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。     

一种直流电源模块并联运行均流方法

电源模块间的并联运行均流控制是实际应用中常见的问题。针对电源模块并联运行均流控制中存在的均流精度不高、稳定性差、抗干扰能力低的问题,提出了一种电压环结合双电流环进行均流控制的方法。对直流电源模块的输出电压进行采样,形成外电压环,稳定输出电压。利用最大电流均流的方法对模块输出电流进行均流控制,形成外电流环。各模块主电路电流经过采样电路连接到处理器形成内电流环,保证输出电流和均流的精度。电压环和双电流环经过处理器的调制,产生脉宽调制(PWM)对各个直流电源模块进行控制。通过仿真分析和2台4 000 W样机测试,验证了电压环和双电流环控制的均流方法具有均流精度高、稳定性好、抗干扰能力强的优点。     

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。     

永磁同步电机伺服系统改进型无差拍电流控制算法

高性能电流环是提升永磁同步电机伺服系统性能的重要保证和基础,在控制过程中,电流环通常易受延迟环节、采样误差等因素影响,需具备较强的抗扰动能力。基于此,本文研究了一种带电流校正环节的改进型无差拍电流控制算法。该方法以传统无差拍电流控制算法为基础,对电流采样环节进行改进。将k时刻的电流采样值与k时刻的电流预测值进行加权处理,作为新的电流反馈值,再进行无差拍控制,以抑制采样误差对电流控制的影响,进而提升稳态过程中电流的抗扰动能力。并针对一台永磁伺服系统样机,进行了MATLAB仿真和实验,验证了本文方法的正确性和有效性。     

光伏并网逆变器中工频变压器的磁饱和抑制

受功率开关管不对称动作、死区时间及电流传感器偏置电压采样等因素的影响,并网电流中存在一定的直流分量,导致工频变压器的铁心饱和。此处提出了一种工频变压器的磁饱和抑制方案,并深入分析了其抑制原理以及系统的调节器设计。该抑制方案是通过检测工频变压器的初级电流来作为铁心工作状态的反馈信号,同时在并网电流环外加入一直流偏置修正环,实现对每个低频输出周期并网电流的偏置修正,从而避免了工频变压器的磁饱和,消除了传感器偏置电压采样的影响。实验结果证实了理论分析的正确性和可行性。     

基于母线电压的永磁同步电动机自适应电流环控制方法

电流环是交流伺服系统的三环控制中的最底层环路。电流环控制取决于电机的参数和外部的环境变量,而电流环控制算法的好坏直接影响伺服系统的动态性能。提出了一种基于母线电压采样的电流环控制方法,利用ADC对母线电压的采样,引入非线性的母线电压曲线加权设计,从而提高电流环的鲁棒性和响应性能。通过MATLAB进行理论仿真验证,并在搭建的硬件平台上进行实际的电机控制,实验验证了该方法的有效性。     

基于滞环控制型功率因数校正电路研究

介绍了一种滞环型控制PFC电路的实现方法;它以正弦波采样为基准,利用滞环比较器实现开关管的关断时间控制。用电流峰值的采样与调制后的正弦采样信号作比较,实现开关管的开通时间控制。电路无需模拟乘法器,采用PWM技术和正弦斩波方案,实现对输出的反馈稳压控制。以Boost电路为基础,提出了有关开关频率的估算方法。     

无刷直流电机的变采样离散滑模控制器设计

针对较低分辨率位置传感器的无刷直流电机(BLDCM)调速控制问题,以离散滑模控制器为基础,提出了一种变采样的离散滑模控制器。该控制器将通过位置传感器获得的采样时间、速度误差以及负加速度值输入到离散滑模控制器,离散滑模控制器根据输入信息输出电流参考值,并通过电流环地提高无刷直流电机的动态响应能力,而且可以抑制固定采样离散滑模控制器的抖振现象。通过实验验证了所提方法的正确性和可行性。     

永磁交流伺服系统电流环带宽扩展研究

在数字控制交流伺服系统中,制约电流环带宽的因素主要包括功率器件的开关频率和A/D采样时间、计算处理、PWM占空比更新等数字控制延时。开关频率的提高会带来开关损耗的增加,因此,在不改变功率器件开关频率的前提下扩展电流环的带宽很有必要。在同步旋转坐标系下的电流解耦控制基础上,分析了永磁交流伺服系统中电流采样和占空比更新方式产生的延时对电流环带宽的影响,并提出了带宽扩展策略,在一个载波周期内实现定子电流的双次采样和PWM占空比双次更新。在保持开关频率不变的情况下,理论上可扩展电流环带宽1倍以上,从而可以大幅提高永磁交流伺服系统的动态性能,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和方法的有效性。     

