准Z源逆变器–PMSM控制中多电流传感器比例误差平衡方法

该文提出一种应用于准Z源逆变器–永磁同步电机控制中的电流传感器比例误差平衡方法。该方法在一个PWM周期的2个直通矢量中对逆变器输出相支路与逆变器一个桥臂支路电流的和进行采样。通过将2次采样值作差，可以获得三相电流传感器之间比例系数的关系，进而可以对电流传感器比例误差进行矫正。论文分析了从直通矢量采样获得的电流中提取电流传感器比例误差的可行性，并给出相应的调制策略。对比在零矢量中进行电流采样的方法，直通矢量采样的电流传感器比例误差平衡方法可以消除存在于高调制区的采样盲区，扩展电机运行范围，其有效性在一台20kW的永磁同步电机上得到了实验验证。     

PWM逆变器MPCC的矢量优化方法研究

三相电压型脉宽调制(PWM)逆变器由于电压矢量个数少,传统模型预测电流控制(MPCC)下的系统性能需依赖较高的采样频率。此处提出离散PWM方法,通过插入零矢量来调节矢量作用时间,减小指标函数控制误差,从而在不增加采样频率的情况下提高电流控制效果。为解决矢量作用时间短而引起的窄脉冲问题,提出一种简单实用的抑制方法。实验显示结果与传统MPCC相比,此处提出的新型MPCC方法动态性能良好,稳态性能得到显著提高。     

提高开关磁阻电机数字电流控制性能的方法

开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)多数控制算法是基于反馈电流实现的,因此反馈电流的精确度直接关系到控制算法的实施精准度。该文提出一种改进SRM数字电流控制方法,能有效提高反馈电流的精准度。该方法通过改变电流采样点解决传统电流采样的一拍延时问题,进而减小转矩脉动。同时通过比较,选择较优的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)发波方法,此方法与传统的PWM发波方法相比,在相同的占空比下,一个周期内电流的变化量相同,但是电流变化峰峰值明显减小,从而降低电流脉动。最后,通过仿真与实验验证上述所提方法的实用性及有效性。     

低载波比工况下永磁同步电机磁链矢量轨迹分析

永磁同步电机采用空间矢量脉宽调制控制时,每个PWM周期内施加适当的电压矢量(包括电压矢量的模值、相位及作用时间)。通常情况下电机的每个基波周期内包含多个PWM周期,因此电压矢量的积分会产生一个多边形的磁链矢量运行轨迹,接近于圆形轨迹。但是,当载波比(即PWM频率与电机基波频率之比)较低时,气隙磁链矢量的多边形运行轨迹的边数很少,远远偏离于圆形,导致电流矢量的运行轨迹也偏离圆形,从而使得相电流波形畸变、电机的矢量控制性能恶化。本文将对比分析常规三相永磁同步电机和双三相永磁同步电机的数学模型、电压矢量的合成以及磁链矢量的轨迹特性,为在低载波比工况下改善电机的控制性能提供理论依据     

PWM整流器无电网电压传感器控制策略研究

PWM整流器是一种高功率因数、低噪音静止变流器.采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.提出了准确观测虚拟电网磁链的方法,解决了PWM整流器无电压传感器运行的关键问题.     

混合式步进电动机宽调速范围矢量控制策略

混合式步进电动机(HSM)在工业领域中应用广泛,其同步电频率已达1 kHz以上。受数字控制系统的采样频率限制,当电机高速运行时,采样频率与同步频率之比很小,导致电流控制环不能正常工作,限制了电机运行速度的提高及负载能力的提升。这里针对HSM矢量控制系统提出一种电流预测及其控制方案;为进一步拓展电机速度运行范围,这里还研究了弱磁控制策略。实验结果表明电机速度运行范围宽广,动态响应迅速。     

并联三相PWM变换器零序环流带宽扩展

三相PWM变换器并联系统运行时会产生环流。为解决并联系统环流问题,本文提出一种零序电流环带宽扩展策略。在分析并联模块环流模型的基础上,详细研究了变换器的参数差异和数字控制器的延时对零序电流环带宽的限制,利用电压零矢量前馈控制消除了变换器参数差异和运行状态不同对零序电流环带宽设计的限制,并结合单个载波周期内双次电流采样双次PWM更新方式(DSDU)有效增加了零序电流环的带宽。该方法不需要提高系统的开关频率,具有动态响应快和环流抑制效果好的优点,能够在并联模块滤波电感不同及给定电流不同的情况下,获得较好的环流控制效果。实验结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

