多通道并联逆变器馈电永磁同步电机系统谐波性能改进及容错控制

研究了多通道并联逆变器馈电永磁同步电机系统的谐波性能改进方法以及逆变器发生故障并开路运行后的容错控制策略。提出了移相混沌空间向量脉宽调制(SVPWM)策略,通过各并联逆变器SVPWM采样时间的交错,消除了开关频率部分倍频处谐波。同时通过无规则变化开关频率,将所有开关频率倍频处谐波能量在频谱上平铺,进一步减小了谐波峰值。本文针对系统中逆变器故障情况,分别提出并比较了"正常通道直接补偿"、"正常通道不对称电流补偿"及"等额电流补偿"三种容错控制策略。论文通过实验对上述谐波性能改进方法及容错控制策略进行了验证。     

永磁同步直线电机的粒子群PID空间矢量控制

由于永磁同步直线电机(PMLSM)在运行过程中存在着参数变动和负载干扰等问题,因此传统PID控制器无法满足高精度伺服控制系统的要求。针对以上问题,提出一种基于粒子群参数全局寻优的在线自整定PID控制器,并通过MATLAB/Simulink对永磁同步直线电机和其空间矢量控制系统进行建模和仿真实验。仿真结果表明,采用粒子群优化算法的PID控制系统在指定速度1 m/s和加入200 N的负载时,比传统PID控制器具有更好的动态响应性能,能有效抑制推力波动而且对负载扰动具有很强的鲁棒性,其实验结果也证明了其可行性和有效性。     

一种新型SPMSM无位置传感器驱动系统研究

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM),提出了一种基于新型反电动势观测器的无位置传感器驱动系统控制方案。为了实现无传感器控制,该系统在传统反电动势观测器的基础上进行了一定的改进,并引入锁相环(PLL)来确保估算器能够快速、准确地获取转子位置信息和转速信息,从而实现电机的转子磁场定向及转速调节。建立了系统数学模型、控制系统结构框架,并且对该速度/位置估算器原理进行了理论分析及Matlab仿真验证。最后,基于TMS320F2808的永磁同步电机实验平台进行了相关实验,实验结果验证了该控制算法具有调速范围宽、动态响应快、带载能力强及系统可行性、实用性强等特点。     

电动汽车牵引电机新型控制系统的设计研究

以电动汽车的牵引永磁同步电机为研究对象,确定了作为电机运行基准的电动汽车NEDC行驶工况。为提高永磁同步电机矢量控制的指令响应速度,提出一种基于转矩指令的最大转矩/电流比控制策略。最后采用先进汽车仿真器软件(Advisor)与Matlab软件的联合仿真,以及基于Infineon公司XC2000芯片的驱动-负载电机对拖硬件平台实验,根据行驶工况指令要求共同验证了控制策略的有效性以及在电动汽车中应用的可行性。     

基于RLS的永磁同步电机离线参数辨识研究

为了获取准确的电机参数以提高电机驱动系统的控制性能,针对面贴式永磁同步电机,通过直流注入的方式,采用递推最小二乘法(RLS)对定子电阻和电感进行离线辨识。辨识方法为在α轴注入阶跃激励电压在稳态阶段辨识电阻,在阶跃过渡过程中辨识电感。辨识中通过补偿驱动器因死区时间及IGBT、续流二极管导通压降造成的电压误差来提高电阻辨识结果的准确性。并通过加入基值电压的方式消除这些因素对电感辨识的影响。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性和实用性。     

改进的永磁同步电机无传感器快速启动方法

提出了一种基于滑模观测器的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器快速启动控制策略。启动阶段采用电流闭环-速度开环中的(I-F)控制,速度上升到一定水平后切换成速度-电流双闭环控制。状态切换过程中,以滑模观测器估测的转子位置与给定坐标系位置的相位差为参考变量,对电机电流采用变斜率的方法进行控制,使相位差趋于零,最终实现控制策略的快速平滑切换。对所提控制策略进行实验验证,证明了其有效性。     

基于电流采样冗余比较永磁同步电机控制

电流采样的准确性对永磁同步电机(PMSM)闭环控制至关重要,大功率PMSM控制器的工作电磁环境非常恶劣,A/D采样非常容易引入开关噪声,导致电流采样波形含有丰富的高频开关毛刺,容易引起电机控制器控制环误动作。针对此特点,提出一种基于硬件冗余及采样比较方法,在硬件电路上采用对采样电路进行差分布线,形成等阻抗回路,以冗余采样电路为基准,对比分析去除受到干扰的采样点。最后,通过实验对传统方法和新的采样方法进行比较,验证了该方法的有效性。     

基于3D-SVPWM的三相四桥臂STATCOM的研究

针对农网线路长、分布广、功率因数低的缺点,设计了一种基于3D-空间矢量脉宽调制(SVPWM)的三相四桥臂配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)。它对三相输出电流和零序电流统一进行控制,可获得最大的直流电压利用率。研制的设备可准确地补偿电网的无功电流和零序电流。采用独立的DSP芯片完成系统的监控和保护功能,保证系统的稳定性与可靠性。仿真和样机测试验证了系统的有效性,具有较高的实用价值。     

具备恒转矩特性的PMSM驱动系统功率匹配方法

针对传统功率匹配方法中存在的转矩脉动问题,提出一种具备恒转矩特性的永磁同步电机(PMSM)驱动系统功率匹配方法。该方法利用PMSM无功功率特性,在不影响输出机械功率特性的基础上,实现整流、逆变侧功率的有效平衡。通过在定子无功电流上叠加一个高频正弦小信号,实现逆变、整流侧功率匹配,同时高频无功分量的注入并未对PMSM转矩输出造成影响。为了求解电流分配时的高阶、复杂方程,迭代搜索算法的使用保证了方程的可求解性。最后,搭建了一台35 kW的PMSM调速系统实验样机,对所提恒转矩功率平衡方法进行实验分析。结果表明,在该方法下PMSM系统可实现功率平衡和转矩恒定两项指标的综合控制,有效降低了系统对直流母线电容的选型要求,降低了PMSM调速系统的整体体积和设计成本。     

混合型多电平变流器桥臂电容电压平衡的原理与控制

混合式多电平变流器(HMC)能够实现有功无功独立控制,在直流侧发生故障时,交流侧电流仍然可控,这对于构成直流电网有重要意义。文中研究了HMC的电压合成方法以及在静止同步补偿器(STATCOM)模式下和高压直流(HVDC)模式下的能量平衡原理。基于能量平衡的原理,提出了STATCOM模式下和HVDC模式下桥臂电容稳压控制方法,并提出了HVDC模式下桥臂电容稳压的具体实现方法。为了验证所提出的能量平衡原理及控制策略,根据仿真算例所提供的参数,搭建了端对端直流输电的PSCAD仿真模型,对HMC的启动充电、解锁、有功渐变和直流故障过程进行了仿真。仿真结果显示,HMC能够实现有功无功独立控制,能够隔离直流侧故障,所提出的能量平衡原理与控制方法能够实现桥臂电容的稳压控制。