多轴同步系统模糊补偿虚拟主轴偏差耦合控制

在多轴同步系统中，同步控制的目标包括降低同步误差，减小跟踪误差。针对普通偏差耦合控制在实际应用中的问题，对其结构进行改进。该结构通过引入虚拟主轴，虚拟主轴在参考各轴反馈转速的同时，同步完成各轴转速给定补偿，优化了同步控制性能，简化了转速补偿结构。然后，通过结合模糊补偿，可自适应修正控制参数。最后，通过机构运动进行了试验验证，试验结果表明该控制方法相对传统偏差耦合控制结构，在简化系统结构的同时，可进一步提高同步控制性能，在存在负载扰动的运行工况下，可有效降低跟踪误差。该方法也为相关领域的同步控制提供了参考。     

基于负载惯量匹配的双电机同步控制方法

在交流伺服系统运动控制领域,针对双电机同步精确控制时由于两轴负载惯量相差较大、额定运行速度快、到位精度要求高等控制难点,提出了简单且有效的同步控制方法,并在试验中进行了验证。该方法包括对同步控制方式的设计和误差补偿算法2个部分。首先,设计使用基于虚拟主轴的主从控制方式,可实现惯量匹配的同步指令输出;在此基础上,从负载特性入手,提出了基于加权耦合的误差补偿方法,能实现快速稳定的同步误差补偿。仿真与试验结果表明,该方法能够满足伺服运动系统的定位精度和同步控制精度要求,同时在一定程度上提升了系统的平稳性和补偿响应速度,工程实现效果较好。     

改进的双电机虚拟总轴同步控制

传统虚拟总轴控制策略中扭矩反馈存在较大时滞,当负载发生扰动时,电机之间转速和位置同步误差会不断增大,导致产品质量下降。针对这一问题,提出了改进的双电机虚拟总轴同步控制策略。在改进策略中,为提高弹性扭矩的反馈速度,采用滑模观测器观测将观测的负载转矩直接反馈给虚拟电机;为减小电机之间的位置差,在虚拟机械单元引入积分项。仿真结果表明,改进的控制策略提高了系统应对负载突变的能力,有效减小了电机间转速和位置同步误差,具有一定的实用价值。     

基于虚拟主轴的分数阶趋近律同步控制策略

针对机械臂各关节高精度同步控制问题,选取与传统趋近律不同的分数阶趋近律,采用交叉耦合控制结构,提出了一种基于方差虚拟主轴的分数阶趋近律同步控制策略,并对所提的控制策略进行了稳定性证明。以两关节机械臂为研究对象进行了仿真验证。仿真结果表明:所提的控制策略可以使机械臂系统的跟踪误差和同步误差均快速收敛,且具有更快的响应速度和较强的鲁棒性。     

基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略

针对船舶靠港期间微电网并网预同步控制过程的频率偏移越限问题,提出一种基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略。首先,通过利用已知虚拟同步发电机输出相角计算船舶微电网与船舶主电网之间的相位差。然后,基于改进的动态线性化方法将离散后相位差非线性系统转化为紧格式局部线性化数据模型。之后,根据数据模型设计智能自学习虚拟同步发电机预同步控制算法。最后,通过船舶虚拟同步发电机预同步过程中功频下垂系数的自适应调整避免船舶微电网输出频率的偏移越限。通过对比仿真实验,所提控制策略可实现快速平滑的并网预同步控制并有效规避了频率越限,实现了船舶本地异步电机负载的正常稳定工作,验证了该控制策略应用于靠港船舶微电网的优越性和精确性。     

一种无锁相环的微电网逆变器预同步控制策略

微电网由离网向并网切换时,为了避免由电压相位差产生的电流冲击,需要采取控制策略实现相位预同步。传统的相位预同步控制策略采用锁相环获取微电网和电网电压相位,需要较多PI调节器,控制结构复杂,且锁相环存在延迟和检测精度的问题。为此,提出一种新型的无锁相环预同步控制策略,在微电网交流母线与主电网公共连接点之间引入一个虚拟阻抗,根据两者的电压差和虚拟阻抗计算虚拟电流,然后通过调节虚拟电流为0来实现电压的预同步。该策略不需要锁相环,结构简单,提高了控制的稳定性和可靠性。将该策略与逆变器的下垂控制相结合,可实现微电网在离网模式和并网模式之间平滑切换。在RT-LAB硬件在环实时仿真平台上进行仿真分析,结果验证了所提预同步控制策略的有效性。     

基于虚拟功率的虚拟同步发电机预同步方法

模拟同步发电机特性的分布式发电系统对大电网呈友好特性,然而,虚拟同步发电机(VSG)在并网瞬间可能存在较大冲击电流。为此,文中提出一种基于虚拟功率和电压频率二次控制的预同步单元,实现VSG离网和并网间的无缝切换。在此基础上,详细分析了惯性、阻尼和调差系数对功频调节特性的影响。仿真和实验结果表明:所提出的预同步控制能实现VSG不同模式之间的平滑切换,且与传统预同步控制相比,控制简单;同时,所研究控制策略具有较好的有功功率、无功功率跟踪性能。     