基于多采样率永磁同步电机模型预测控制

近年来,模型预测控制广泛应用于永磁同步电机(PMSM)控制,针对传统PMSM模型预测控制多是将模型预测控制单独改善速度环或电流环,结构复杂且电机整体改善效果受到制约的问题,设计了一种PMSM单环模型预测控制方法;针对单环模型预测控制在单采样率模式下,速度环与电流环采样频率、控制量更新频率采用相同适合速度环低采样频率,造成速度、电流、输出转矩波动的问题,结合多采样率理论进行改善。通过实验验证,设计多采样率的单环PMSM模型预测控制能够有效改善速度动态响应效果,同时抑制电流、速度、输出转矩波动。     

LCL滤波的电压型有源整流器新型主动阻尼控制

提出一种主动阻尼控制方法,在传统电压空间矢量控制中引入变流器侧电感电压高频分量反馈消除LCL滤波三相电压型有源整流器电流谐振现象.考虑采样保持、运算和脉宽调制引入的控制延时,建立了包括电流控制和LCL滤波器在内的存在一个采样周期延时的简化离散模型,在z平面分析其稳定性,通过调节反馈系数调整零极点,实现了系统的稳定控制.为不增加传感器的数量,利用参数估计得到变流器侧电感电压和网侧电压,大大减少了所需的电压/电流传感器的个数.最后,给出LCL滤波三相电压型有源整流装置的仿真及实验结果,证明了提出的主动阻尼控制及稳定性分析方法的可行性.     

动态电压恢复器数字矢量控制方法的性能分析及改进

动态电压调节器(dynamic voltage restorer,DVR)是解决暂态电能质量问题的有效手段。根据DVR在dq同步旋转坐标系下的状态空间模型,采用前向欧拉法和无差拍控制原理推导得出包含内环电流控制器和外环电压控制器的数字双矢量控制算法。利用闭环模型进行稳定性分析和频率响应分析,研究参数变化对数字控制系统的影响。为补偿数字控制系统的采样延迟和计算时间,采用状态观测器对输出电流进行预估,并反馈至内环矢量电流控制器。仿真结果表明算法具有良好的动态和静态性能。提出2种改进的双矢量控制算法,实现对不对称电压跌落的无差补偿,并通过仿真和实验进行初步验证。     

利用磁滞回线辨识变压器励磁电感研究

针对变压器在空载情况下副边电压,电流数据未知,励磁电感不易获取的缺陷,提出了利用变压器磁滞回线上的离散数据点求励磁电感的方法。该方法具体步骤是首先根据变压器空载时原边的电压电流采样数据点找出此时关于磁链与电流的函数关系（磁滞回线）,然后由磁滞回线上关于磁链和电流的离散数据点找出算法求励磁电感。通过ATP和Matlab软件相结合,仿真出了磁滞回线和相对应的励磁电感,得出了磁滞回线和励磁电感变化情况与理论分析相符。此方法可以求出空载时的励磁电感。     

一种显著增加变换器电流环带宽的新方法

大容量电力电子变换器中,开关器件的工作频率较低,相当于电流环中有很大的延时环节,影响了电流环动态和稳态性能.首先建立了电流环的数学模型,给出电流调节器PI参数的整定方法,得到电流环带宽的设计值.接着分析了控制系统中电流环的时序,指出由计算导致的延时是电流环中最主要的延时环节.然后提出了一种新的电流环时序,通过适当限制电压输出能力,使计算出的PWM即时更新,可以消除计算延时,据此设计出的电流环带宽可以达到传统电流环的3倍左右.实验表明,该方法切实可行,而且随着微处理器运算速度的不断提高,该方法对电压输出的限制将进一步减小,会有更加广泛的应用前景.     