基于模型预测的三相PWM整流器直接功率控制

针对三相PWM整流器传统直接功率控制(DPC)引起的开关频率不固定、网侧电流谐波分量高、系统调节时间长等问题的分析,提出了一种基于模型预测(P-DPC)的三相PWM整流器直接功率控制方法。该方法将模型预测理论与二阶拉格朗日插值法相结合,对下一个采样周期的有功功率和无功功率变化进行预测,完成对下一个周期开始时功率给定值的跟踪控制,并采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)产生PWM信号驱动整流器功率开关,实现固定的开关频率。仿真结果表明,该方法具有良好的动态和稳态性能,有效降低了交流侧电流总谐波失真(THD),提高了交流侧功率因数。     

永磁同步电机电流环频率响应改进策略研究

针对永磁同步电机矢量控制电流环内存在的固有延迟环节,如电流采样、占空比计算、逆变器死区效应及数字控制延时等。在同步旋转坐标系下引入电流解耦项jωrL,分析制约电流环频率响应能力的主要迟滞因素,并对比不同电流采样时刻与脉宽调制(pulse width modulation,PWM)占空比更新时序对电流环频率响应的影响。提出了一种新的电流采样时机和更新输出PWM信号模式,在半个载波周期内优化采样、计算和输出时序,减小了电流环固有延时等待时间。在载波频率不变的前提下,提高电流环动态加速过程中电流的跟踪性能。仿真和实验结果与理论分析基本吻合,电流环的频率频带带宽提高了近一倍,表明该策略的有效性和正确性。     

无电网电压传感器三相PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制研究

电压型三相PWM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.准确观测虚拟电网磁链是PWM整流器虚拟电网磁链定向无电压传感器运行的关键.与同步电机磁链观测相似,虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题.不带初始磁链估计的观测器会导致PWM整流器在起动过程中产生很大电流冲击甚至无法起动.为了解决这一问题,该文通过深入分析虚拟电网磁链的特点,提出了一种新的带初值估计的虚拟电网磁链的观测方法.仿真和实验结果验证了所提出观测方法的有效性和无电网电压传感器条件下,三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制运行的良好动、静态特性.     

基于过采样相电流重构相位误差抑制方法

传统永磁同步电机相电流重构技术在每个PWM周期内由于不同相电流采样的不同步性,会产生采样相位误差,进而对电机整体控制性能产生不利影响。在分析上述相位误差的基础上,基于传统直流母线采样方法提出了一种电流过采样策略。通过在每个PWM周期的对称采样点分别进行一次采样并取均值的方式得到该控制周期内的相电流信息,同时利用一阶保持器估计电流控制点处的电流以消除采样相位误差。实验结果证明所提出的方法能够提高相电流重构精度,具有较好的降低相电流重构技术采样相位误差效果。     

多速率采样状态反馈无差拍控制AF的电流控制

本文提出了将多速率采样技术与状态反馈无差拍控制技术结合，用于有源滤波器的电流控制中，克服在单速率采用无差拍控制技术中各采样点之间无法控制和由输出反馈无差拍控制使系统稳定性降低的缺点，提高整个系统稳定性和系统的响应。仿真结果表明，本方法能提高系统性能。     

斜线PWM及其派生电流跟踪方法

对用于电压型脉宽调制（pulsewidthmodulation,PWM）变换器的滞环法进行分析。首先提出抛物线PWM电流跟踪方法,该方法将抛物线状的电流环与纹波电流（误差电流）比较产生开关频率基本恒定的PWM信号,并进而提出开关频率更稳定的改进抛物线法,最后提出斜线法,该方法将纹波电流斜率与斜线状的电流环比较,产生开关频率基本恒定的PWM信号,且能在一个开关周期内使变换器电流精确跟踪电流指令值。以半桥电压型PWM变换器为例,仿真验证了上述方法的有效性。     

一种改善VVVF变频调速系统稳定性方法

针对异步电机运行在V/f控制方式下空载或者轻载时容易出现电流畸变振荡甚至系统不稳定现象,在功率控制原理基础上,提出了一种改善V/f控制交流传动系统稳定性的控制方法.通过深入分析系统不稳定时电机输入功率和电流之间的变换关系,在定子电压矢量定向坐标系中采用了一个频率补偿器的方法来动态调整频率,以达到抑制电流振荡的目的,保持系统的稳定性.该方法在通用的变频调速装置上仅仅由软件实现,不需要额外的硬件成本.仿真和试验结果表明,该控制方法能有效抑制电流和速度振荡,明显改善系统的稳定性.     

