基于定子单相开路故障的六相空间矢量PWM

双Y移30°六相感应电机出现定子单相开路故障后,转矩和转速的脉动会增大。为减小脉动,提出一种具有容错能力的六相空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)方法。将出现开路故障的那套绕组的星形结点与逆变器直流母线中点连接;将32个定子绕组电压列矩阵通过一个新的五维正交矩阵,映射到d-q平面、z1-z2平面,得到32个基本矢量;通过优化模型构造出6个辅助矢量和一个等效零矢量,它们在z1-z2平面都为零;参考矢量由辅助矢量和等效零矢量来合成,参考矢量在z1-z2平面为零能抑制谐波电压,在d-q平面的轨迹为圆形能使转矩平稳。仿真和实验结果表明,有容错SVPWM转矩和转速的脉动范围分别是无容错SVPWM的30%和25%,有效提高系统的缺相运行性能。     

六相感应电机直接转矩控制系统

电压源型逆变器驱动的六相感应电机有64个综合电压矢量,对准"定子电流谐波最小"这一控制目标,选择机电能量转换子空间(dq子空间)的12个最大矢量进行合成,得到12个零序平衡矢量。在此基础上,优化设计出一种新型六相直接转矩控制(DTC)系统,使零序子空间(z1z2,o1o2子空间)的定子谐波电流小,从而有效控制定子损耗、减小转矩脉动。在Simulink环境下建立起各部分仿真模块和总体仿真模型,仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

双三相异步电动机缺相时的数学模型

采用空间矢量解耦的方法建立了缺相双三相异步电动机在静止坐标系下的数学模型.由于在与机电能量转换相关的d-q子空间中等效为一个不对称的两相电机,借助于进一步的等效转换,得到在同步坐标系中d-q子空间对应的电机对称两相模型.这为实现转子磁场定向矢量控制奠定了基础;并能准确控制双三相异步电动机在缺相时的动态特性.     

双三相异步电机不对称运行的研究

采用空间矢量解耦的方法将定子缺相的双三相异步电机在静止坐标系d-q子空间中等效为一个不对称的两相电机,借助于进一步的等效转换,得到在旋转同步坐标系d-q子空间中的对称两相电机.再用转子磁场定向矢量控制的方法建立电机的数学模型,讨论为保持定子的圆形旋转磁势而采用定子电流矢量调制的方法,最后进行仿真验证.     

双三相永磁同步电机直接转矩控制谐波电流抑制研究

针对基于开关表的双三相永磁同步电机直接转矩控制中采用基本电压矢量会在z1-z2子平面产生大量6k±1(k=1,3,5,…)次谐波电流问题,通过引入脉宽调制的思想,对电压矢量进行修正,并对修正后的中间矢量进行了中心化处理,使其易于硬件实现。对两种直接转矩控制方法进行仿真分析和实验验证,结果表明通过采用修正后的中间矢量进行直接转矩控制可以很好的抑制z1-z2子平面的谐波电流,从而减少系统损耗,且控制系统的动静态性能不会受到影响。     

六相PMSG容错控制的三次谐波影响抑制

为改善六相永磁同步电机一相开路故障后的性能,建立了适用于容错控制的静止坐标变换阵,并建立了考虑3次谐波影响的旋转坐标系下的电压和转矩方程。针对一次旋转坐标变换不能对电压模型完全解耦的情况,提出对d-q子空间应用二次旋转坐标变换得到完全解耦的 d-q 轴电压分量。提出了基于磁势不变原则的定子电流幅值最小(stator current magnitude minimum,SCMM)闭环控制策略,为抑制3次谐波磁链和3次谐波电感作用,推导了d-q轴三次谐波电压的补偿量。仿真和实验验证了提出的补偿控制策略对三次谐波影响消除的有效性,明显改善了定子电流幅值最小控制策略下单相开路后的性能。     

五相永磁同步电机容错控制策略

针对多相电机驱动系统中常见的定子绕组开路故障,提出一种有效的容错电流控制策略。从矢量空间解耦的角度,推导出缺相故障状态下的坐标变换矩阵,建立了五相永磁同步电机(PMSM)在发生一相绕组开路故障时的解耦数学模型。根据同步旋转坐标系下的定子铜耗方程,通过对Z1-Z2子空间的电流设置不同的约束条件,得到相应的矢量控制方法。实验结果表明,该方法可以减小定子绕组开路故障引起的转矩脉动,使五相PMSM在故障状态下的运行性能得到明显改善,有效提高调速系统的可靠性能。     

双三相永磁同步电机的建模与矢量控制

针对相移30°Y型连接双三相永磁同步电机,分别采用双d-q变换和矢量空间解耦的方法建立了电机的数学模型,前者从两套三相子系统的角度给出了电磁转矩的表达式以及两套绕组之间存在的耦合关系,后者则揭示了不同的电流谐波分量对机电能量转换所产生的不同的作用.根据两种不同的模型搭建了两套双三相永磁同步电机矢量控制系统,通过对两种控制策略的比较分析,指出了两者之间的内在联系和在控制效果上的等价性.开环的仿真实验对两种建模方法的一致性进行了验证,而闭环的仿真和实验结果则表明两种矢量控制方案在相同的控制参数下具有一样的控制性能.     