配电网30°相角差线路不停电转供的解决方案及关键分析

针对现实存在相当数量的配电网30°相角差线路的不停电转供难题,提出快速合解环以最大限度缩短环流持续时间、以断路器组顺序控制应对断路器解环拒动问题的解决方案。以实际网络为案例,首先,对故障和正常状态下30°相角差系统的环流特性进行了分析,得出了避免在系统最大运行方式下进行合解环操作则可以不考虑电动效应的结论。其次,对电网主设备热效应的环流允许持续时间、计及故障场景且不影响继电保护的环流越限最大持续时间进行了计算,两者小者可作为断路器组顺序控制的环流持续最大时间限制。然后,揭示了合环点两侧电压合环角、合解环间隔时间需要配合,才能得到最小合环电流。最后,对合解环的操作过电压影响进行了仿真论证,从而为基于高速通信和顺序控制的合解环自动化解决方案提供了关键计算支撑,并得到了试点成功案例验证。     

三相LCL并网逆变器的单电流双环控制策略

为了抑制LCL并网逆变器系统的谐振尖峰,提出了一种单电流双环控制策略。该策略只对并网电流进行采样：内环采用并网电流的二次微分反馈,以配置系统开环传递函数极点,增加系统阻尼;外环对并网电流直接反馈,以跟踪输出电流,提高系统精度。同时,外环采用准比例谐振（QPR）控制器来补偿电流,以减小稳态误差,消除特定次谐波。通过该单电流策略与传统的电容电流内环,并网电流外环策略的对比,以及采用QPR与比例积分（PI）控制器的对比,结果表明本文所采用方法的性能较优。仿真结果验证了该策略能有效抑制并网电流谐波,提高系统的动态性能和稳定性。     

基于线性扩张状态观测器的电流谐波抑制

永磁同步电机（PMSM）的矢量控制系统中存在着齿槽转矩、逆变器电压死区和传感器检测误差等非理想因素,在电流环中引入了电流谐波,造成电机转矩脉动。本文构造了电流环线性扩张状态观测器（LESO）来抑制电流谐波;分析了LESO和整个电流环的稳定性,给出了电流环参数整定的依据;随后对采用LESO的电流环与采用传统PI控制器的电流环的谐波抑制性能进行了对比分析。最后通过仿真验证了采用LESO的电流环可以较好的抑制电流谐波,进而抑制了电机转矩脉动。     

交流采样测量装置实时误差监测系统的开发及应用

针对传统交流采样测量装置的校验方式存在带电作业易形成安全事故、现场检验周期长、现场校验工作量大、在检测周期不能及时发现故障等问题,设计开发了交流采样测量装置实时误差监测系统.该系统利用计算机和网络技术控制回路切换装置,对变电站内的多个回路进行循环检测校验,被校验线路切换到标准表输入回路后,用控制标准表进行测量,并获取实时标准测量数据,包括电压、电流、功率、功率因数、频率以及相位等,将标准表采集的实时测量数据与交流采样测量装置测量的被校验线路的电参数测量数据进行比较,记录误差计算值,实现被校验回路交流采样测量装置实时误差监测.该监测系统安装于内蒙古呼和浩特供电局武川农电局220 kV变电站.经过近两年的运行证明,监测系统实现了在线实时误差监测,提高了工作效率和校验的准确性、实时性.     

基于改进算法的10kV配电网合环稳态电流计算

为了保证合环操作的顺利进行,提出了一种10 kV配电网的合环电流计算方法,重点对合环冲击电流计算过程进行改进,将最大电流出现时刻和所在相纳入考虑。首先,通过理论分析推导,介绍了所提的10 kV配电网合环前稳态电流和合环冲击电流的计算方法;然后,给出了合环操作判定条件的流程;最后,基于MATLAB/Simulink搭建了10 kV配电网的合环仿真模型,对理论分析进行了仿真验证。仿真结果表明,提出的计算方法具有较高的准确性,对实际工程中合环电流计算和合环操作判定具有一定的指导意义。     

A Microprocessor-Based Current Controller with an Internal Current-Rate Loop for Motor Drives

A new current-control method that is suitable for microprocessor-based speed regulation of motor drives is described. The method achieves fast-response and high-accuracy performance by using a major current loop and an internal current rate loop. The former loop is used to control precisely the mean value of the motor current by employing a current feedback signal obtained from a smoothing filter of the rippled current. The latter loop is used to stabilize the major loop with a high gain and to limit the variation rate of the motor current by employing the current feedback signal obtained from the instantaneous current without time delay. A current controller using a microprocessor was trail-manufactured and tested with a thyristor-converter-driven dc motor. It was found that fast-controlled current response can be obtained, even with a relatively long sampling period.