无轴承异步电机数学模型与解耦控制

针对无轴承异步电机是一个强耦合的非线性复杂系统,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的成功解耦是电机稳定悬浮工作的关键问题.在给出了无轴承异步电机径向悬浮力产生原理的基础上,推导了径向悬浮力和电机旋转部分的数学模型,并采用转子磁场定向控制策略设计了无轴承异步电机矢量控制系统,利用Matlab/Simulink工具箱对该控制系统进行了仿真.仿真试验表明,该控制系统不仅可以实现转子稳定悬浮,而且实现了径向悬浮力和旋转力矩之间的解耦控制,电机具有良好的动、静态性能.     

基于气隙磁场定向的无轴承异步电机非线性解耦控制

无轴承异步电机是一个强耦合的非线性复杂系统 ,实现其电磁转矩和径向悬浮力之间的解耦控制是该电机稳定运行的前提。本文在研究电机磁悬浮机理的基础上 ,利用电枢绕组气隙磁场定向控制来实现两者之间的动态解耦控制。实验证明该控制算法不仅能实现电机稳定的悬浮 ,而且使电机具有良好的调速性能     

无轴承永磁薄片电机功率驱动系统设计与实现

无轴承永磁薄片电机具有磁轴承和永磁同步电机的优点,具有重要的研究意义和广阔的使用前景。综合考虑无轴承永磁薄片电机径向悬浮力产生的各种因素,导出了径向悬浮力和转矩数学模型,采用转子磁场定向控制策略,设计了无轴承永磁薄片电机解耦控制系统。基于带电流内环控制的电压源型PWM功率驱动电路原理,开发了相应的硬件控制系统。研究结果表明:采用该驱动电路与DSP控制电路板相结合,应用转子磁场定向控制策略,可以实现无轴承永磁薄片电机转矩和径向悬浮力之间解耦控制,使无轴承永磁薄片电机稳定运行。     

无轴承电机悬浮控制系统的设计

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和交流电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承。通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机的转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一,无轴承电机悬浮控制系统设计是该研究的关键。介绍了无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了基于转矩绕组转子磁场定向的悬浮控制系统。     

无轴承电机悬浮控制系统的设计

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和交流电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承。通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机的转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一,无轴承电机悬浮控制系统设计是该研究的关键。论文介绍了无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了基于转矩绕组转子磁场定向的悬浮控制系统。     

感应型无轴承电机的优化气隙磁场定向控制

由于悬浮力与转矩之间以及水平、垂直悬浮力之间的耦合，动态过程中感应型无轴承电机转子的悬浮将变得不稳定。针对磁悬浮力是定、转子间气隙磁密有源不平衡结果的概念，该文建立了感应型无轴承电机气隙磁场定向控制模型，进行了起动及突加负载大动态过程稳定悬浮的运行仿真。然而负载运行中转子参数变化和铁磁非线性饱和的影响，定向用气隙磁通发生了幅值及相位的变化，破坏了两正交悬浮力间的解耦条件，影响了转子的稳定悬浮性能。对此，该文又提出了一种优化气隙磁场定向控制策略和系统，通过对气隙磁链幅值和相位的实时修正，实现了在气隙磁场定向基础上的动态解耦控制，有效地提高了考虑参数变化及计及饱和时感应型无轴承电机的实际悬浮运行能力，为实际系统的动态解耦控制提供了实施途径。     

基于转子磁场定向的无轴承异步电机逆系统解耦控制

无轴承异步电机是一个多变量、强耦合、非线性的系统,根据无轴承异步电机的运行机理,推导了旋转力和径向悬浮力方程,建立了基于转子磁场定向的电机的状态方程,根据状态方程分析系统的可逆性,应用α阶逆系统的方法实现了径向悬浮力与旋转力之间、径向悬浮力之间的动态解耦;并采用线性综合方法设计了系统的闭环控制器。仿真结果表明,系统具有良好的动、静态性能。     

基于I-ω法磁场辨识的无轴承异步电动机矢量控制

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电动机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力的非线性解耦是实现电机稳定悬浮运行的基础.气隙磁场定向控制算法复杂,且没有实现两者的动态解耦.提出了基于转矩绕组转子磁场定向控制算法,径向悬浮控制所需的气隙磁场通过I-ω实时辨识.仿真结果表明,电磁转矩与径向悬浮力实现完全解耦,验证了所提方案的有效性.     

三相无轴承异步电机的磁场定向控制

为实现三相无轴承异步电机的高性能悬浮和驱动控制,研究了4极转矩系统和2极磁悬浮系统的磁场定向控制问题.首先对转矩系统的气隙磁场定向和转子磁场定向控制进行了对比分析,然后分析了磁悬浮系统的磁场定向控制策略和非定极转子的感应补偿问题;最后,根据三相无轴承异步电机的运行控制特点,转矩系统采用了转子磁场定向、悬浮系统采用了气隙磁场定向和感应补偿的组合控制策略,对三相无轴承异步电机的控制系统进行了仿真和实验分析.结果表明:在额定转速范围内,可实现可靠的悬浮控制和良好的解耦控制性能.所采用的磁场定向控制策略是可行的.     

无轴承异步电机的悬浮机理及其气隙磁场定向控制

无轴承异步电机运行时,因会出现转子偏心,必须对其悬浮力进行实时控制才能实现稳定运行.文章从电机悬浮机理出发,比较分析了三种悬浮力模型.其中计及转子偏心的悬浮力精确解析模型形式简单,适合对电机的实时控制.采用基于转矩绕组气隙磁场定向的控制策略,能有效地控制气隙磁链的幅值和相位,实现电磁转矩和悬浮力的解耦控制.通过matlab/simulink仿真研究,证明该方法能实现此种控制,并可以得到良好的动、静态性能.     