双三相永磁同步电机谐波电流抑制技术

针对双三相永磁同步电机定子电流中存在较大谐波问题,根据比例谐振(proportional resonant,PR)控制器在谐振处无穷大增益,能够对交流输入信号进行无静差跟踪调节特性,提出一种基于PR控制器对谐波电流进行抑制的改进型矢量控制策略。基于谐波基下的双三相永磁同步电机数学模型和谐波电流分析基础,在z1-z2子平面引入2个PR控制器对定子电流的5、7次谐波进行控制,并进行了软件仿真与实验验证。结果表明,在z1-z2子平面引入PR控制器能有效地改善定子电流波形,谐波电流含量下降50%以上,能较好地降低电机损耗与逆变器容量,提高电机运行性能。     

六相串联三相双永磁同步电机直接转矩控制的研究

为了进一步提高串联系统中电机转矩的控制性能,提出一种对称六相凸极式永磁同步电机串联三相凸极式永磁同步电机单逆变器供电的直接转矩控制策略。建立在自然坐标系下串联系统的数学模型,并利用正交变换矩阵转将机电能量转换变量和非机电能量转换变量变换到3个相互正交的αβ-xy-o1o2子空间中,采用电压矢量合成和单电压矢量相结合产生的方法产生新电压矢量,利用六相逆变器输出电压矢量实现对两台电机解耦独立控制。Matlab/simulink仿真验证表明,采用本文所提的控制策略后,系统中各台电机可以解耦独立运行。     

基于正常解耦变换的双三相永磁同步电机缺相容错控制策略

常用的多相电机缺相容错控制策略需要建立缺相后的降维数学模型,双三相电机缺相时具有两种不同中性点连接方式,每种情况对应不同的解耦变换阵,需要分别进行建模。根据双三相电机开路故障时,如果保持系统解耦变换阵不变,则电压方程、磁链方程和转矩方程不会受到影响的特点,构建了一种基于正常解耦变换阵的缺相容错控制策略,该策略适用于不同中性点连接方式,只需要改变谐波子空间参考电流即可。分别对定子铜耗最小和最大转矩输出两种优化电流工作方式进行分析,并分析了3次谐波磁动势对电磁转矩的影响。对一相开路和正交两相开路情况分别进行理论分析和实验验证,证明了所提控制策略的有效性和可行性。     

一种新颖的多相SVPWM

在采用电压型逆变器供电的多相电机驱动系统中,由于电机在广义零序子空间中的阻抗很小,采用传统SVPWM将会导致较大的定子电流谐波.本文提出了一种新颖的多相SVPWM,它不仅在d-q子空间中合成给定电压矢量满足转矩控制的要求;同时使广义零序子空间中合成电压矢量为零,有效抑制了电流谐波.以五相永磁同步电机驱动系统为例子,仿真和试验结果验证了方法的有效性.     

双Y移30°永磁同步电机的空间矢量调制

阐述了双Y移30°永磁同步电动机电压空间矢量脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术的2种矢量选择方式,提出一种新颖的空间矢量过调制技术。过调制区域根据调制度分为4种模式。在过调制方式I和II中,对z1-z2电压平面上的电压矢量采用不同的优化策略。依据电压输出矢量自身的特性,提出了一种易于DSP实现的寻找次优解的方法。为进一步提高直流母线电压利用率,过调制方式III和IV采用两电压矢量调制,不再对z1-z2电压平面上的电压矢量进行优化。通过仿真计算,对输出电压的波形和谐波成分进行分析。构造基于低功耗定点数字信号处理器TMS320F2812的7.5kW双Y移30°永磁同步电动机控制系统。实验结果证实提出方法的正确性和可行性。     

