法存在的初始值选取和观测结果存在幅值和相位误差等问题.对基于改进方法的虚拟磁链直接功率控制PWM整流器进行了实验验证,实验结果证明了该改进方法的正确性和可行性.     

PWM整流器的改进虚拟磁链定向矢量控制

针对PWM整流器虚拟磁链定向矢量控制(VFOC)策略中存在因积分初始值选取不当造成的直流偏移问题,设计了改进的带饱和限幅反馈环节积分器的虚拟磁链观测器.对基于纯积分器、惯性环节以及所提出改进方法的3种虚拟磁链观测器进行了对比分析,并给出了基于改进VFOC的PWM整流器系统的仿真与实验波形.结果表明,所提出改进方法在任意交流电压初始相位情况下均很好地观测出了虚拟磁链,证明了所提出的改进控制策略的正确性和可行性.     

神经PID控制在SVPWM整流器VFDPC中的应用研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式。设计了2个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器滤除直流分量来解决虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题。为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了神经PID控制器。仿真结果表明,与传统PID控制相比,基于神经PID控制的SVPWM整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定、动态性能更好。     

无电压传感器的PWM整流器比例谐振控制研究

针对无电网电压传感器的PWM整流器虚拟磁链估算中存在的直流漂移问题,研究了一种新的磁链估算方法,即在积分后面加入改进的二阶广义积分环节,良好地解决了直流漂移问题。采用电压外环PI控制,电流内环PR控制,简化了繁琐的坐标变化和解耦环节,仿真结果证明了该方案的可行性。     

非恒值磁链幅值给定SVM-DTC系统改进磁链观测器

针对非恒值磁链幅值给定的永磁同步电动机基于空间电压矢量调制的直接转矩控制(SVM-DTC)系统,传统的第二类改进型积分器不能对磁链进行准确观测,且电动机输出性能差。提出了一种变限幅的改进型积分器,实现在非恒值磁链幅值给定SVM-DTC系统的磁链准确观测,电动机运行稳定并能提高功率因数。     

基于动态磁链修正的感应电机转矩响应方法

为提升高速感应电机驱动系统的动态转矩响应能力,提出一种基于动态磁链修正的感应电机快速转矩响应方法。建立高速感应电机磁场定向控制(FOC)系统数学模型,并分析逆变器最大输出电压与电机磁链之间的矢量关系;对电机转矩变化率进行详细推导,得出动态转矩最大输出点为逆变器的有效矢量之一的固有特性;然后,打破传统FOC方法中圆形磁链的约束,引入动态磁链修正环节以实现FOC系统过调制操作,动态过程中定子磁链由圆形变化为旋转六边形。最后,25 kW样机实验结果表明,动态磁链修正机制的引入对于提升感应电机FOC系统转矩响应具有可行性和有效性。     

基于定子磁链自适应预测的PMSM直接转矩控制研究

针对永磁同步电动机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩脉动问题,提出了一种新的基于定子磁链自适应预测的直接转矩控制方法.采用转子位置和定子电流预测下一控制周期定子的磁链,通过预测和估算定子磁链的偏差计算出下一个控制周期所施加的参考电压空间矢量;采用对称七段式SVM技术调制该电压,实现每个周期对磁链和转矩误差的补偿,从根本上抑制磁链和转矩的脉动.理论分析和仿真结果表明,该方法与传统直接转矩控制相比,能显著抑制磁链和转矩脉动,且具有良好的动静态性能.研究具有一定实际应用价值.     

无交流电压传感器并网逆变器的控制策略及其改进

将基于虚拟磁链的直接功率控制策略用于并网逆变器的控制.详细推导了虚拟磁链与瞬时功率的表达式,在无需检测网侧交流电压的前提下即可获得并网功率的瞬时值,进而取消了交流电压传感器.通过对并网功率的有功和无功成分进行直接独立控制,省去了旋转坐标变换以及电流闭环控制等复杂算法.采用带有饱和限幅反馈环节的积分器代替不定积分器进行虚拟磁链观测,解决了因传统观测方法存在功率计算偏差而造成系统效率降低、动态响应性能较差等问题.对所提出的改进观测方法及基于改进虚拟磁链直接功率控制策略的并网逆变器进行仿真和实验,结果证明了所提方法的正确性和可行性.     

