异步电动机的效率优化快速响应控制研究

考虑异步电动机定转子铜损和铁损，建立了按转子磁场定向的如坐标系下异步电动机的损耗模型，通过研究不同运行条件下电动机损耗与转子磁通的关系，提出了基于损耗模型的矢量控制变频调速异步电动机的效率优化控制策略；针对电机弱磁运行情况下存在动态响应速度慢的问题，采用一种简单有效的动态电流分配方法，使动态电磁转矩快速上升，实现快速转矩响应和速度跟踪性能。以数字信号处理器TMS320LF2407为控制电路核心搭建实验系统，仿真和实验结果表明该控制策略能够使矢量控制变频驱动异步电动机运行损耗明显降低，运行稳定，并具有良好的动态响应性能。     

用有限元法计算永磁同步电动机的转子损耗

提出了数值分析中高速直接转矩控制的永磁同步电动机(PMSM)的转子损耗，利用DSP基仿真程序模拟实际的直接转矩控制永磁同步电动机的性能，计算空载和额定转矩时的定子电流。结果表明，相同转速下的中、高速直接转矩控制的永磁同步电动机空载运行时的转子损耗要比额定负载下运行时的转子损耗高很多，并将在7500r/min下运行的直接转矩控制的永磁同步电动机的转子损耗计算值与空载损耗测试值进行了对比。     

异步电动机效率优化控制策略综述

异步电动机在轻载运行时效率会明显下降,由于异步电动机应用广泛,优化其运行效率对节能减排具有重要意义。该文总结了近来年异步电动机效率优化控制的研究成果,其中包括基于电机损耗模型的损耗模型控制法、基于输入功率检测的搜索控制法和混合控制方法,介绍了几种典型算法的原理和性能,并指出了异步电动机效率优化的研究方向。     

低成本的永磁同步电动机控制系统仿真

介绍了基于开关型霍尔元件的永磁同步电动机矢量控制系统的组成原理和转子角度估算的几种方法.在MATLAB/Simulink环境下搭建了基于以上角度估算方法的永磁同步电动机矢量控制仿真模型.通过运行仿真模型比较了基于这些方法下永磁同步电动机的运行性能.     

基于参数在线估计的交流异步电动机效率最优控制

常规的基于异步电动机损耗模型的效率优化控制策略易受参数变化的影响,往往不能使电机运行在效率最优点.为解决这一问题,引入渐消记忆最小二乘递推算法在线估计损耗模型参数,提出了基于参数在线估计的异步电动机效率优化控制策略,该方法直接估计电机损耗模型的参数,避免了对电机定转子电阻和电感的辨识,简便易行.仿真研究结果表明,该参数估计算法和控制策略确保了损耗模型参数估计误差收敛.设计了基于数字信号处理器TMS320LF2407A的变频驱动实验系统,对加入参数估计算法前后的效率优化控制做了对比实验.实验结果表明,该控制策略下变频驱动异步电动机运行效率高于无参数估计算法.     

基于神经网络逆解耦的异步电动机节能控制

异步电动机矢量控制是一种稳态下的解耦控制,当对电机调节励磁进行节能控制时,及负载突变状态下系统解耦性能下降,节能效果变差。针对异步电动机节能控制中的上述问题,提出一种将基于神经网络逆系统方法的异步电动机解耦控制与基于损耗模型的节能控制策略相结合的异步电动机节能控制方法。仿真表明该方法具有较好的动态节能控制效果及较强的负载跟踪能力。     

一种基于矢量控制的异步电动机节能策略

为了降低异步电动机运行时的损耗,提高运行效率,提出了一种在线搜索节能优化控制方法。通过在一定工况条件下,在线搜索定子电流isq与isd最优比值,使得电动机输入功率最小,损耗最低。该方法不需要随电动机转矩变化而重新搜索最优值,减少了搜索次数、搜索时间和搜索过程的转矩脉动,且该方法不需要复杂的算法,易于实现。通过搭建硬件实验平台,验证了该方法的正确性和有效性。     

