双馈感应电机无速度传感器直接转矩控制方法

风电机组双馈感应发电机运行中,由于参数变化的不确定性导致其无速度传感器直接转矩控制输出值出现异常波动,为保证双馈感应电机的频率稳定性,提出一种双馈感应电机无速度传感器直接转矩控制方法。计算转子磁链同步转速和转差速度,得到发电机的转速观测值;分析转子绕组电压空间矢量,建立磁链模型并构建电磁矩阵,在矩阵中计算定子绕组和转子绕组的磁势矢量,通过二者的矢量积得到电机的电磁转矩;转速和转矩共同组成直接转矩控制系统,实现对电机的速度调节和控制。仿真分析结果表明：采用所提方法时,在双馈感应电机启动后转速迅速增加,且在1.2 s后转速始终保持为1 400 r/min,可保证转子磁链的运行轨迹接近于圆形,直接转矩控制效果平稳。     

基于PR控制器的直接转矩控制策略研究

针对传统直接转矩控制中采用开关表控制造成转矩和电流脉动,以及传统调节器不能实现对交流输入信号的无静差控制等问题,基于电机空间电压矢量的转矩和磁链2个分量解耦的控制方式和PR控制器能够在静止坐标系下实现对交流输入信号的无静差控制,将PR控制器用于永磁同步电机的直接转矩控制中,并由此设计出磁链和转矩的双PR控制器。同时,在定子磁链的观测中,采用基于转子位置和定子电流的新型定子磁链估计方法。试验结果证明,将PR控制器对交流输入信号的无静差跟踪特性应用于基于空间电压矢量调制的直接转矩控制中,系统能获得优良的动态和静态响应,取得了显著的应用成效,由此验证了所提方法的正确性和可行性。     

级联无刷双馈电机定子磁场定向的直接反馈控制

针对级联无刷双馈电机, 提出了一种采用控制电机定子磁场定向的直接反馈控制方法. 首先推导出级联无刷双馈电机在控制电机定子磁场定向坐标系下的磁链方程和转矩方程. 然后将功率电机对控制电机的影响视为扰动, 在分析磁链方程和转矩方程的基础上得出磁链和转矩分别可由控制电机定子电流的直轴分量和交轴分量进行控制的结论. 该方法回避了求解复杂非线性方程的困难, 控制算法简单, 对电机参数的依赖性小. 仿真实验结果证 明了该方法的有效性.     

异步电机直接转矩控制快速正反转控制策略

针对传统的异步电机正反转方法过渡时间长、定子电流畸变严重和转矩脉动大等缺点,研究异步电机直接转矩控制系统正反转过程,提出一种实现快速正反转控制策略.该策略通过控制定子磁链和转子磁链的位置关系,在异步电机制动阶段,控制定于磁链滞后转子磁链旋转,动态保持磁通角恒定,使电机产生最大允许制动转矩,转速迅速下降;在反向启动阶段,控制定子磁链超前转子磁链反向旋转,动态保持磁通角恒定,使电机输出反向最大允许启动转矩,转速迅速上升,从而实现电机快速正反转过程.在整个反转过渡过程中限制定子电流不超过设定值,在不同的控制阶段施加合适的六边形工作电压空间矢量,易于实现.通过仿真验证了该控制策略可实现异步电机直接转矩控制系统的快速正反转过程.     

磁链跟踪PWM感应电机矢量控制系统

PWM调制方式及控制器参数对感应电机矢量控制系统性能有较大影响,使电机在低速时电流脉动和转矩脉动较大。以磁链、转矩闭环的电机矢量控制方法为基础,提出了磁链跟踪控制(Space Vector PWM,SVPWM)的感应电机矢量控制系统仿真模型及低速变控制器参数的控制方法,高度模拟实际系统,并考虑逆变器死区时间的影响,在不同的调速范围下,进行了系统性能分析。在转子磁链定向准确,转子磁链构造准确的前提下,仿真结果表明磁链跟踪控制的矢量控制系统跟踪磁链为准圆形,在低速下,电机电流脉动和转矩脉动都比较小,使系统能够稳定运行,对于解决感应电机高性能调速的低速问题给出了可行的途径。     

无刷双馈电机的模糊占空比直接转矩控制

针对无刷双馈电机在采用传统直接转矩控制方法时存在转矩和磁链脉动大等问题,对无刷双馈电机内部电磁关系、传统直接转矩控制产生脉动的原因进行了分析。在传统直接转矩控制中,当磁链所处位置不同时,所选电压矢量对转矩及磁链幅值的影响也不同。在此基础上,提出了一种基于模糊占空比调制的直接转矩控制策略,并制定了相应的模糊控制规则。将电磁转矩偏差、磁链幅值偏差及磁链角所处位置模糊化后送入模糊控制器,根据制定的模糊控制规则,确定一个控制周期内有效电压矢量的占空比;通过有效电压矢量与零矢量的不同作用时间来减小直接转矩控制时的转矩与磁链脉动。试验结果表明,基于模糊占空比调制的直接转矩控制方法在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能够有效减小转矩脉动与磁链脉动,改善了无刷双馈电机直接转矩控制的性能。     