基于改进电压模型的感应电机无速度传感器矢量控制

磁链和转速信息直接影响矢量控制的动态特性。基于传统电压模型,设计了一种改进的磁链观测器和转速估算方案。利用低通滤波器替代积分器,消除了积分环节对磁链观测的不利影响;利用磁链参考值补偿观测误差,保证磁链观测的准确性。为消除测量噪声和随机扰动的影响,引入同步角频率的误差校正项和滤波环节,通过滑差迭代更新的方式保证参数估算的准确性。仿真和DSP电机对拖试验平台验证了改进方案的有效性。     

基于模糊PI控制的SVPWM整流器直接功率控制研究

分析了PWM整流器虚拟磁链直接功率控制(VFDPC)的工作原理,得出了基于虚拟磁链观测的瞬时功率估算式.针对虚拟磁链观测中存在的因积分初值选取不当造成的直流偏移问题,设计了由两个高通滤波器级联构成的二阶环节代替纯积分器以滤除直流分量.为提高PWM整流器直流电压稳定性,在电压外环设计了模糊PI控制器.仿真结果表明,与传统DPC方案相比,基于模糊PI控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)整流器直接功率控制系统直流侧电压稳定,动态性能更好.     

Dynamic overmodulation characteristics of triangle intersection PWMmethods

In this paper, the dynamic overmodulation characteristics of current-regulated carrier-based high-performance pulsewidth modulation (PWM) voltage-source inverter drives are investigated. Dynamic and steady-state overmodulation operating modes are clearly distinguished, and the requirements for obtaining high performance in each mode are shown to be significantly different. Dynamic overmodulation characteristics of the modern triangle intersection PWM methods are modeled and shown to be unique for each method. The study reveals space-vector PWM (SVPWM) exhibits a minimum voltage magnitude error characteristic. It also indicates all the advanced triangle intersection PWM methods, including SVPWM, have limited dynamic overmodulation performance. To enhance the performance, an algorithm with superior performance is adapted from the direct digital PWM approach. Detailed induction motor drive simulations and experimental results illustrate the characteristics of modern triangle intersection PWM methods and the performance gained with the new dynamic overmodulation algorithm     

基于SVPWM过调制的超前角弱磁控制永磁同步电机的策略研究

研究了电动车用内置式永磁同步电机的控制策略,提出了超前角弱磁控制与空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制结合的控制系统。超前角弱磁控制使用转速、电流和电压的3个闭环控制,电机端电压与直流侧电压组成电压控制环,产生电机弱磁的电流超前角直接给定交直轴电流。SVPWM过调制算法可以有效提高逆变器输出电压基波幅值,电机使用弱磁控制方式达到最大转速后使逆变器进入过调制状态,最大限度扩大转速范围。对该控制系统进行了仿真研究,仿真结果证明了理论分析的正确性和可行性。     

用于磁场定向矢量控制的空间电压矢量PWM

电流控制是异步电机磁场定向控制的核心问题之一。本文从力矩电流和励磁电流直流调节分析出发,将电流调节器的输出转化为逆变器的电压参考值,并通过空间电压矢量PWM方法实现电压输出和电流的跟踪控制。该方法在13kW电梯专用变频器上得到实现。理论分析和实验研究表明,SVPWM比SPWM具有更好的电流、电压控制效果。     

基于MRAS的异步电机无速度传感器应用研究

针对异步电机基于转子磁链模型参考自适应(MRAS)速度观测器中的积分直流偏置和PI自适应率参数不能在线修正的问题,将转子磁链的电压模型进行改进,并提出一种自适应线性神经元(ADALINE)速度观测器。通过一阶惯性环节代替了电压模型中的纯积分环节,消除了积分直流偏置和误差积累,利用ADALINE算法对MRAS观测器中的自适应率进行改进,实现了在中高速情况下对电机转速的准确观测。仿真结果表明,改进后的MRAS速度观测器对速度的辨识度较高,动态性能良好,验证了该控制策略的正确性与可行性。     

Decoupled direct control for PWM inverter-fed induction motor drives

A new direct torque and stator flux control method is presented for pulsewidth modulation (PWM) inverter-fed induction motors. This new strategy, called decoupled direct control (DDC), is based on a decoupling matrix that allows for the separate control of the stator flux and the torque. This method is compared to the well-known direct field-oriented control (FOC) and stator flux vector control (SFVC) methods. Two DDC-based methods are presented. The first determines the stator voltage vector such that the torque and the flux track their respective reference trajectories in one sampling time. The second sets separately the dynamic behavior of the torque and stator flux errors by the use of proportional-plus integral (PI)-type controllers. These methods take into account the full motor dynamics without the need of a coordinate transformation and reduce significantly computation requirements compared to FOC and SFVC. The two proposed strategies have been implemented experimentally and comparisons with FOC and SFVC were carried out. The obtained results show the effectiveness of the proposed PI-DDC strategy.     