基于虚拟轴耦合的虚拟同步发电机混合储能惯量-阻尼协调控制策略

将虚拟同步运行的混合储能装置与同步发电机通过虚拟轴耦合,可实现暂态能量的高效传递,提高可再生能源发电系统的暂态稳定性。建立了混合储能装置静态能量与同步发电机动能之间的转换关系。对混合储能装置中的虚拟惯量进行分析,以获得同步运行能力。为了从同步发电机中传递更多的暂态能量,在混合储能装置中引入新的虚拟轴,并分析混合储能装置与虚拟轴耦合对系统暂态稳定性的影响。利用哈密顿能量函数,推导混合储能装置暂态能量高效传递的必要条件,进而提出了混合储能装置虚拟轴的控制策略,以协调虚拟惯量和功率振荡抑制功能。算例仿真结果表明,所提控制策略能明显改善系统频率和功角的暂态稳定性。     

含阻尼环节的电流源型风电虚拟同步发电机控制与分析

针对高比例风电电力系统频率/电压稳定性问题,介绍了虚拟同步控制的理论基础,对比分析了双馈风电机组与传统同步机数学模型。基于模型相似性推导了风电机组虚拟同步发电机的内电势、功角及功率传输方程,并揭示了其变化规律。研究了一种含阻尼环节的电流源型风电机组虚拟同步控制策略,并进行了虚拟同步控制外环和电流控制内环设计。在Matlab/Simulink中建立了双馈风电机组虚拟同步发电机仿真模型,实现了虚拟同步发电机惯量、阻尼、一次调频和无功调压特性的全过程模拟。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

面向新型电力系统的电力电子变流器虚拟同步控制方法评述

双碳目标的实现需要构建以新能源为主体、源网荷储融合的新型电力系统，同步发电机的减少必然导致电力系统惯量和阻尼逐渐降低，进而带来电力系统稳定性问题，虚拟同步控制是提高新能源对电网主动支撑能力的有效手段。整理了国内现有新能源并网标准中对虚拟同步机支撑电网的要求，全面梳理了虚拟同步控制技术的研究动态和已有成果，归纳了电压支撑和功率支撑2类虚拟同步控制实现过程及其优化。并建立了其他电网支撑控制策略与虚拟同步控制技术的等效关系，从参数设计的角度将其统一在虚拟同步控制框架中。最后，对虚拟同步控制技术在新能源主动电网支撑中的应用做出了展望。     

多电机同步控制综述

多电机同步协调系统在电机控制领域得到广泛运用,控制策略对多电机同步系统的性能起着决定性作用。针对多电机同步问题,国内外学者进行了深入研究,并提出了多种同步控制策略。综述近年来国内外提出的控制策略,对控制对象的跟踪精度、鲁棒性、抗负载能力等进行比较分析,在此基础上对多电机同步控制提出新的展望。     

孤岛微网虚拟同步发电机不平衡电压控制策略

在分析虚拟同步发电机带不平衡负载运行特性的基础上,提出改进的虚拟同步控制策略。在虚拟同步功率控制环后增加机端电压控制环,并在同步旋转坐标下对机端电压进行分序控制,实现机端电压三相平衡。利用虚拟阻抗对线路阻抗引起的负序电压降进行补偿,实现母线电压三相平衡。改进后的控制策略保留虚拟同步发电机的特性,实现孤岛微网虚拟同步发电机带不平衡负载时母线电压三相平衡,提高虚拟同步发电机供电质量。通过仿真及实验验证所提控制策略的正确性及有效性。     

两电机转矩同步系统有限集模型预测控制

首先分析了基于转矩跟随结构的两电机转矩同步控制系统,针对传统结构中同步误差开环控制的问题,通过推导同步误差变化率的影响因素,提出了一种基于统一预测模型的两电机转矩同步有限集模型预测控制策略。通过对两电机同步系统进行统一建模,将电机之间的q轴电流同步误差作为统一预测模型的一个状态变量,从预测控制的角度对同步误差实现闭环控制,使同步误差参与逆变器开关状态选择。最后,实验证明了所提控制策略能够实现系统的转矩同步控制。     

基于自适应惯量阻尼的双馈风电机组虚拟同步控制策略

针对恒参数虚拟同步控制的双馈风电机组因有功功率突变而导致电网频率和输出功率振荡的问题,提出一种以虚拟电流为闭环参考输入量的虚拟同步控制的双馈风电机组控制策略.通过虚拟同步二阶小信号闭环传递函数,分析转动惯量和阻尼系数对系统稳定性的影响.结合频域指标关系,制定系统参数的选取规则.考虑双馈风电机组输出有功功率的变化阈值,提出一种适用于双馈风电机组的交错自适应虚拟同步控制策略,并根据特征根的根轨迹图分析不同参数下系统稳定情况.理论分析和仿真对比验证了所提出的控制策略和交错自适应算法的有效性.     