损耗极小的内置式永磁同步电动机直接转矩控制

为解决永磁同步电动机驱动系统在轻载运行时效率偏低的问题,给出了一种损耗极小的永磁同步电动机直接转矩控制方案。该策略通过分析电动机损耗与转速、转矩和定子磁链的关系,建立了考虑铁心损耗的永磁同步电动机模型,根据该模型推导出了使电机电气损耗极小的最优定子磁链表达式,将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,从而实现了永磁同步电动机直接转矩控制调速系统的损耗极小。实验结果表明该控制方法不仅保持了传统直接转矩控制动态响应快的特点,而且能够提高电机在轻载运行时的效率。     

异步电动机周期性负载下最优电压跟踪技术研究

根据交流异步电动机在实际生产中处于周期性变工况状态下运行的特点,探究了异步电动机处于空载、轻载运行状态下,调节电源电压进行节能运行的电压调节空间;从导出的不考虑和考虑杂散损耗最优电压控制曲线上,确定了考虑杂散损耗最优电压控制方式;基于现场电流采集形式,搭建了对应的异步电机定子电流-最优电压跟踪仿真模型,证明了设计的最优电压跟踪方案的可行性。     

不同驱动方式下永磁无刷电动机损耗及热场研究

针对方波和正弦波两种驱动方式对永磁无刷电动机损耗及温升的影响进行了研究,其中方波驱动下对比分析了3种等效电压相同,不同PWM占空比情况下电动机损耗及温升的不同。仿真了2种驱动方式下电动机的电流,并对电流波形进行了谐波分析。采用一种精确的损耗模型对电机进行了损耗计算,并在此基础上利用解析集总参数热网络法进行了温度场分析,实验结果验证了分析结果。通过研究发现,正弦波驱动下电动机的电流为平滑的正弦波,而方波驱动下的电流中存在显著的时间谐波以及PWM型逆变器带来的载波谐波,造成方波驱动下电动机的转子涡流损耗远大于正弦波驱动的。正弦波驱动下,电机的定转子温升差异并不明显。方波驱动下,电动机的转子温升明显高于定子的,并且随着PWM占空比的降低,定转子的温升差异加剧。     

异步电机的自适应节能控制研究

针对异步电机轻载运行时效率低下的问题,提出一种自适应节能控制方法.设计一个模糊控制器,通过对转子磁链进行在线调节来搜索使异步电机输入功率最小的最优运行点,然后使用不同工况下的最优运行点信息来训练神经网络,完成训练后的神经网络可以用来预测任意工况下的最优运行点,从而使电机自适应地运行在较低能耗状态.仿真结果证明所提方法的...     

异步电动机间接转矩控制系统的效率优化设计

针对异步电动机间接转矩控制系统,提出了一种效率优化方法.首先,在计及铁损的情况下推导了异步电动机的损失模型;然后,在旋转坐标系下,计算出最优的转差率,根据转差率与转子磁链及电磁转矩的函数关系,推导出最优的转子磁链,根据定子磁链与转子磁链、电磁转矩之间的函数关系,得到定子磁链的最优给定值;最后,将所得到的最优定子磁链给定量用于异步电动机间接转矩控制系统中.实验验证了方法的有效性.     

考虑转子异步损耗的永磁同步电机高效率控制研究

永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Motor）功率密度高、转动惯量小、动态响应快,广泛用于电动汽车的驱动、伺服系统和工业等场合。考虑了电机在加速、减速等动态工况工作时产生的转子异步损耗,实现永磁同步电机损耗最小控制,建立了考虑转子异步损耗的永磁同步电机模型,采用数值方法求解电机模型;以电机输入功率最小为目标函数,通过基于模型的黄金分割算法在线搜索当前工况下的最优定子磁链,避免搜索过程中电机的抖动。结果表明,与传统的最大转矩电流比和弱磁控制相比,在加速、减速时总损耗都有明显降低,在额定转速以上响应更快,转矩动荡小。所提出的控制策略实现了动态工况下电机损耗最小,达到了节能的目的。     

一种新颖的感应电动机控制仿真研究

矢量控制是基于旋转坐标实现感应电动机的交、直轴电流的解耦控制,状态变换需要计算转子转差或转子磁链角的位置.提出了一种新颖的感应电动机解耦控制方案,该设计方法可以实现快速的转速、转矩和磁链的跟踪.与传统控制方法相比,该方法避免了转子转差或转子磁链角位置的计算.仿真结果证明了该设计方法的有效性.     

