一种新的磁链观测方法及其在感应电动机直接转矩控制中的应用

为了解决基于层叠式可编程低通滤波器磁链观测的感应电动机直接转矩控制系统的动态性能差和无自起动能力问题,提出了一种二阶层叠式可编程低通滤波与理想积分融为一体的新的磁链观测方法.针对低通滤波器带来的时间延迟而导致电动机磁链和转矩观测波动,提出了限制磁链变化率的方法.为了检验磁链观测方法的性能,在Simulink下建立了感应电机空间矢量调制DTC仿真模型,并利用TMS2812进行了实验验证.仿真和实验结果证实了该磁链观测方法的有效性.     

定子磁链观测器低通滤波器的改进

为提高传统的改进低通滤波器的动态性能,提出一种新型改进低通滤波算法。与传统改进低通滤波算法不同,新算法对定子感应电势进行相位和幅值补偿,然后再通过低通滤波获得定子磁链,有效提高了传统改进低通滤波器的动态性能,尤其是低速性能。通过理论分析,解释了新算法利用交换补偿与低通滤波环节顺序后磁链观测动态性能提高的原因,该方法在理论上能消除低通滤波器磁链动态跟踪误差。为进一步验证新算法的有效性,建立了感应电动机直接转矩控制系统仿真与实验平台。大量仿真与实验结果验证了该方法的有效性及其优良的动态性能。     

一种新颖的无传感器异步电动机直接转矩控制系统

磁链的准确估计是无传感器直接转矩控制系统的关键,本文提出了新型改进低通滤波器和PLL锁相环技术相结合的磁链估计新方法.该方法提高了定子磁链的估计精度,改善了无传感器异步电动机直接转矩控制系统的动静态性能.仿真结果和实验结果表明了基于新方法的无传感器直接转矩控制系统的良好动静态性能及其对定子电阻的鲁棒性.     

基于静态补偿电压模型的改进转子磁链观测器

为解决纯电压模型磁链观测器存在的积分漂移和饱和问题,常采用低通滤波器代替纯积分器。针对传统低通滤波器磁链观测方案的不足,本文提出一种改进的转子磁链观测方案,采用串联低通滤波器提取直流偏置得到理想的转子反电势,然后用可编程低通滤波器代替纯积分器,并在反电势低通滤波前补偿磁链误差。所提出的观测器可以有效消除直流偏置的影响,提高磁链观测的动态精度并改善系统的动态性能。在一台2.2kW感应电机无速度传感器矢量控制系统上对本文提出的改进转子磁链观测器方案进行了仿真和实验研究,结果验证了其正确性和有效性。     

基于可编程级联数字低通滤波器的定子磁链估计器

为了提高定子磁链估计器的性能,提出了一种新的基于可编程级联数字低通滤波器的定子磁链估计器.介绍了可编程级联数字低通滤波器的基本结构,分析了其频率特性,给出了定子磁链估计器的结构框图和参数自适应律.这种定子磁链估计器能够有效地消除初始估计误差和离散化误差对估计结果的影响,减小由直流分量引起的估计误差.利用Matlab软件进行了仿真实验,给出了仿真实验结果,仿真实验验证了这种定子磁链估计方法的可行性.     

无速度传感器异步电动机检测系统研究

为了降低异步电动机检测系统成本和不影响它的转动惯量,在异步电机动态速度估计方法和电磁转矩方程基础上,采用校正补偿方法实现了异步电机转速和转矩的高精度估计.尽管速度和转矩估计的计算量比较大,但采用间断性转矩转速估计方法很好地解决了检测系统的实时性问题.仿真结果和实验结果验证了转矩转速估计的有效性.另外硬件设计采用性价比非常高的ARM单片机及12位串行AD,以及价格低的通用电流电压传感器,从而提高该检测系统的性价比.     