同步控制策略在高速列车牵引电机中的应用

高速列车采用永磁同步电机作为牵引电机以后,每台电机由独立的逆变器供电,为使个别轮对发生"空转"时系统能够快速响应,有必要对同步控制策略的应用进行研究。本文分析比较了不同同步控制策略的特点,提出了适用于4台永磁同步电机同步控制的虚拟主轴和偏差耦合控制方案,在Lab VIEW中搭建了仿真模型。利用仿真模型分析了系统在单台电机负载突然减小的情况下电机转速以及电机间转速差的变化情况,讨论了一些参数对控制策略的影响。对比分析了虚拟主轴和偏差耦合两种方案在大功率永磁同步电机同步控制中的性能与各自特点。仿真结果证明高铁永磁牵引电机采用合适的同步控制策略后,当个别轮对出现空转等状况时,受扰动电机的速度突变被限制在较小范围内,危害减小。     

虚拟同步双馈风电机组的非线性联轴功率振荡抑制方法EI北大核心CSCD

虚拟同步机须面对复杂的振荡类型,具备宽频带抑振性能会使其更适于融入新型电力系统。该文首先分析传统虚拟同步控制时变速风电机组与同步发电机组间的线性轴系刚度耦合关系。其次,利用机组间的非线性功率耦合,引入轴系立方刚度,建立双馈风电并网系统的虚拟同步非线性联轴运动模型。结合最优带宽理论,分析风电并网系统处于线性和非线性联轴耦合时的功率振荡抑制带宽特性,提出双馈风电机组的非线性虚拟联轴控制方法,并完成控制器参数设计。最后,搭建风电高比例电网仿真系统,验证所提控制策略可有效拓展风机抑振带宽,避免谐振风险,提升其抑制功率振荡和频率变化的并网主动支撑性能。     

一种基于相邻耦合误差的多电机同步控制策略

在许多现代制造业中，大型高精度、高转速传动系统的多电机同步控制是最为核心的问题之一。现有的同步控制算法大多仅限于双电机同步系统，难以拓展到多电机控制中(n>2)。针对现有多电机系统的同步控制策略难以确定合理的耦合补偿规律及在线计算量大的问题，提出了一种最小相关轴数目的多电机同步控制思想，并设计了基于相邻耦合误差和滑模控制理论的同步控制算法。利用李亚普诺夫函数证明了该算法的收敛性和稳定性。对四轴同步控制系统的仿真结果表明，该控制策略的同步稳定性能高，收敛速度快，因而具有较高的应用价值。     

基于虚拟功率的虚拟同步发电机预同步控制策略

虚拟同步发电机(VSG)通过模拟同步发电机的外特性,有效缓解了可再生能源并网造成的惯性下降问题,但存在并网瞬间冲击电流大的问题。为解决该问题,提出一种基于虚拟功率的VSG预同步控制策略。首先,通过控制虚拟功率为零来实现逆变器输出电压与电网电压的相位与幅值一致,同时无需锁相环节,简化了控制算法,提高了预同步过程的动静态性能。其次,对有功-频率控制器和无功-幅值控制器进行改进,提高了预同步控制精度。最后,通过实验验证了所提预同步控制策略的有效性。     

基于ARM的多电机同步控制系统的设计

高精度的多电机同步控制已成为现代制造业的关键问题之一,针对多电机同步控制系统的非线性、时变、易受扰动影响等特性,分析了多电机同步控制的基本原理,在此基础上采用相邻交叉耦合控制方法,设计了一种多电机同步控制算法,以提高各电机之间的同步精度;基于ARM微控制器Cortex-M0,设计了多电机同步控制系统,同时给出了软硬件设计方法并进行了实验验证。实验结果表明:该方法不仅可以减小跟踪误差,同时可消除相邻电机之间的同步误差;该控制系统可以较好地实现多电机的同步控制。     

多轴同步控制系统的转矩扰动研究

针对多轴同步控制系统中的转矩扰动问题,对多轴的反馈力矩,转矩干扰、主令参考同步控制系统性能进行了研究。首先分析了不考虑主动轴内的衰减系数下的多轴间反馈力矩模型,多轴的反馈转矩与各轴的输出角位移有关,与各轴的反馈力矩和主轴力矩有关,在恒定输入的情况下,多轴转矩反馈的随着层轴数增加而减小,轴的转矩反馈趋向于0;然后建立了N2多轴主令参考同步控制模型,通过选取参数相同的情况下对多轴同步系统的跟随性分析,对运行轴产生干扰下多轴同步系统的同步性能进行了理论分析。研究结果表明,该模型在N2多轴系统中的主令参考同步控制系统跟随性相同,当扰动出现在任意一个轴侧,其他轴与扰动轴之间的同步性相同。