基于容错逆变器的永磁同步电机直接转矩控制

提出一种具有容错能力的最小开关逆变器，对采用该容错逆变器取代常规六开关逆变器的永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统进行了深入研究.当容错逆变器的开关器件发生故障或电机发生故障时，此逆变器可重构为2种四开关逆变器.进一步建立了四开关逆变器的模型，提出了针对故障隔离后四开关逆变器供电的PMSM系统的新型DTC策略.对正常及故障状态下容错逆变器供电的PMSM DTC系统进行了仿真研究和实验验证.结果表明，基于容错逆变器的PMSM系统在故障状态下采用新型逆变器拓扑结构以及新型DTC策略后，可持续稳定运行，并保持了良好的动态性能.     

基于二阶滑模的永磁同步电机直接转矩控制研究

为解决传统直接转矩控制系统中存在的定子磁链与电磁转矩波动较大问题,提出了一种基于滑模变结构的控制方案.利用SVPWM空间电压矢量脉冲宽度调制代替滞环控制以及开关表,用转矩与磁链的二阶滑模控制器取代传统PI调节器,加强了转矩和磁链的控制精度,抑制其抖振.用滑模观测器代替传感器,提高了调速系统的控制性能和抗干扰能力.Mat...     

基于分层优化策略的永磁同步电机转子结构多目标优化

永磁同步电机对转矩输出的平滑性有较高要求.内置式永磁同步电机受齿槽转矩、磁阻转矩脉动、电磁转矩脉动等因素影响,输出转矩脉动相对较大,增加了电磁噪声和输出的不稳定性.基于一台20 kW永磁同步电机建立有限元模型,验证模型的准确性.以电机最大输出转矩、最小转矩脉动、最小齿槽转矩为优化目标,对电机转子结构参数进行灵敏度分析,并综合NSGA-Ⅱ算法和单变量参数法进行分层优化.与单层优化相比,分层优化对易受变量影响的目标提升效果更好.声学仿真验证了优化后的转子结构对电磁噪声改善效果显著.     

电动汽车用三相开绕组永磁同步电机的控制及容错运行

设计了一种新型电动汽车驱动与充电一体化拓扑结构,建立了三相开绕组永磁同步电机(TPOW-PMSM)在两相旋转d、q坐标系下的数学模型。研究了单电源供电的两并联逆变器电压矢量的空间分布状况,当系统处于正常运行状态时,采用了一种中矢量六边形空间矢量脉宽调制(MVH-SVPWM)控制策略,设计了转速、电流双闭环矢量控制系统,实现了系统的无零序电压运行。以单管故障且故障相开路为例,研究了两并联逆变器故障后的电压空间矢量分布,两并联逆变器经拓扑重构为两相2H桥逆变器拓扑,基于该拓扑结构设计了一种改良的小矢量六边形空间矢量脉宽调制(SVH-SVPWM)控制策略并给出了实现方法。TPOWPMSM系统的仿真和样机实验结果表明:本文控制策略能够保证TPOW-PMSM系统在容错前、后都运行状态良好,验证了本文控制策略的有效性和正确性。     

电动汽车用永磁同步电机故障诊断系统设计

针对电动汽车用永磁同步电机的运行环境复杂、更容易发生故障的情况,设计一种永磁同步电机故障诊断系统.该系统通过实时采集定子电流,运用时频分析的方法对信息进行处理,从而准确判断电机的运行情况.实验结果表明:该系统对永磁同步电机的故障诊断具有一定的实用性和可靠性.     

永磁同步电机直接转矩控制不合理转矩脉动抑制研究

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统中的不合理转矩脉动现象,分析了电压矢量对电磁转矩的作用,给出了不合理转矩脉动产生的根源,由此提出了一种改进的开关表。这个开关表在一个扇区内可以使用6个有效电压矢量。仿真结果表明:文中提出的控制策略可以在定子磁链圆部分区域内有效减小转矩脉动。这为解决直接转矩控制中的转矩脉动提供了新的思路。     