显著改善异步电机动态性能的磁链观测方法

为了改善传统DTC系统中电压模型定子磁链观测器的动态性能差的问题,针对传统观测器存在的直流偏移和初始相位积分误差问题,提出了一种能显著改善异步电机动态性能的定子磁链观测方法。该方法采用正交反馈补偿定子磁链,通过检测反电动势和磁链的正交度自动补偿定子磁链,以获得磁链的精确观测。这种新的定子磁链观测方法相对于传统方法显著改善了其动态性能,能够快速精确地跟踪磁链的变化,保证了异步电动机直接转矩的可靠实施。为进一步验证新的磁链观测器的有效性,建立了感应电机DTC系统的仿真平台,大量的仿真和实验结果也验证了它的优良性能。     

基于电压模型改进型定子磁链观测器

为提高直接转矩控制系统在电压电流模型磁链观测器中的磁链观测精度以及动态性能,针对传统一阶低通滤波器造成的初始相位直流偏移问题以及幅值偏移和相位畸变,提出一种新型的磁链观测器算法。对低通滤波器后的输出采用高通滤波器解决直流误差问题,同时对滤波器造成的幅值和相位误差进行实时补偿,以提高磁链观测的精度,在此基础上,通过将补偿函数提前改善磁链观测器的动态性能,特别是低速时的动态性能。为进一步验证新型磁链观测器的有效性,建立了异步电机直接转矩控制系统仿真实验平台,大量的仿真和实验结果论证了新型磁链观测器的有效性。     

三相异步电动机的MATLAB仿真研究

文章从异步电动机在ABC坐标系下的数学模型出发.利用MATLAB语言的SIMULINK功能给出了异步电动机的一个通用而简单的动态仿真模型,并把该模型应用于异步电动机的起动过程分析研究中.通过实例验证了模型的正确性,并证明了该模型具有快捷、灵活、方便、直观等一系列优点.使用时只需调用该模型并置入相应的电动机参数即可,从而为异步电动机调速系统及控制系统的仿真研究提供了一种性能可靠、使用方便的电动机仿真模型.     

模糊控制器在异步电动机直接转矩控制中的应用

将模糊逻辑引入异步电动机的直接转矩控制系统，以改善其动态和稳态性能。论文给出了模糊控制器的设计，并通过仿真验证了该设计的有效性。     

改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法

为较好地解决低通滤波器的延时问题,分析了低通滤波器和积分器对谐波电流检测精度和检测响应过程的影响,采用移动窗积分法改进了单位功率因数谐波电流检测法的暂态性能,提出了改进的单位功率因数谐波电流实时检测方法。Matlab/Simulink仿真结果表明该方法提高了传统检测方法的实时性,可较好地跟踪负载的变化。基于数字信号处理器的并联有源滤波器实验验证了该方法的可行性和有效性。     

电容中点式三相四线制SAPF混合无源非线性控制策略

电容中点式三相四线制并联型有源滤波器(SAPF)相比于三相三线制SAPF,附加了零序电流通路,因而可在电网平衡/不平衡时补偿非线性负荷产生的各次谐波、零序及无功电流。利用SAPF的无源性对其进行非线性的无源控制(PBC)可取得较常规的线性和非线性控制器更好的补偿效果,且在电网不平衡时无需检测和处理谐波电流的正负序分量。文中提出了一种电容中点式三相四线制SAPF的混合无源控制策略。首先,根据被控对象SAPF在dq0坐标系下的EulerLagrange数学模型分析其无源性,并计算得到了能使被控量收敛至期望值的SAPF内环电流无源控制规律;然后,采用阻尼注入法对其进行简化,得到能使内环补偿电流完全解耦的新的无源控制规律,提高系统的动态性能;接着,根据直流侧总电压和差压与补偿电流存在紧密联系,设计了基于2阶低通滤波器控制的SAPF外环电压控制器;最后,通过Simulink软件仿真和实验验证了将文中混合PBC用于SAPF控制的可行性和优越性,相比于传统的比例—积分控制,所提出的控制方法有更快的响应速度和更好的补偿效果。     

改进窗函数在FIR数字滤波器设计中的应用

电网谐波分析已成为电力系统环境治理的重要课题,为了提高谐波分析的精度,对采样得到的信号进行滤波处理是必不可少的环节。窗函数法是FIR数字滤波器设计中最简单的方法,正确地选择窗函数可以提高所设计的数字滤波器的性能。通过对Gauss窗函数的改进,使设计出的低通滤波器具有更好的优越性,并通过Matlab仿真验证了该方法的有效性。     

