双三相异步电机缺两相故障容错运行控制

双三相异步电机具有较多的控制自由度。当电机绕组发生缺相故障时,可以通过容错控制维持电机继续运行,使电驱动系统获得更高的运行可靠性。本文针双三相电机中性点的两种连接方式分别推导了两相故障后的解耦变换矩阵,建立了缺相故障后电机的数学模型。根据故障后电机的控制自由度和降载系数,计算了不同运行模式下的容错运行电流。通过引入比例谐振控制器(Proportional Resonant,PR)实现了缺相下各相电流的容错控制。实验结果表明所提容错运行控制方法能够抑制缺相故障后电机的转速波动,而且不同容错运行模式均具有各自的优化效果。     

梯形波相电流驱动下六相感应电机转矩研究

针对多相电机控制模式复杂性的特点,本文提出一种新颖的控制方式:六相感应电机梯形波相电流控制.该梯形波相电流由励磁电流和转矩电流组成,在该梯形波相电流驱动下六相定子绕组可以分为励磁绕组和转矩绕组,模拟直流电机实现励磁磁场和转矩的直接控制而不需要复杂的派克变换.本文主要通过理论分析计算、有限元分析和实验测量数据来研究梯形波相电流驱动下六相感应电机输出转矩性能,并对磁势解耦时的参数k进行了理论分析和计算.输出转矩的理论分析、有限元分析和实验结果是一致的,表明了分析模型的正确性以及该控制策略可以从真正意义上模拟直流电机的转矩输出性能.     

梯形波相电流驱动六相感应电机建模与控制

针对交流电机的气隙磁链定向控制具有气隙磁通能被直接测量的优点,但要实现气隙磁链定向控制必须采用派克变换算法,使控制系统复杂化和运算量大等缺点,提出了一种气隙磁链定向控制策略:即六相感应电机梯形波相电流控制。该梯形波相电流由励磁电流和转矩电流组成,在该梯形波相电流驱动下六相定子绕组可以分为励磁绕组和转矩绕组,模拟直流电机实现励磁磁场和转矩的直接控制而不需要复杂的派克变换。采用有限元分析,研究六相电机的主要性能,建立六相电机定子相电路模型。整个六相电机驱动系统的性能通过实验完成。结果表明该种控制方案可以真正实现磁链和转矩的独立控制,使控制器结构简单,具有便于实现特点。     

永磁同步电机在一相断路故障下的容错控制

针对电机在一相故障下电流缺相引起的转速波动问题,依据准比例谐振能实现对交流信号无误差跟踪的原理,采用重新设计矢量控制电流环的方法减小电流的波动.为了研究设计的控制器在无感下的控制效果,在传统滑模无感控制的基础上,采用准比例谐振和滑模观测器相结合的改进无传感器控制方法.两种控制方法相结合组成了新的复合容错控制方案.通过绘制准比例谐振的伯德图,确定了准比例谐振参数的选取原则.搭建了电机硬件平台,对提出的复合容错控制方法进行了实验验证,实验结果表明:复合容错控制方法在电机一相故障情况下依然能准确地估算出电机转速,抑制电机转速的波动,在不改变控制器各个参数的同时,能兼容电机故障与正常状态,具有较强的容错控制性能.     

PLC单相电流取样在选煤厂自动控制系统中实现电机智能保护

在自动化改造工程中,为最大限度降低自动控制系统改造成本,确保电机运行安全,提高控制系统运行可靠性,对电机一相电流进行取样,并通过西门子S7-300 PLC程序实现电机的过载和缺相保护,该智能保护功能甚至超过电机综合保护器功能.     

十五相感应电机不对称缺相容错运行控制

缺相容错运行是多相电机重要优势之一。针对舰船十五相新型感应推进电机不对称缺相故障,在容错电流有效值不超过额定值的前提下,以输出转矩最大为目标,计算了容错电流并提出相应的容错控制策略。所提缺相容错控制采用与电机正常运行时相同的数学模型及解耦变换矩阵,无需重新计算电机参数,可以尽量少的改动容错控制策略。通过对一台45k W十五相感应电机不同缺相故障进行容错控制试验,验证了容错电流计算及控制方法的有效性。     

梯形波相电流驱动下六相感应电机气隙磁密研究

针对多相电机控制模式复杂性的特点,提出一种新颖的控制方式:即六相感应电机梯形波相电流控制.该梯形波相电流由励磁电流和转矩电流组成,在该梯形波相电流驱动下六相定子绕组可以分为励磁绕组和转矩绕组,模拟直流电机实现励磁磁场和转矩的直接控制而不需要复杂的派克变换.通过理论分析计算、有限元分析和实验测量数据来研究梯形波相电流驱动下六相感应电机气隙磁密分布,并对磁势解耦参数k进行了理论分析和计算.     