基于d轴电流直接求解的异步电动机定子磁场定向控制

在异步电动机磁场定向控制系统中,准确的磁场定向是实现高性能控制的前提。在对异步电动机定子磁场定向控制进行了较深入的分析后,提出了一种基于解析计算的定子磁场定向控制的改进方法,给出了计算d轴电流分量的解析计算式。根据该方法,在磁链的控制通道中,没有任何的积分调节器,d轴电流是通过解析式的方法直接计算得到的,克服了常规定子磁场定向控制须加解耦器及其带来的定子磁链输出延时的缺点。实验结果表明:这种方法具有控制性能不受电机转子参数的影响,以及快速的磁链和转矩响应的特点。     

变速恒频双馈风力发电机励磁电源控制技术

基于变速恒频双馈式风力发电机定子磁链定向控制理论,提出了交流励磁电源的控制方案.控制结构采用双PWM变换器结构,变换器的控制采用了基于矢量控制技术的解耦控制策略,并在实验室完成了最终的亚同步、超同步运行实验,以及在模拟风速变化的情况下系统的有功、无功解耦控制实验.实验结果验证了该方案的可行性.     

基于定子磁链电压模型的感应电动机新型控制策略

针对感应电动机调速系统,基于定子磁链的电压模型提出了一种新型控制策略,实现了对电磁转矩和定子磁链模值的动态控制,调速系统的控制部分主要由转速调节器、转矩调节器、磁链调节器和定子电压计算模块等组成。根据转矩调节器和磁链调节器的输出值,定子电压计算模块计算出定子电压矢量,使电磁转矩和定子磁链模值跟踪各自给定值的变化。这种控制策略的特点是结构简单,计算量小。仿真结果验证了这种新型控制策略的有效性。     

滞环矢量控制在双馈风力发电机中的应用

滞环电流控制方法以其动态响应速度快,电路跟踪性能好的优点而获得了广泛的应用和发展。基于双馈发电机数学模型,采用定子磁场定向的矢量控制,转子侧选用改进型滞环电流控制,建立了有功功率、无功功率解耦的控制策略。利用PSCAD软件,建立了仿真控制模型并进行了仿真计算。仿真结果表明,该控制系统能有效地实现双馈发电机有功、无功功率的解耦,验证该控制方案的正确性和有效性     

异步电机磁路非线性及定子磁场定向转差控制

在分析磁路非线性对定子磁链影响的基础上，采用定子磁场定向的方法，将控制系统对电机参数的直接依赖性降到最低程度。详细介绍了基于动态模型的定子磁场定向转差控制，通过定子直轴电势和转差分别控制定子磁链辐值和定子电流转矩分量变化率，以达到良好的控制效果。     

基于SVO的双馈发电机的建模和仿真研究

为了避免对双馈型异步发电机(DFIG)使用定子磁链定向控制而可能带来的系统不稳定现象,同时也为了验证DFIG的定子电压定向(SVO)的控制性能,对DFIG的定子电压定向进行了研究.首先介绍了定子电压定向相对于定子磁链定向的优点,然后根据DFIG的数学模型,推导得出了定子电压定向控制的表达式,并给出了其控制框图.最后在Matlab/Simulink仿真环境中对该控制算法进行了验证,结果表明定子电压控制能很好地对DFIG进行控制,是一种性能优良的控制方法.     

基于u-w型定子磁链观测的风力双馈发电机P、Q解耦

变速恒频双馈风力发电系统中,最常用的控制方法为基于定子磁链定向控制。定子磁链观测模型为控制系统最重要的环节。为解决传统的定子磁链观测模型的问题,分析了u-ω磁链观测模型的原理,综合考虑定子电阻、电流对定子磁链角度影响的基础上,提出一种改进型u-ω定子磁链观测模型,详细的仿真表明改进后的磁链观测模型准确输出定子磁链,提高了电机的解耦合性能。     

基于滑模变结构的PMSM直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统。利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链两分量的解耦,同时采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置。仿真结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有较好的动、静性能。     

定子电阻变化对异步电机按定子磁场定向控制系统性能的扰动分析

在研究按定子磁场定向控制系统中 ,采用定子磁链观测器控制磁链 ,认为定子电阻是恒定不变的。而在实际电机运行过程中定子电阻由于发热等条件因素的影响会一直变化。通过讨论定子电阻的变化对控制系统性能的影响的理论分析 ,指出定子电阻在按定子磁场定向的控制系统中低频时对系统影响较大 ,同时应用MATLAB的SIMULINK进行模仿定子电阻变化相关仿真。     

磁链微分反馈的双馈风力发电机无速度传感器控制

针对双馈风力发电机无速度传感器模型参考自适应算法中纯积分环节造成的直流偏置和定子磁链振荡问题,提出磁链振荡改进控制策略。以分析双馈电机定子磁链振荡产生的因素为基础,建立定子磁链振荡模型,并通过对双馈电机定子磁链定向矢量控制原理的分析,提出将模型参考自适应算法中的定子磁链观测与双馈电机矢量控制结合起来考虑,利用定子磁链微分反馈和有功电流共同作用来抑制观测定子磁链振荡的控制策略。实验分析表明,该方法能有效抑制定子磁链的振荡和过冲,准确观测双馈电机转速,在亚同步速、同步速、超同步速3种状态下具有良好的动静态性能。