基于二维CNN与多源机电信息融合的同步电机转子匝间短路故障诊断方法

为提高同步电机转子绕组匝间短路故障的诊断准确率,以一台型号为SDF-9的一对极同步发电机为研究对象,提出了一种基于二维卷积神经网络(Convolutional Neural Networks, CNN)与多源机电信息融合的匝间短路故障诊断方法。首先选取故障前后的定子环流、转子振动、定子振动信号为故障特征,采用信号-图像转换方法将一维时序信号转化为二维灰度图像。其次将处理后的图像分别作为二维CNN模型的前置输入进行训练。最后采用D-S证据理论将3种证据体的输出概率进行决策融合。结果表明：该方法消除了单一信号易受传感器故障及环境变化的影响,故障诊断准确率显著提高,并与其他传统故障诊断算法的诊断结果进行对比分析,验证了此方法的有效性。     

一种永磁同步电机的容错控制方法

开关功率器件长时间运行的不稳定及定子绕组断路故障,限制了内部永磁同步电机在高可靠性驱动领域中的应用.提出了一种具有容错功能的驱动控制系统,在三相三桥臂逆变器的基础上,新增加一个桥臂,使之在故障发生后与星型连接的永磁同步电机的中性电线相连,在电机内部仍能形成圆形旋转磁场,建立了驱动控制仿真模型.     

一种永磁同步电机的容错控制方法

开关功率器件长时间运行的不稳定及定子绕组断路故障,限制了内部永磁同步电机在高可靠性驱动领域中的应用．提出了一种具有容错功能的驱动控制系统,在三相三桥臂逆变器的基础上,新增加一个桥臂,使之在故障发生后与星型连接的永磁同步电机的中性电线相连,在电机内部仍能形成圆形旋转磁场,建立了驱动控制仿真模型．     

基于多回路理论的发电机励磁绕组匝间短路故障时励磁电流谐波分析

本文分析了发生转子绕组匝间短路故障,发电机的电磁特性及励磁电流的变化,针对SDF-9型故障模拟实验机组,采用多回路模型建立了励磁绕组匝间短路故障情况下的转子电感参数模型和定转子互感参数模型。对励磁绕组匝间短路的短路匝数与励磁电流的谐波关系进行了定量计算。分析得到转子绕组匝间短路故障的特征,为故障检测提供依据。     

基于多模型信息滤波器的故障容错目标跟踪

对具有传感器随机故障的多传感器系统,提出一种故障容错的目标跟踪算法。利用多模型方法建立传感器量测故障模型,将Unscented变换(UT)嵌入信息滤波器框架,建立多模型信息滤波器。通过多模型方法在线估计量测模型概率,利用概率加权组合分别得到传感器的信息贡献,通过多传感器融合提高目标跟踪精度和传感器故障识别概率。仿真结果表明,本文算法能有效提高目标跟踪精度。     

双定子风力发电机绕组匝间短路状态下的故障运行研究

当发生定子绕组匝间短路故障时,传统的单定子风力发电机只能停运等待维修,防止事故扩大,而双定子电机则可以带故障运行,不必完全停机。本文通过建立双定子永磁直驱风力发电机模型,对其内、外定子绕组匝间短路这一故障下的运行状态进行了分析,并使用有限元分析软件分别验证,证明了双定子电机定子绕组匝间短路时的容错运行能力。     

基于容错观测器的容错控制系统集成设计

针对一类传感器故障的线性控制系统,设计出一个能在故障情况下正确估计出系统真实状态的容错观测器,并在此基础上实现对传感器故障的容错控制。结合某水下自主航行器（AUV）航向控制系统传感器故障的仿真结果验证了所提方案的有效性。     

基于动态分解多目标粒子群优化的城市污水处理过程优化控制

为了实现城市污水处理过程各性能指标的优化运行,提出了一种动态分解多目标粒子群优化控制(optimal control based on dynamic decomposed multiobjective particle swarm optimization, OC-DDMOPSO)策略.首先,构建了基于自适应核函数的运行性能指标模型,确定了优化运行目标.其次,设计了基于档案库动态分解的多目标粒子群优化算法,实时获取操作变量的优化设定值.最后,利用预测控制策略跟踪优化设定值,完成了城市污水处理过程优化控制.将提出的OC-DDMOPSO应用于基准仿真平台BSM1,实验结果显示,OC-DDMOPSO能够实现城市污水处理过程稳定运行,保证出水水质达标排放和降低运行成本.     