永磁伺服系统电流环带宽扩展研究

分析了数字控制系统中延迟的产生原因和影响因素。基于永磁同步电机数学模型,建立了加入数字控制系统延迟的永磁伺服系统电流环数学模型。分析了电流环带宽与电流采样和PWM更新时序之间的关系。针对改进即时更新方式在开关器件的开关频率变高的情况下采样延迟比增加、带宽提升效果下降的问题,提出了一种基于开关状态的电流延迟补偿分段式PWM更新方式。该方法相比于传统电流更新方式对处理器性能要求更低,对使用了宽禁带开关器件的伺服系统同样适用。实验验证了该方法的可行性,相比于传统采样更新方式该方法可以将电流环带宽提高10倍。     

基于PWM的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制

针对开关磁阻电机(SRM)转矩脉动过大的问题,提出一种结合直接瞬时转矩控制(DITC)和脉宽调制的控制方法。该方法依据SRM的转矩特性进行扇区划分,将三相SRM的一个电角度周期划分为9个扇区;同时给出转矩滞环大小的选取原则,在运行时能自适应地调整滞环大小。此外,不同于传统DITC,在每个采样周期内只选取基础电压矢量进行控制,该方法根据运行状况以及优化后的导通规则对每相电压占空比进行实时调整得到合适的电压矢量。通过Matlab/Simulink仿真及实验样机平台验证,证明了所提方法可以解决传统DITC存在的电流脉动大等诸多缺陷,并使DITC适用于较低的转矩环采样频率,在开关磁阻电机型电动车研制领域具有较高的应用价值。     

方波无刷电动机的倍频PWM控制方法

针对传统PWM方波控制方法受开关频率限制,很难应用于某些小电感方波无刷电机驱动场合,提出了一种倍频PWM控制方法.这种方法力图在功率开关的开关频率不变的情况下,使永磁无刷电动机绕组的充放电频率提高为开关频率的二倍,减小绕组电流波动,改善绕组电流波形.分析了倍频PWM控制方法的工作原理,采用XC886为主控芯片实现了对一个相电感为125μH永磁无刷电机的倍频PWM控制.实验结果表明绕组的充放电频率升高一倍后,稳态电流的纹波小于10%,绕组的电流波形很接近方波,验证了相关分析的正确性.     

无阻尼LCL滤波器的并网变流器稳定性控制策略

在建立无阻尼LCL滤波器的三相电压型PWM变流器数学模型的基础上,系统地研究了电流采样频率和采样点位置对电流环稳定性的影响,并提出了一种稳定控制新策略,即通过调节采样频率控制系统的数字延时来改善系统的频率特性,从而使系统获得稳定;仿真和实验均有效验证了这种控制策略的正确性和可行性。     

A stator-flux-oriented vector-controlled induction motor drive withspace-vector PWM and flux-vector synthesis by neural networks

A stator-flux-oriented vector-controlled induction motor drive is described where the space-vector pulsewidth modulation (SVM) and stator-flux-vector estimation are implemented by artificial neural networks (ANNs). ANNs, when implemented by dedicated hardware application-specific integrated circuit chips, provide extreme simplification and fast execution for control and feedback signal processing functions in high-performance AC drives. In the proposed project, a feedforward ANN-based SVM, operating at 20 kHz sampling frequency, generates symmetrical pulsewidth modulation (PWM) pulses in both undermodulation and overmodulation regions covering the range from DC (zero frequency) up to square-wave mode at 60 Hz. In addition, a programmable cascaded low-pass filter (PCLPF), that permits DC offset-free stator-flux-vector synthesis at very low frequency using the voltage model, has been implemented by a hybrid neural network which consists of a recurrent neural network (RNN) and a feedforward neural network (FFANN). The RNN-FFANN-based flux estimation is simple, permits faster implementation, and gives superior transient performance when compared with a standard digital-signal-processor-based PCLPF. A 5 HP open-loop volts/Hz-controlled drive incorporating the proposed ANN-based SVM and RNN-FFANN-based flux estimator was initially evaluated in the frequency range of 1.0-58 Hz to validate the performance of SVM and the flux estimator. Next, the complete 5 HP drive with stator-flux-oriented vector control was evaluated extensively using the PWM modulator and flux estimator     

基于优化PWM的定子磁链轨迹跟踪控制研究

在异步电机的高性能控制方案中,为了降低开关损耗,采用优化脉宽调制(PWM)实现低开关频率下较小的电流谐波畸变。但在调制模式频繁切换时,优化PWM会产生电流和转矩冲击。因此,研究了将优化脉冲在线移位的闭环定子磁链轨迹跟踪控制方法,提出了由基于自控电机的降阶观测器与电机电流模型观测器组成的双观测器模型,实现了基波分量观测。结合电流谐波最小脉宽调制（CHMPWM）开关角,利用其重构参考磁链与实际磁链的差值,实现定子磁链轨迹跟踪。提出了无差拍下修正开关角小于2时的脉冲模式调整方案,消除了系统的动态调制误差,实现了低开关频率下异步电机的高性能控制。在开关频率为300 Hz以下的NPC型三电平逆变器上的仿真和试验证明了定子磁链轨迹跟踪控制策略的有效性。