交-交变频多相同步电动机调速系统谐波转矩分析

多相同步电动机用作舰船的推进电机有着广泛的应用前景.以十二相同步电动机系统为例,从十二相交-交变频器输出谐波电压入手,分析推导了交-交变频十二相同步电动机调速系统输出谐波转矩的解析计算公式.通过一个具体算例,计算得到了其主要次谐波的频谱,结果表明,其谐波转矩近似为零.理论计算结果得到了仿真和试验的验证,仿真和试验结果均表明,交-交变频十二相同步电动机调速系统转矩谐波情况比三相系统有了很大改善.     

基于DSP的SVPWM电机变频控制研究

电压空间矢量控制技术就是根据磁链环路控制电压矢量,可以得到逼近圆形的磁链轨迹.电压矢量的合成采用电压脉宽调制技术,高速数据处理器根据电机反馈的位置信号,计算出参考电压矢量,然后通过对高速开关的通断控制,完成相电流的合成.电压空间矢量控制技术可以减小电机低频转矩脉动和谐波电流损耗,达到对速度转矩调整的目的.用该方法能减少逆变器输出电流的谐波成分及电动机的谐波损耗,更有效地利用电源电压,扩展了电动机的调速范围.本文设计了一种基于DSP处理器的电机控制方案,采用SVPWM技术,通过实验证明了该方案的可行性.     

12相同步电动机模型与调速控制策略

对12相同步电动机的数学模型进行了分析,结果表明,在合理假设的基础上,4套绕组输入电流、电压以及磁链的d-q轴分量是相等的,即4套绕组对总的电磁转矩的贡献是相同的。进一步推导得到了气隙磁链定向控制12相同步电动机调速系统的气隙磁链观测器。在此基础上,提出了12相同步电动机调速系统的控制策略：将总的转矩电流均分为4份,每份将是单Y绕组的给定转矩电流,再根据三相同步电动机气隙磁链定向控制方法,得到相应的脉冲触发顺序,使负载电流跟踪给定值变化,完成调速控制要求,该理论分析将为进一步的系统实现提供重要的依据。     

基于NPC三电平九相磁通切换永磁电机的控制

多电平逆变技术是大容量变频调速的首选方案,结合多相电机技术可以进一步提升调速系统的容量。本文对中点钳位(neutral point clamped,NPC)型三电平逆变器供电的10 k W、九相磁通切换永磁(flux-switching permanent magnet,FSPM)电机调速系统进行了仿真和实验研究,探索结合多电平逆变技术和多相电机技术的调速方案。在三相FSPM电机矢量控制的基础上扩展建立了九相FSPM电机的定子磁场定向矢量控制方法,分析了调速系统采用两种载波PWM方式下产生的电压和电流波形。另外,3、5、7次谐波电流的解耦闭环控制成功消除了直流侧中点电位偏移。最后仿真和实验结果证明了理论分析的正确性和有效性。     

三相异步电机矢量控制的研究

在异步电动机数学模型的基础上,讨论了矢量控制理论及其解耦性质.将异步电动机三相静止坐标系下的电压方程、磁链方程、转矩方程分别变换到两相同步旋转坐标系下.通过转子磁场定向技术,使定子绕组电流的转矩分量和磁场分量得到解耦,使得异步电机类似于直流电机的控制方法得以实现,从而,异步电机的调速性能大大提高.根据异步电机的磁链开环矢量的控制原理,采用Simulink自带的小模块自行搭建了矢量控制系统的仿真模型.     

变频调速永磁同步电机的矢量控制

通过对变频调速永磁电机矢量控制的介绍,论述了采用新的控制方法既矢量控制理论进行控制时,电动机具有和直流电动机类似的特性。通过改变电枢电流便可以实现对转矩的控制。而其控制方法主要是恒转矩控制和普通弱磁控制,其控制系统采用电流、转速的双闭环控制。     

高性能中高压三电平异步电动机矢量控制系统

二极管钳位型多电平变换器具有器件耐压要求低、输出谐波含量低、结构简单等优点,在高性能中高压变频调速系统中有着广阔的应用前景。为改善目前国内多电平变换器调速系统的性能,提出了一种基于三电平中性点箝位式逆变器的异步电动机矢量控制方案。系统中使用快速电流控制的间接转子磁通定向矢量控制模式,由磁通模型计算得到转子磁链幅值和位置角。逆变器控制采用基于60°坐标系的快速空间矢量脉宽调制算法,在矢量选取和作用时间计算方面十分简单。针对电机运行时有功功率的输出导致直流侧电容电压失衡的问题,通过检测电容电压和中性点电流方向来调整冗余矢量的作用时间,稳定中性点电位。仿真结果验证了该算法在三电平逆变器供电的异步电动机上有效地实现了矢量控制,并且具有很好的性能。     

两相静止坐标系下的永磁同步电动机模型预测功率控制

为避免转子位置角检测误差给永磁同步电动机调速系统带来的不利影响,提高系统的可靠性,提出一种等价于id=0的永磁同步电动机模型预测功率控制方法.该方法通过建立两相静止坐标系下的电机增量模型,使用枚举法对基本电压矢量作用下的电流进行预测,利用采样得到的电压及电流估计反电动势和转子侧瞬时功率值,然后通过功率价值函数选择最优电压矢量.所提方法无需使用高分辨率位置传感器检测转子位置角进行旋转坐标解耦变换,可降低系统的复杂度.电机增量模型无需使用永磁体磁链参数预测电流,降低了算法对电机参数变化的敏感度.实验对比了所提控制方法与直接功率控制的稳态功率波动、转矩波动和暂态响应速度等指标,证明了所提方法的有效性.     

三电平六相同步电机变频调速技术研究

中压逆变技术是大容量变频调速的首选方案,但受到功率器件耐压等级和导通电流的限制,仅仅依靠中压逆变技术来进一步提升调速系统的容量已经变得非常困难。多相电机是实现大容量传动的又一途径。该文以这两种技术为研究背景,探索结合中压逆变技术和多相电机技术的调速方案：文章在三相同步电机矢量控制的基础上扩展建立了六相同步电机的气隙磁通定向矢量控制方法和六相同步电机的气隙磁链观测技术;文章将六相逆变器分解为两个三相逆变器来控制,从而简化了六相三电平逆变器的空间矢量调制和中点电位平衡处理。作者利用这些技术设计开发了"690V/ 200kW三电平六相同步电机变频调速装置",并在该装置上进行大量动态和稳态实验研究,取得良好的运行效果。     

基于SVPWM矢量控制变频仿真分析

为了给变频调速系统提供必要的设计参数,依据空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)基本原理,介绍了异步电动机、SVPWM算法在MATLAB/Simulink环境下的建模过程,以及基于矢量控制理论的变频调速系统动态模型的建立.详细阐述了实现仿真的方法,并针对仿真中的关键问题及系统的仿真结果进行了分析.仿真结果表明,采用该控制系统,电压、转矩波动小,转速响应迅速.系统的各项指标都满足电机实际运行特性要求.其仿真算法对于实现数字化控制变频调速系统具有一定的价值.