永磁同步电机驱动系统电流传感器容错控制

为实现永磁同步电机矢量控制系统中电流传感器的故障诊断及其容错控制,确保系统的安全性,基于矢量旋转的概念提出一种新颖的故障诊断及容错控制方法. 建立3个不同轴定向的坐标系,将坐标系下α轴定子电流分量的指令值和测量值比较,判断3个电流传感器的故障信息;基于Lyapunov稳定性定理设计自适应反推观测器进行电流估计;根据3个坐标系设计逻辑判断机制,故障发生时以恰当的估计电流取代测量电流进行反馈以重构系统,保证电机在故障发生时稳定运行. 仿真和实验结果证明：该策略能够有效实现永磁同步电机驱动系统中三相电流传感器的故障诊断、准确判断故障相,在重构电流过程中,αβ坐标系电流分量的选取正确而稳定,测量电流与估计电流的不同组合能够保持较高性能,维持系统的稳定性,具有较高的可行性和可靠性.     

车用永磁同步电机MT坐标系下DTC控制

针对直接转矩驱动技术在电动汽车动力系统应用中存在的低速转矩脉动和该动力系统对恒功率调速范围要求较高的问题,提出了一种新型永磁同步电机MT坐标系下直接转矩控制系统.该系统工作在与定子磁链同步旋转的参考坐标系中,采用改进式MTPA控制实现参考磁链的计算,利用定子磁链控制器所产生的磁链误差积分实现磁链估算.采用不同的电压矢量对逆变器的电压饱和所产生的磁链估算误差进行补偿,从而提高磁链估算精度.仿真结果表明,该系统有效减小了低速转矩脉动,拓宽了调速范围.     

永磁容错电机解耦控制研究

多相永磁容错电机是一个多变量、强耦合、非线性的高阶电磁系统,其控制的关键是实现转矩的解耦控制。以六相八极永磁容错电机作为研究背景,通过六相静止坐标系到二相旋转坐标系的变换,在保持电机磁势和功率恒定的条件下,研究变换矩阵的计算方法,实现了永磁容错电机电流、磁链、转矩的解耦控制,为这种结构电机高性能的转矩控制和进一步的容错控制提供了一种新方法。     

改进型永磁同步电机模型预测转矩控制

针对传统模型预测转矩控制存在的在线计算量大、最优权重系数难以确定等问题,提出一种改进型永磁同步电机模型预测转矩控制方法。通过在d-q旋转坐标系下建立表贴式永磁同步电机模型,由预测转矩控制目标确定模型预测所需的参数预测值,将转矩和磁链进行标幺化处理,并将转矩误差和磁链误差转换成转矩误差率和磁链误差率,再加入磁链约束方程得到无权重系数的代价函数。同时采用简化电流预测的计算方法,降低预测过程中的核心计算量。仿真结果表明,所提方法在保证控制性能的同时可以显著降低系统在线计算量,而且谐波幅值显著降低,改善了波形质量,提高了电压利用率。     

基于转矩预测的异步电机直接转矩控制研究

针对传统的异步电动机直接转矩控制在低速时存在转矩脉动比较大的问题，提出了一种新的减小转矩脉动的直接转矩控制方法.在传统异步电机直接转矩控制的基础上推导出转矩微分方程，分析了转矩脉动的原因.引入转矩预测的思想，预测下一个控制周期所需要的转矩，根据其转矩分配下一个控制周期的电压空间矢量作用时间，来减小转矩脉动.实验结果表明,该方法可使转矩快速地收敛于给定值，具有传统直接转矩控制的优良动态性能，能够有效地减小转矩脉动，在200 r/min时转矩脉动减小为传统方法的50%，并没有改变定子磁链的控制性能,该控制方法易于用数字化的方法实现.     

基于田口法的永磁同步电机转子优化设计

为降低永磁同步电机在高速运转过程中存在的振动和噪音问题,本文以转子磁钢的极弧系数、磁钢厚度和定转子之间气隙径向距离为优化参数,采用田口优化算法对永磁同步电机转子进行优化设计,建立正交实验矩阵,利用ANSYS Electronics Desktop电磁仿真软件进行有限元仿真实验,在保证效率不降低的前提下,优先选择齿槽转矩和转矩脉动最低的参数组合。仿真结果表明,优化后与优化前相比,齿槽转矩降低了27.5%,转矩脉动降低了17.2%,效率提高到96.959 4%。与传统全水平正交优化方法相比,该设计节约了优化实验的次数,减少了优化设计所需要的时间,提高了优化效率。说明田口优化算法在电机优化设计中具有可行性和实用性。该研究对实际电机设计具有理论指导意义。