基于动态相位校正的伺服系统电流环设计

在传统的永磁同步电机伺服控制系统电流环设计中，出于系统中起关键作用的参数为电压矢量的。幅值和相角，交轴电流、直轴电流组成的两个闭环独立给定电压矢量在d-q坐标轴上的分量．只是一种间接的控制，此外，在特定情况下，两个分量间的独立性和控制算法的间接性使得对幅值和相角的控制作用相互抵消，进而还会削弱系统的动态性能文章提出了一种基于动态相位饺正的控制方法，实现了对参数的直接控制，并设计了模糊控制器来控制电压矢量的梢位，可以有效地避免这一问题。     

基于DSP28335的七相感应电机矢量控制

七相感应电机因其缺相运行具有代表性近来受到关注。采用空间解耦模型,对其基波子空间dq分量采用基于转子磁场定向矢量控制方法实现转矩和磁链解耦控制,鉴于其谐波子空间会产生谐波电流,采用了消除谐波的七相载波型UVM调制方法,该法追加谐波子空间电压为零的约束条件并通过闭环控制得以保证,算法通用性强,开关损耗小,且能够有效消除定子谐波电流。在计算机仿真基础上,以DSP芯片TMS320F28335为控制核心构建的七相感应电机变频调速系统,实验结果验证了控制方法的正确性和有效性。     

多相开路故障下的双三相PMSM统一容错控制策略

多相电机在定子开路故障下具有良好的容错性能,与此相关的设备和控制策略改进方面的研究理论也不断被提出。然而,却少有基于统一模型的适用于多相开路故障的容错控制策略。提出了一种应用于双三相永磁同步电机(PMSM)系统三相或三相以下开路故障的容错控制策略,并获得了良好的电机电力和动态性能。针对发生单相到三相开路故障的PMSM提出了统一数学模型,提取出每种故障下对应电机不对称性的矩阵。通过电压方程,推导出每种故障对应的解耦变换矩阵。为了对相电流中的每种谐波进行无差别抑制,建立了谐波子空间。考虑开路故障相数的增加,提出了用于三相开路的有中性点电流的容错控制策略,达到了降低相电流幅值和提升系统冗余度的目的。最后通过试验和仿真结果,验证了理论分析的正确性。     

理想电网条件下可再生能源发电三电平并网逆变器

在可再生能源发电系统中,并网逆变器是实现电能馈送电网的重要环节.文中研究了二板管钳位型三电平逆变器及其并网运行控制策略.建立了并网逆变器在两相同步旋转坐标系下的数学模型;分析了并网模式下电压、电流的矢量关系;采用基于d-q坐标系的矢量控制策略及并网电流跟踪控制,实现了以单位功率因数馈送电能;分析了逆变器直流侧电容不均压的原因,提出了一种基于模糊控制的中点均压策略.仿真和实验结果验证了其有效性.     

考虑开路运行模式时的五相永磁同步电机FOC

五相永磁同步电机在开路故障下,由于缺乏有效的空间解耦模型,常采用滞环电流控制。针对滞环电流控制难以应用于大功率场合的问题,提出了一种五相电机矢量控制,即正常模式、单相开路、两相开路(包括相邻和不相邻两相开路)模式下的转子磁场定向控制(FOC)。所提FOC基于维持基波定子磁动势和定子永磁体磁链圆形旋转的原则,给出了适用于各种运行模式下的Clarke和Park变换矩阵以及空间解耦模型。这些解耦模型具有相似的电压方程和转矩方程形式,因此矢量控制可以得到统一。在五相电机驱动系统上验证了所提出的空间解耦模型及FOC方法的有效性和可行性。     

双三相永磁同步电机模型预测电流控制研究

六相逆变器为双三相永磁同步电机提供了丰富的电压矢量资源,能够使预测电流控制变得更加精准,但更多的电压矢量会带来算法计算量过大的问题,同时双三相电机的谐波电流会使电机的损耗增加,需要对其进行抑制。提出了一种改进的模型预测电流控制方法。利用最外围大矢量与次外围中矢量在z1z2子平面方向相反的特性,在一个控制周期内将两个矢量按照相应比例结合并作用于电机,可实现抑制谐波电流的目的。根据定子磁链所在扇区的位置确定出更小范围内的8个预测电压矢量,从而减少了系统运算量。同时以d,q轴电流误差项作为价值函数,消除z1z2子平面的电流误差项,如此可避免权重系数的整定。通过实验对所研究方法进行了验证,结果表明所提MPCC方法可以有效地降低谐波电流,并且具有良好的控制性能。     

衰减矢量法

三相异步电动机起动制动调速过程中保留对称性,因此动态过程的矢量分析可以简化,不需要坐标变换,简化方法称为衰减矢量法。衰减矢量意义明确,尤其使用速度电势便于统一交直流电机的原理。