适用于多种缺相故障的十五相感应电机统一容错控制

多相电机的缺相容错运行是其安全性、可靠性的重要保证。针对舰船十五相新型推进感应电机可能出现的各种缺相故障,分别从转矩和磁势的角度分析缺相故障对电机性能的影响。从磁动势的角度找到了各种断路故障下输出转矩最大的容错控制方法,并从转矩的角度进行验证。每个五相绕组采用独立的容错控制,依据3个五相绕组在容错运行下带载能力的差异,对其进行能量分配。缺相容错控制采用的电机数学模型与电机正常运行时一致,控制过程中仅需针对不同类型的缺相故障修改对应的控制参数,实现了正常控制策略与缺相容错控制策略的统一。通过对一台45kW十五相感应电机进行容错运行动态加载、容错控制策略在线切换试验,验证了该容错控制方法的有效性。     

BLDCM两相短路的四步换相容错运行方法

无刷直流电机运行过程中发生相短路,易引起二次故障,造成电机控制系统的功能丧失。针对无刷直流电机绕组两相短路故障情况,提出一种四步换相容错控制策略,确保电机故障后系统继续运行。通过在电机绕组设置电流检测元件,对三相电流进行检测,将连续两次检测值的差值作为特征量进行故障定位;根据定位结果,改变逆变桥功率管导通次序、导通时间,实现对电机两相短路情况下的容错控制,同时实现故障隔离。针对电机容错运行时转矩脉动较大的问题,采用H_PWM-L_ON调制方式并在换相时刻优化占空比,进行转矩脉动抑制。详细阐述电机两相短路容错控制策略的工作机理与换相过程,并对提出的四步换相容错控制策略进行仿真和实验,结果表明,电机容错运行时非故障相相电流峰值接近电机正常运行时的1.5倍,故障相相电流峰值接近电机正常运行时的1.25倍,转矩脉动增加20%,转速波动在5%以内。     

五相感应电机缺相容错运行的全转矩范围效率优化控制策略

多相电机的缺相容错性是其相比于传统三相电机的一个重要优势,现有的基于带载能力最大化或铜耗最小化策略的缺相容错控制方法在带载能力和驱动效率方面存在一定局限性。针对五相感应电机的几种典型缺相故障,提出一种全转矩范围效率优化容错控制策略,根据实际负载对各相电流间的幅值和相位的相对关系进行实时在线调节,以保证电机在全转矩范围内的任意负载工况均实现定子铜耗最小化,在保证带载能力最大化的同时提高了电机的运行效率。在此基础上,提出一种适用于正常与多种缺相工况的统一容错控制方法。通过阶梯加载和稳态性能对比等试验,证明了所提效率优化控制策略的有效性。     

基于西门子M4控制器的A系列龙门刨床主拖动系统技术设计

采用西门子M4控制器对龙门刨床的主拖动系统进行改造.由原来的直流驱动改为交流变频驱动,实现基于现代控制器的参数控制,对主拖动系统进行了基于M4控制器的设计计算以及参数选用和设置,使系统较大程度地简约化,具有柔性、易维护、可靠性高、节约资源等特点.     

Synchronous-frame current control of multiphase synchronous motor under asymmetric fault condition due to open phases

In this paper, a synchronous-frame current controller of a multiphase synchronous motor with open phases is proposed. The proposed method cannot only possess the superiority of a linear controller over the conventional hysteresis-type current controller but it also enables the current to be regulated without a steady-state error. The key idea is that all the harmonics of the current and voltage, which can still contribute to the torque positively, can be equivalently represented as dc components even under asymmetric fault conditions. Throughout this paper, a five-phase synchronous motor with one open phase is used as a practical example, and the basic concepts can be easily extended into an n-phase ac motor with multiple open phases, which has the arbitrary number or configuration of the remaining healthy phases. Experimental results prove the validity of the proposed modeling and control algorithm.     

基于专家控制器的电动汽车感应电机弱磁区优化控制研究

由于感应电机驱动系统采用数字控制器和脉宽调制输出会伴随着数字延迟的问题,加之参数可能存在的扰动,使得传统的间接磁场定向控制方法在感应电机高速弱磁区的控制性能降低。针对此问题,提出了一种基于专家控制器和模糊推理机制的感应电机弱磁区优化控制策略。考虑到传统间接磁场定向控制中电流调节器在弱磁区若没有获得适合的电流参考指令,则可能会产生高频振荡乃至失稳。因此,在传统方法的基础上将转速闭环输出的电流参考先送入到专家控制器,专家控制器基于数据库和模糊推理,对电流参考进行修正,其中模糊推理机制基于简单的高斯函数逻辑实现。最后,构建了感应电机驱动试验平台,开展了电机在弱磁区的高速驱动试验,试验结果验证了新型控制策略的有效性。     

