感应电机变频调速系统的效率优化控制仿真研究

效率优化控制是通过控制磁通使电机的损耗下降、效率和功率因数提高。损耗模型控制根据电机模型建立最优效率控制规律,通过控制器体现这些控制规律达到节能控制的目的。采用直接转矩控制方式,该控制方式具有控制思想新颖、控制结构简单、转矩动态响应性能优良的特点。研究感应电机变频调速系统的效率优化方法具有重要意义,并通过仿真验证了所提方法的可行性与有效性。     

电动车工况下最大效率控制的感应电动机损耗研究

从电动车驱动系统的基本特性出发,建立了电动车工况下最大效率控制的感应电机驱动系统仿真模型。通过实例在考虑饱和非线性的条件下进行最大效率控制的仿真计算。针对感应电动机损耗将最大效率控制与传统U／f恒定控制进行了比较分析,对最大效率控制产生的损耗变化及分布规律进行了研究,对铁心损耗的影响进行了分析。     

基于损耗模型的感应电机效率优化控制研究

从感应电机的定、转子铁耗出发,建立了考虑铁损的感应电机d-q轴数学模型及其等效电路图,并通过研究电动机损耗与定子电流励磁分量的关系,提出了基于损耗模型的感应电机效率优化控制策略。并通过仿真对该策略与传统U/f恒定控制进行了比较分析,对最大效率控制产生的功率因数变化及分布规律进行了研究,结果表明,采用效率最优控制策略后,控制器的效率明显提高,电机的高效运行区域明显增大。     

永磁同步直线电机最大效率控制研究

针对电动机驱动系统效率问题,对永磁同步直线电机驱动系统最大效率控制进行了分析和研究。从分析永磁直线电机的电机损耗模型入手,建立考虑逆变器损耗时的系统损耗模型。利用拉格朗日优化算法,推导出永磁同步直线电机在矢量控制下稳态运行时效率最高的控制条件。基于损耗模型设计效率模糊控制器,使系统具有更好的鲁棒性。通过Matlab/simulink实验仿真验证所建立的模型在稳态下有较高的准确度,同时保证输出功率不变,实现最大效率控制。     

电动汽车用感应电机最小损耗Hamilton控制

针对电动汽车电驱动系统的非线性特点,采用端口受控Hamilton系统理论研究了考虑铁损的电动汽车用感应电动机系统的最小损耗控制问题.首先,根据基于损耗模型的感应电机能量优化控制策略得到系统稳态时的优化结果,然后在这一稳态目标下,利用系统的互联和阻尼配置以及能量成形对考虑铁损的感应电机进行Hamilton控制,最后通过仿真实验,验证了在相同的稳态目标下,采用本文的控制算法可使得电机能量损耗明显降低,同时本文采用的控制策略与基于矢量控制的优化控制策略相比,具有收敛速度快、转速波动小等优点,为高性能要求的电动汽车电驱动系统高效运行提供了新的途径.     

感应电机损耗最小化预测控制策略研究

针对传统感应电机效率优化算法在复杂工况下存在鲁棒性和动态性能差的问题,提出了一种基于损耗模型控制算法的感应电机效率优化预测控制策略。搭建考虑铁损的电机功率损耗模型,包含铁损、铜损以及漏感等因素,提高了损耗模型的精度。采用模型参考自适应观测器估计损耗模型中的定子电阻,设计电流模型为参考模型,电压模型为可调模型。基于电机铁损模型构建连续集模型预测电流控制器,提升系统的动态性能。实验结果验证了所提算法的可行性和有效性。     

感应电动机驱动系统的效率优化控制研究

针对传统效率优化方法存在依赖电机模型参数、收敛速度慢的问题,提出一种基于参数在线辨识的效率优化控制新方法。在分析感应电动机轻载时各部分损耗与磁链内在关系的基础上,利用函数逼近论,建立一种不依赖于电机模型参数的电机损耗时变模型,设计了基于输入功率在线辨识时变损耗模型系数的算法。分析研究了电机稳态运行时各种工况下的效率优化控制效果。仿真结果表明,该效率优化方法有效规避了传统损耗模型依赖于电机模型参数的不足,同时收敛速度相比传统搜索控制法有显著提高。     

基于离线策略的感应电机驱动效率优化设计

传统提供感应电机传动系统效率的方案多集中在元件级,如电机效率优化等,难以保证全局性的效率最优。针对该问题,提出一种基于离线策略的系统级感应电机驱动系统效率优化方案。首先,对驱动系统各个单元进行损耗模型分析,并建立了综合考虑电机损耗、直流链路损耗和变频器损耗等的系统级复合损耗模型。然后,基于复合损耗模型和离线求解,使得在线可以快速地获取最优控制量。最后,通过对比试验对系统级效率优化方案的效果进行了分析。试验结果表明,在典型应用工况下,相对于传统元件级效率优化,采用新型方案后系统效率可明显提高,验证了其有效性。     

考虑铁损的感应电机直接转矩控制的效率优化

建立了考虑铁损时的感应电机数学模型,在分析电机损耗和定子磁链的关系的基础上,提出了一种通过优化定子磁链实现感应电机直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制策略。研究了不同负载转矩和转速条件下电机损耗与定子磁链之间关系,推导出电机损耗与负载转矩和定子磁链的表达式,进而确定了损耗极小时的最优定子磁链幅值。仿真结果表明该策略能明显降低感应电机直接转矩控制系统的功率损耗,提高运行效率。     

电动汽车电驱动系统高速区快响应控制策略

电动汽车电驱动系统要求宽调速范围内转矩响应迅速,同时要有较高的效率.本文首先结合汽车典型循环工况,分析了电动汽车行驶过程中电动机的工作特点,给出了一种基于损耗模型的感应电机效率优化方法,并探讨了其在基频以上的最优磁通选择限制;然后在分析优化运行对感应电机动态响应速度影响的基础上,提出一种适用于基频以上的快速转矩响应控制策略,根据动态过程中电压限制的偏移调整分配电机的励磁和转矩电流给定,突破了基于稳态分析的最大转矩控制策略在分析和解决动态过程转矩输出能力问题时的局限性;并以TMS320LF2407A DSP为控制核心组建了实验系统.仿真和实验结果表明,提出的控制策略可在动态中提供较大的转矩输出,减小了采用效率优化控制对电动汽车高速运行时动态响应速度的影响.     