Modelling and simulation of a double‐star induction machine vector control using copper‐losses minimization and parameters estimation

This paper shows that it is possible to extend the principle of field‐oriented control (FOC) approach to a double‐star induction motor (DSIM). In the first stage, a robust variable structure current controller based on space phasor voltages PWM scheme is established. In this current controller design, only the stator currents and rotor speed sensors are used. In the second stage, the FOC method developed for DSIM is motivated by the minimization of the copper losses. The developed approach uses a loss model controller (LMC) and an adaptive rotor flux observer to compute the adequate rotor flux value minimizing the copper losses. The control variables are the stator currents or the machine input power. Compared to the constant rotor flux approach, it is proved that higher performances are achieved. However, the sensitivity of the FOC to parameter error of the machine still remains a problem. To guarantee the performance of the vector control, the stator and rotor resistances are adapted on‐line, based on the Lyapunov theory. An appropriate choice of the reference model allows building a Lyapunov function by means of which the updating law can be found. The simulation results show the satisfactory behaviour of the proposed identification algorithm. Copyright © 2002 John Wiley & Sons, Ltd.     

基于空间矢量脉宽调制的过调制策略研究

在电机控制中,过调制算法能够显著提高逆变器输出的电压,对提高电机转速有着重要意义。为了改善空间矢量脉宽调制对直流母线电压利用率不足的缺点,研究了基于空间矢量脉宽调制的单模式过调制算法,对输出电压基波幅值与其谐波含量进行理论分析。针对过调制区实际输出电压基波幅值与参考电压不一致这一问题,对目标调制比与给定调制比的关系作出可控性分析,作出拟合曲线并求出函数关系,最后对该过调制算法进行了仿真研究和试验验证。仿真分析和试验验证结果均证明了理论分析的正确性和可行性。     

转子磁链角在线校正的异步电机矢量控制系统研究与实现

为保证转子磁链定向准确,提出了一种在线校正转子磁链角的方法。通过检测空间电压矢量PWM中的零电压矢量期间相电流的变化量,计算得到转子磁链的准确角度,经调节器在线调节转差角频率大小,从而校正转子磁链角,达到了提高电机控制性能的目的。通过试验验证了理论的正确性和方法的有效性。     

基于预测控制的异步电机直接转矩控制性能的改善

分析了传统直接转矩控制中造成转矩脉动的原因,提出了一种预测控制算法以改善直接转矩控制性能的方法.在每个采样时刻,根据采样值求出一个能正确补偿当前定子磁链偏差和转矩偏差的定子电压矢量,在下个控制周期内作用于定子绕组,使再下一个控制周期到来时偏差刚好被消除.该电压矢量采用SVPWM进行合成并转化成相应的PWM开关信号,并且使用了一种定子磁链混合模型的磁链观测器以改善低速性能.仿真结果验证了该算法的有效性,明显抑制了转矩和磁链的脉动.     

A high-performance generalized discontinuous PWM algorithm

In this paper, a generalized discontinuous pulsewidth modulation (GDPWM) method with superior high modulation operating range performance characteristics is developed. An algorithm which employs the conventional space-vector PWM method in the low modulation range, and the GDPWM method in the high modulation range, is established. As a result, the current waveform quality, switching losses, voltage linearity range, and the overmodulation region performance of a PWM voltage-source inverter (PWM-VSI) drive are optimized online, as opposed to conventional modulators with fixed characteristics. Due to its compactness, simplicity and superior performance, the algorithm is suitable for most high-performance PWM-VSI drive applications. This paper provides detailed performance analysis of the method and compares it to the other methods. The experimental results verify the superiority of this algorithm to the conventional PWM methods