基于VisSim异步电机矢量控制系统建模与仿真

为了建立一个高效、工程化的异步电机控制系统仿真模型，基于VisSim仿真平台，在分析交流异步电机数学模型的基础上，建立了电机独立功能模块，如电机本体模块、矢量控制模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等，再将各模块有机整合，搭建了交流异步电机控制系统的仿真模型。系统采用双闲环控制，速度环采用PI控制，电流环采用电流滞环控制。仿真结果证明了该模型的合理性、有效性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。     

飞机模型用无刷直流电动机控制器设计

为一种用于遥控飞机模型的微型无刷直流电动机(BLDCM)设计了控制器。该控制器以单片机PIC12C508A和电机控制专用集成芯片TDA5142为核心,实现了对该无位置传感器BLDCM的控制,并且可以用遥控对电机进行调速。实验结果表明,该控制器能完全满足系统各方面的性能要求。     

基于PMSM模型解耦的电流控制器设计与性能研究

永磁同步电动机(PMSM)是一个多变量、非线性、强耦合的控制对象,即使在同步坐标系下对电机的磁场电流和转矩电流进行解耦,也无法实现d轴、q轴电压直接控制d轴、q轴电流.提出了电机本体解耦方案,即通过在电机中添加控制模块,把速度电压和互感项去掉,将交、直轴分量的控制转化成两个独立通道的控制系统;其次,设计了一种电流控制器,并将其应用于PMSM的电流控制中.仿真结果表明,该电流控制器具有较好的鲁棒性和动态响应性能.     

车用PMSM的双闭环分数阶PID控制策略研究

纯电动汽车永磁同步电机（PMSM）控制系统是一种非线性、强耦合的复杂系统,为提高永磁同步电机的整体控制性能以及鲁棒性,文中提出了一种双闭环分数阶PID控制策略,分别对电流内环和速度外环进行相应的分数阶控制。通过建立电机的电流环模型进而得到整体系统的分数阶模型,设计出电流环以及速度环的分数阶PID控制器,并利用粒子群优化算法（PSO）对控制器参数进行寻优,以便于获得更好的控制性能。将所设计的分数阶控制器应用于车用永磁同步电机的控制中,通过与传统PID控制在不同转速、负载突变时的控制性能相对比,验证了文中所设计的分数阶PID控制器具有良好的动态特性和鲁棒性。     

基于C MEX S-函数直流无刷电机控制系统仿真建模研究

在分析直流无刷电机系统(BLDCM)数学模型的基础上,利用C语言编写S-函数,提出了BLDCM控制系统仿真建模的新方法.在Matlab/Simulink中,构造C MEX S-函数的三类简化结构,建立独立的功能模块,如电动机本体模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等,再进行功能模块的有机整合,搭建BLDCM控制系统快速高效的仿真模型,为提高复杂系统模型的仿真速度、硬件控制器的设计与调试提供了新的思路.BLDCM系统采用双闭环控制:速度环采用PI控制,电流环采用滞环电流控制.仿真结果证明了采用C MEX S-函数方式建模的快速性和有效性.     

基于ASAPSO的火炮随动系统模糊控制策略

针对传统PID控制器因参数无法随负载变化而实时改变,导致火炮随动系统控制效果不佳的问题,设计了以空间矢量控制为理论基础的三闭环随动控制系统。该随动控制系统采用永磁同步电机(PMSM)作为执行电机,并在系统位置环上加入了经自适应模拟退火粒子群优化算法(ASAPSO)优化参数后的模糊控制器。通过搭建系统仿真模型,将这2种控制器分别运用在该随动控制系统的位置环上,对比了2种控制器的位置响应、抗转矩扰动能力和目标跟踪能力。结果发现,模糊控制器的参数经ASAPSO优化后,系统的静态特性和动态特性比传统PID控制器更好,能够有效克服转矩扰动等非线性因素的影响,系统具有较好的目标跟踪性能。     

永磁同步电机速度预测电流解耦控制

在高性能永磁同步电机(PMSM)控制系统中,要求有好的动、静态性能。但是传统的永磁同步电机矢量控制系统速度和电流环采用PI调节器,参数鲁棒性差,在调速范围要求很宽的情况下,无法同时满足响应速度快和稳态精度高的要求。为了获得好的动、静态性能,引入预测控制到速度控制外环,而电流内环采用在传统PI控制基础上增加电压前馈补偿的电流解耦控制。搭建了实验平台,进行了实验研究,验证了设计的控制系统具有动态响应快、静态误差小、受负载扰动影响小的特点。