异步电动机转差型矢量变换控制系统的一种实用性参数自校正策略

一、前馈矢量控制方式的问题图1为异步电动机转差型前馈矢量变换控制系统的结构图.图中,i_T为电机定子电流矢量i_s在同步轴系(M-T)上沿T轴方向的分量,称为转矩分量;i_M为沿M轴方向的分量,称为励磁分量;*表示给定值;i_(mR)为相应于转子磁通Φ_2的磁化电流;ρ为磁场定向角;ω_0为同步角频率;ω为转子旋转角频率;ω_(?)为转差角频率.T_R=L_r/R_r为转子电路时间常数;L_M为定、转子间的互感.     

无刷双馈电机滑模变结构直接转矩控制

针对无刷双馈电机直接转矩控制系统磁链和转矩脉动大的问题,引入滑模变结构控制策略.以转矩和磁链两个滑模控制器来代替传统直接转矩控制中的两个滞环控制器,电压矢量开关的输出采用空间电压矢量PWM调制的方法,保证了逆变器开关频率恒定,应用指数趋近率方法设计滑模控制器,由Lyapunov方法求得相应的滑模变结构控制律,建立了MATLAB/Simulink环境下直接转矩控制系统的仿真模型,仿真结果表明,新型控制方案能有效减小转矩脉动,改善定子磁链和电流波形,同时仍可保持直接转矩控制固有的转矩快速响应的优点,提高系统的稳定性和鲁棒性.     

新颖的双馈风力发电机灭磁控制策略

电网电压突变会引起双馈发电机输出功率波动和电磁转矩振动。造成这些电磁振荡的根本原因是定子绕组中产生的定子磁链暂态直流分量。本文详细分析了定子磁链暂态分量并推导出定子磁链和转子电流之间的数学表达式,在此基础上提出了一种新颖的双馈风力发电机定子磁链定向矢量控制的灭磁控制方法。仿真结果表明,所提出的灭磁控制方法可以在电网电压跌落程度较轻的情况下有效减小双馈发电机定子磁链中暂态直流分量的影响,提高双馈风电控制系统的稳定性,有利于实现风电机组的低电压穿越。     

感应电动机的T-I型等效电路

感应电动机的矢量控制通过对定子电流的励磁分量和转矩分量进行解耦,从而实现对磁链和电磁转矩进行分别控制。然而,传统的感应电动机T型等效电路所表示的正弦稳态下感应电动机转子侧、定子侧及气隙所包含的电磁关系并不能明显地反映这种解耦情况。有鉴于此,在感应电动机的T型等效电路基础上,提出了一种感应电动机的T-I型等效电路。这种等效电路有助于更好地理解转子磁场定向的感应电动机矢量控制原理。     

感应电机最小定子电流的PI预测函数控制

研究感应电机效率优化问题,针对目前传统控制方法在电动机动态时为使电机能够提高响应性能而无法兼顾效率优化的缺点,设计了一种基于多变量PI预测函数的最大转矩电流比控制策略.通过引入预测输出误差项,构建具有比例、积分性质的多变量预测函数控制器,并应用到感应电机电流环控制中.能够有效地控制定子电流励磁分量与转矩分量,从而实现电动机转子磁链与转速的解耦控制.改进型多变量PI预测函数控制策略具有跟踪效果好、抗干扰能力强、无超调、稳态误差小的优点,兼顾了感应电机的动态效率与转速响应速度.同时该算法与传统预测控制器结构类似,便于广大工程人员设计实现,适用于电动汽车中的驱动电机.     

A new nonlinear multivariable control strategy of induction motors

A new real-time control strategy for induction motors is introduced. This paper shows that rotor speed and rotor flux magnitude reference tracking of an induction machine can be originally obtained. The proposed control law is based on two points: an open-loop reference control which allows to obtain perfect tracking since outputs are planned and on a closed-loop strategy based on PI controllers for the stabilization around the desired trajectories. This innovative structure ensures rotor speed and rotor fluxes tracking despite uncertainties on rotor resistance and load torque variations. Simulation and experimental results, including an estimation of the rotor flux norm, are given to illustrate the originality and effectiveness of this control law.     

空间矢量调制矩阵变换器驱动的异步电机直接转矩控制系统

矩阵变换器较传统的变换器具有一系列优点而成为研究热点, 随着其理论研究的接近成熟, 逐渐转向应用研究.提出了一种新颖控制策略. 通过磁链和转矩的PI调节, 把矩阵变换器的空间矢量调制与异步电机的直接转矩控制有机地结合起来, 改进了系统的控制性能, 尤其是电磁转矩的低速性能. 这种PI调节器相对简单和具有较强的鲁棒性, 比较无差拍空间矢量调制而言. 本文首先阐述了传统的直接转矩控制原理和矩阵变换器的空间矢量调制,接着利用磁链和转矩的PI调节, 详细论述了两者的结合和实现过程, 并且在此基础上, 建立这种新型交流调速系统的仿真模型, 最后按照3种负载情况进行了仿真研究. 仿真结果验证了这种新颖控制策略的可行性和较强的鲁棒性.     