直线异步电动机的损耗模型与效率优化控制

直线异步电动机具有良好的直接驱动特性,但与旋转电动机相比,其效率较低.本文建立了包含铁损电阻的电动机同步坐标模型,铁损电阻并联在初级励磁回路旁,而不是并联在互感支路旁,因此包含了初级漏感对电动机铁心损耗的影响,推导损耗方程并提出了基于模型法的效率优化控制算法.通过仿真和实验验证,结果表明本文提出的效率优化控制方法能够提高直线异步电动机轻载时的运行效率,而且优化算法对电动机动态特性没有产生明显的影响.     

感应电机基于最大转矩输入功率比的能效优化

对于感应电机运行在非额定条件下能效不高的问题,在损耗模型的基础上,结合MTPA弱磁控制策略,提出了一种新型的损耗功率最小化方法。所提出的方法称为最大转矩输入功率比(MTPIP)方法,即在恒转矩的情况下保证输入功率的最小化。其原理是首先计算转矩向量和输入功率向量的梯度,当这两个向量平行即梯度为零时,转矩输入功率的比值达到最大。为了将新方法应用于感应电机的转子磁场定向矢量控制系统中,还设计了基于损耗模型的电压解耦方式和磁通观测器。所提出的方法既保留了损耗模型法和MTPA弱磁控制策略的优点,又实现了感应电机的高能效运行。仿真实验结果表明,MTPIP方法能在不影响矢量控制系统动态性能的基础上实现感应电机能效优化。     

基于DSP＆IPM的矢量控制系统优化控制

对考虑铁损时感应电机在同步旋转坐标系统下的数学模型进行了分析。在分析基础上，通过研究不同运行条件下电机损耗与转子磁通的关系，实现了矢量控制变频调速感应电机（IM）的优化控制。为了进一步提高电机的调速性能，根据电机矢量控制的基本原理，利用数字信号处理器（DSP）和智能功率模块（IPM），给出了矢量控制硬件的实现；阐述了系统的软件实现方法。实验表明，矢量控制变频调速系统能平稳运行，具有较好的静、动态特性，可以广泛用于以IM为驱动装置的电气传动系统中。     

电动汽车感应电机矢量控制系统建模仿真

根据矢量控制原理,利用软件Matlab／Simulink构造了一个电动汽车感应电机矢量控制系统,分别对系统中的感应电机、逆变器、矢量控制算法、驾驶意图以及电动汽车阻力转矩进行建模与仿真。该系统模型能通用于电动汽车感应电机驱动控制系统,只要输入不同系统参数即可,是深入研究电动汽车感应电机矢量控制系统的有效工具。以电动轿车30kW感应电机为例,给出了仿真结果,结果分析证明系统模型的有效性。     

A speed-sensorless vector control of induction motor operating athigh efficiency taking core loss into account

This paper proposes a speed-sensorless vector control method for an induction motor operating at high efficiency and high response, in which core loss is taken into account, and discusses the system's performance. The proposed vector control system consists of a speed-adaptive rotor-flux observer which takes core loss into account and employs a direct-field-oriented control scheme which compensates for the influence of core loss. On the basis of simulation and experimental results, we show that the proposed system can estimate motor speed even when the rotor flux is changed     

一种优化五相感应电机SVPWM算法仿真研究

针对五相电机电压空间矢量多、控制复杂的问题,提出了一种优化的五相感应电机空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法与仿真。依据矢量空间解耦理论与载波统一性理论,采用基于最大矢量的SVPWM算法,综合考虑电压脉动与开关损耗等因素,对算法进行了优化。建立了系统数学模型,进行了仿真验证,对仿真过程中产生误差的部分进行了分析和优化。仿真结果表明,优化后的算法满足电机控制的需求,与传统的SVPWM算法相比,谐波畸变率降低,开关损耗降低约20%。     

感应电机空间矢量直接转矩控制系统的效率优化

提出了一种感应电机空间矢量直接转矩控制系统的效率最优控制方法。在定子磁链定向坐标系中,建立了计及铁芯损耗的感应电机数学模型。分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链的关系,推导出了不同运行工况条件下效率最优的定子磁链幅值表达式,实现了感应电机直接转矩变频调速系统的效率最优控制。实验结果表明,所提优化控制策略,在保持直接转矩控制快速动态响应特性的同时,可有效提高电机轻载时的运行效率。     

基于模型参考自适应的感应电机励磁互感在线辨识新方法

针对矢量控制下感应电机最大效率控制系统中由于调整磁链而引起的励磁互感变化问题,基于模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)提出一种励磁互感在线辨识新方法。该方法采用一种特殊形式函数,将该函数同时建立在2种不同的参考坐标系下,分别作为MRAS的参考模型和可调模型,同时利用稳态电磁转矩并将其作为已知量,实现了对感应电机励磁互感的在线辨识。所建立的MRAS模型与矢量控制中的转子磁链定向角无关,对电机参数有着很强的鲁棒性。系统易于实现,仅需检测定子电流,无需增加硬件设备。实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。