Three-phase four-wire shunt active power filter based on the SOGI filter and Lyapunov function for DC bus control

The three-phase four-wire shunt active power filter (SAPF) was developed to suppress the harmonic currents generated by nonlinear loads, and for the compensation of unbalanced nonlinear load currents, reactive power, and the harmonic neutral current. In this work, we consider instantaneous reactive power theory (PQ theory) for reference current identification based on the following two algorithms: the classic low-pass filter (LPF) and the second-order generalized integrator (SOGI) filter. Furthermore, since an important process in SAPF control is the regulation of the DC bus voltage at the capacitor, a new controller based on the Lyapunov function is also proposed. A complete simulation of the resultant active filtering system confirms its validity, which uses the SOGI filter to extract the reference currents from the distorted line currents, compared with the traditional PQ theory based on LPF. In addition, the simulation performed also demonstrates the superiority of the proposed approach, for DC bus voltage control based on the Lyapunov function, compared with the traditional proportional-integral (PI) controller. Both novel approaches contribute towards an improvement in the overall performance of the system, which consists of a small rise and settling time, a very low or nonexistent overshoot, and the minimization of the total harmonic distortion (THD).     

基于FPGA的APF控制器的硬件结构优化

提出一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的并联型有源电力滤波器（SAPF）的控制器方案。通过简化算法,使用运算强度简化、折叠结构和流水线等方式优化了控制器的硬件结构和工作频率,并详细讨论了基于同步旋转坐标变换、无限冲击响应（IIR）低通滤波器、三相锁相环和滞环电流跟踪控制的结构设计与优化。全部控制算法在单片FPGA中用硬件描述语言VerilogHDL实现。样机实验结果表明系统的动静态性能都较好,满足高性能SAPF对控制器实时性和准确性的要求。     

一种基于改进型电流检测的三电平有源滤波器的控制研究

为提高三电平有源滤波器的动态补偿性能,针对传统的检测方法在三相电压不对称或畸变时存在的不足,提出了一种新的基于无锁相环、同步坐标变换的检测方法。该方法能够实时检测出不对称电路中的基波正序无功电流和谐波电流,理论推导也验证了所提检测方法的正确性。针对三电平逆变器固有的直流侧电压波动问题,给出了一种改变小矢量作用时间的控制方法,通过SimuLink仿真验证了检测方法和控制方法的有效性。     

基于EL模型的TNPC型APF自抗扰无源控制策略

提出一种基于三电平T型中性点箝位(TNPC)型有源电力滤波器(APF)自抗扰无源控制策略,有效解决了传统TNPC型APF控制策略存在控制性能不佳的问题。建立了TNPC型APF的欧拉-拉格朗日(EL)模型,基于系统的无源性,采用注入阻尼的方法,设计了电流内环的无源控制器,从理论上保证了系统的稳定性。在电压外环使用了自抗扰控制(ADRC)技术,有效提高直流侧电压控制能力,缓解了超调的问题,使系统具有良好的动静态性能,并维持了直流侧电压的稳定。仿真和试验结果验证了所提控制策略的可行性和优越性。     

考虑参数不确定性影响的发电机动态状态估计方法

噪声统计特性和模型参数的不确定性,会严重影响动态状态估计的精度。针对该问题,文中提出了一种基于H∞容积卡尔曼滤波(HCKF)的动态状态估计新方法。首先,建立发电机动态状态估计模型;其次,依据H∞滤波理论构造模型不确定性约束准则,并在容积卡尔曼滤波(CKF)中依据该准则计算更新估计误差协方差阵,抑制参数不确定性对状态估计精度的影响;最后,通过对IEEE 10机39节点系统和某实际大区域电网系统的算例测试,将所提方法与CKF方法和改进插值扩展卡尔曼滤波(IEKF)方法的估计性能进行对比。算例仿真结果表明,HCKF方法在估计精度和对模型不确定性的鲁棒性方面较CKF和IEKF方法均有所提高,能够有效抑制模型不确定性对发电机动态状态估计的影响。