感应电动机的无速度传感器控制研究

基于定子侧静止参考坐标系,把感应电动机的模型分为机械部分和电气部分。利用新的状态变量,根据系统的稳态方程计算感应电动机的速度,实现感应电动机的无速度传感器控制。与一般无速度传感器控制方法相比,该方法避免了转子转差或转子磁链角位置的计算,通过PI控制器的调节可以实现良好的动静态性能。最后仿真结果证明了该设计方法的有效性。     

A speed-sensorless vector control of induction motor operating athigh efficiency taking core loss into account

This paper proposes a speed-sensorless vector control method for an induction motor operating at high efficiency and high response, in which core loss is taken into account, and discusses the system's performance. The proposed vector control system consists of a speed-adaptive rotor-flux observer which takes core loss into account and employs a direct-field-oriented control scheme which compensates for the influence of core loss. On the basis of simulation and experimental results, we show that the proposed system can estimate motor speed even when the rotor flux is changed     

感应电机基于最大转矩输入功率比的能效优化

对于感应电机运行在非额定条件下能效不高的问题,在损耗模型的基础上,结合MTPA弱磁控制策略,提出了一种新型的损耗功率最小化方法。所提出的方法称为最大转矩输入功率比(MTPIP)方法,即在恒转矩的情况下保证输入功率的最小化。其原理是首先计算转矩向量和输入功率向量的梯度,当这两个向量平行即梯度为零时,转矩输入功率的比值达到最大。为了将新方法应用于感应电机的转子磁场定向矢量控制系统中,还设计了基于损耗模型的电压解耦方式和磁通观测器。所提出的方法既保留了损耗模型法和MTPA弱磁控制策略的优点,又实现了感应电机的高能效运行。仿真实验结果表明,MTPIP方法能在不影响矢量控制系统动态性能的基础上实现感应电机能效优化。     

基于滑模控制的永磁同步电机控制系统仿真研究

在分析永磁同步电机的数学模型及其矢量控制原理的基础上,对永磁同步电机转子磁链定向的控制策略作了研究,针对转子磁链定向的矢量控制技术的关键问题转子磁链观测,设计了滑模转子磁链观测器,给出了基于滑模观测的控制系统,并用Matlab/Simulink进行了仿真,仿真分析结果表明该系统调速范围宽,具有良好的动态及静态性能。     

感应电动机系统的变结构反推控制研究

感应电动机系统的矢量控制为了进行电流(或电压)的3/2(或2/3)坐标变换需要进行转子转差或磁链角的计算，转子转差的计算容易受转子电阻变化的影响，而磁链角的直接计算容易受定子电阻变化的影响，因此避免转子转差或磁链角的计算对于感应电动机系统的控制是非常有意义的。文中把变结构反推控制运用于感应电动机系统的转矩和磁链控制，设计方法避开了转子转差或转子磁链角的计算，通过一定的坐标变换，基于定子侧的静止坐标系实现转矩和磁链的解耦控制。变结构反推控制设计能够实现快速的速度、转矩和磁链的渐近跟踪，同时系统控制器能够保证系统性能在电动机参数和外部负载变化时具有强的鲁棒性，通过Matlab仿真验证了系统设计的有效性和可行性。     

转子磁场定向速度自适应估算感应电机控制系统的研究

介绍了一种采用磁链和开环速度估算器的转子磁场定向的控制系统,系统设计的关键问题是磁链的观测和速度的准确估算。按照模型参考自适应系统构造出参考模型和可调模型来实现电机转速的估算,并对三相交流感应电机的磁链观测和速度估算进行了推导,求出了磁链观测和速度估算的数学公式,在实验系统中实现了扩展卡尔曼滤波对磁链和转速的估计,并成功设计了一种速度自适应识别方法,采用开环速度估算器实现了无速度传感器的系统速度估算。系统模型试验采用DSP处理器(TMS320LF2407)应用于1.0kW的感应电机。