New adaptive vector control methods for induction motors with simpler structure and better performance

This paper deals with the vector control, including both the direct vector control(DVC) and the indirect vector control(Id VC),of induction motors. It is well known that the estimation of rotor flux plays a fundamental role in the DVC and the estimation of rotor resistance is vital in the slip compensation of the Id VC. In these estimations, the precision is significantly affected by the motor resistances. Therefore, online estimation of motor resistances is indispensable in practice.For a fast estimation of motor resistances, it is necessary to slow down the convergence rate of the current estimate. On the other hand, for a fast estimation of the rotor flux, it is necessary to speed up its convergence rate. It is very difficult to realize such a trade-off in convergence rates in a full order observer.In this paper, we propose to decouple the current observer from the flux observer so as to realize independent convergence rates. Then, the resistance estimation algorithm is applied to both DVC and Id VC. In particular, in the application to Id VC the flux observer needs not be used, which leads to a simpler structure. Meanwhile, independent convergence rates of current observer and flux observer yield an improved performance. A superior performance in the torque and flux responses in both cases is verified by numerous simulations.     

基于磁通观测器的转差频率型异步电机矢量控制系统

从异步电机数学模型出发,提出以磁通观测器为基础的控制电流源驱动转差频率型 异步电机矢量控制系统的数学模型与结构图.控制系统数学仿真与实验说明,本方案可以改 善电机定、转子电阻随运行温度变化时的动、静态特性.     

基于SVPWM的异步电机矢量控制系统的仿真

首先阐述了空间矢量脉宽调制技术应用于交流感应电机矢量控制系统的基本原理,在此基础上讨论了间接转子磁场定向电压注入型矢量控制系统的实现方案,基于MATLAB/SIMULINK构建了这种矢量控制系统的仿真模型并进行了深入的仿真研究.仿真结果表明了模型的正确性,并验证了该文所建立的调速系统可以实现感应电机产生转矩的电流分量和产生磁通的电流分量之间的解耦控制,使感应电机获得与他励直流电机一致的瞬态响应特性,实现了对负载扰动和参考值变化的快速响应.     

基于滤波补偿和自适应观测的直接转矩控制

直接转矩控制(DTC)是继矢量控制技术后发展起来的一种新型的交流调速控制方法,但其在低速运行时存在较大的电流、转矩脉动,为了改善直接转矩控制系统的低速性能,提出一种新型的定子磁链低通滤波补偿和转速自适应观测相结合的直接转矩控制方法.该方法提高了定子磁链和转子转速的观测精度,改善了直接转矩控制系统的动静态性能.仿真和实验...     

七相感应电机缺相时消除谐波的矢量控制研究

七相感应电机因缺相运行具有代表性而受到关注。在缺[n]相情况下,电压矢量幅值及分布不均匀,获取严格的空间解耦模型及常规SVPWM较为困难,故建立了[d-q]基波子空间+（5-n）个谐波子空间的缺相简化模型,通过追加令谐波子空间电压为零的约束条件,提出一种通用性较强的消除定子谐波电流的改进型UVM矢量控制方法,用以获得缺相后转子磁链为圆形同时定子电流谐波最小的控制效果。由于在所缺相数较多时,系统转矩动态响应及定子电流的谐波消除效果受到PI调节参数影响,又采用了双模糊PI控制器分别对转矩调节器和定子电流谐波调节器进行改进。仿真结果表明了缺相简化模型及控制算法的正确性和有效性。     

Robust output feedback learning control for induction motor servo drives

This paper addresses the output feedback tracking control problem for induction motor servo drives with mechanical uncertainties: rotor angle, rotor speed and stator currents are assumed to be available for feedback. A robust adaptive learning control is designed under the assumption that the reference profile for the rotor angle is periodic with known period: it ‘learns’ the periodic disturbance signal by identifying the Fourier coefficients of any truncated approximation; ??₂ and ??_∞ transient performances are guaranteed in the ‘learning phase’. It is shown that, for any motor initial condition belonging to an arbitrary given compact set, by properly setting the control parameters: (i) the rotor position and flux modulus tracking errors exponentially converge to residual sets, which may be arbitrarily reduced by increasing the number of terms in the truncated Fourier series; (ii) when the unknown periodic disturbance can be represented by a finite Fourier series, the rotor position and flux modulus tracking errors exponentially converge to zero. As in field oriented‐control, the control algorithm generates references for the magnetizing flux component and for the torque component of the stator current leading to significant simplifications for current‐fed motors. Copyright © 2008 John Wiley & Sons, Ltd.