双馈感应电机最大功率跟踪鲁棒滑模控制设计

变速恒频风力发电技术已广泛用于实际风机中,其中一个经典问题即最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)。针对双馈感应电机(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)设计了一款基于扰动观测器的滑模控制(Perturbation Observer Based Sliding-Mode Control,POSMC)来实现MPPT。所提控制器将扰动观测器和滑模控制(Sliding-Mode Control,SMC)相结合,从而大幅提高了DFIG的鲁棒性。首先,应用扰动观测器对系统扰动(发电机非线性、参数不确定和随机风速)进行在线估计。随后,通过SMC对该扰动估计进行实时完全补偿,从而实现不同工况下的控制全局一致性以及各类不确定环境下的鲁棒控制。最后,POSMC无需精确的DFIG系统模型,仅需测量转子角速度和定子无功功率,易于实现。进行了三个算例研究,即阶跃风速、随机风速和发电机参数不确定性。仿真结果表明,与矢量控制(Vector Control,VC)、反馈线性控制(Feedback Linearization Control,FLC)和SMC相比,POSMC在各类工况下均可捕获最大的风能并具有最强的鲁棒性。     

感应电机的多层模糊控制在速度跟踪控制中的应用

在速度跟踪控制或位置跟踪控制中要求电机转轴的速度或转子的位置在任何时候都能自动地、连续地、准确地复现输入（给定）信号的变化规律，一般由伺服电机来完成。普通的感应电机由于其非线性运用常规的控制方法很难得到跟踪的要求。本文所提出的多层模糊控制可以使感应电机具有很高的跟踪性能。而且，由于采用分层的拓扑结构和模糊控制，设计和调节都很简单，不需要建立被控对象的数学模型，整个系统对参数的变化不敏感，具有很好的抗扰性。仿真结果也说明了这些特点。     

一种高性能感应电机无速度传感器矢量控制策略

针对传统感应电机电压模型磁链估计算法存在积分初值问题与直流漂移问题,提出了一种改进型磁链估计算法,采用带通滤波器代替纯积分环节,并加入带有自适应磁链幅值估计器的补偿环节来补偿带通滤波器所引入的磁链幅值和相位误差。对该算法所需的各个参数的影响进行了深入研究,给出了参数的选择方法。结合一种简单实用的转速估计方法,提出了一种新型高性能感应电机无速度传感器矢量控制策略。仿真和实验结果表明,该控制策略动态和稳态性能良好,在宽调速范围内有效地解决了定子反电动势积分时存在的积分初值问题与直流漂移问题。     

一种无速度传感器感应电机鲁棒滑模控制策略

设计了一种在同步旋转坐标系下的无速度传感器感应电机滑模速度和磁通控制方案,并设计了一种收敛速率可调的闭环滑模磁通观测器。Lyapunov稳定性理论推导和仿真结果均证明了该控制策略和磁通观测器对参数摄动和不确定因素有很强的鲁棒性。为了削弱变结构控制中的抖振现象,采用饱和函数来代替符号函数。在转速观测器中加入在线估计负载转矩环节,使得转速观测器对负载转矩变化具有良好的鲁棒性。在电机参数和负载发生剧烈变化的情况下,分别利用该控制策略和精确反馈线性化控制方法进行了对比仿真。仿真结果验证了该控制策略与观测器的有效性。     

电动车交流感应电机电流控制器设计方法

针对电动车交流感应电机控制,详细介绍了基于矢量控制的电流控制器设计方法和控制参数计算方法。同时为了提高调试效率,使控制器参数能够更快更好的匹配实际电机,本文基于交流感应电机数学模型,提出了一种采用公式计算的PI参数设计方法。最后通过对控制系统进行稳定性分析和simulink仿真,验证了所设计的电流控制器具有很好的稳态和动态性能。     

无速度传感器的感应电机神经网络鲁棒自适应控制

针对感应电机定子电阻和负载转矩参数的不确定性,提出了无速度传感器的感应电机神经网络鲁棒自适应控制方案。用反步法设计了一种可以将各状态变量跟踪误差和神经网络各权值限制在规定范围内的神经网络鲁棒自适应控制器,提出了相应的算法,用Lyapunov定理对其稳定性进行了证明。提出了一种可以估算转子磁链和转速的观测器及相应的算法。仿真研究表明,所提出的感应电机无速度传感器控制方案对电机定子电阻、负载转矩的鲁棒性强,动态性能好,速度估算较精确。     

大功率感应电机矢量控制系统软硬件设计

根据大功率感应电机矢量控制的特点,设计了一种基于浮点型数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ３１和单片机８０Ｃ１９６ＭＣ的双微机矢量控制系统,并详细说明了其软硬件设计方法。实验结果表明,该控制系统充分利用了ＴＭＳ３２０Ｃ３１和８０Ｃ１９６ＭＣ的特点,软硬件设计合理、实时性好,能可靠地完成复杂的矢量运算和优化 ＳＰＷＭ波形生成,控制感应电机达到较好的动态性能。     

感应电机变增益PI速度控制器的设计

针对感应电机无速度传感器间接磁场定向控制系统,利用感应电机的时变参数模型的降阶处理,提出了一种非线性鲁棒高增益观测器,这一观测器只需要电机的定子电压和电流,能同时观测电机的状态量和转子时间常数等参数,鲁棒性好,计算量少,易于适时在线实现.为减少系统在启动阶段的超调,提出了一种变增益的Pl速度控制器,该方法简单,不但能实现PID参数的在线调整,而且工程实现简单.仿真和试验验证了本方案的可行性.     

基于单神经元PI速度调节器的直线感应电机矢量控制系统

考虑直线感应电机的动态纵向边缘效应,建立直线感应电机数学模型.对边缘效应的影响作出补偿,设计了基于单神经元PI速度调节器的以转子磁场定向的矢量控制系统.利用Simulink建立了矢量控制模型,对考虑与不考虑动态纵向边缘效应的仿真结果作了对比,结果证明了考虑边缘效应的正确性与有效性.     

矢量控制高性能异步电机速度控制器设计

由于异步电机的矢量控制算法比较复杂，要达到高性能控制的目的，必须使用双DSP。为解决这一问题，利用现场可编程门阵列（FPGA），设计一种智能控制器，完成一系列复杂控制算法：速度PI调节、电压空间矢量脉宽调制算法、Clark变换、Park变换、电流磁链转换等，实现了异步电机矢量控制速度控制器的专用集成电路。实验结果表明，该速度控制器在低速与高速运行状态下均有良好的动、静态性能。     

感应电机双滑模面变结构MRAS转速辨识

为了研究感应电机无速度传感器磁场定向控制系统,基于变结构控制和自适应控制理论,提出一种双滑模面变结构模型参考自适应观测器,用于感应电机的转速辨识.该方法将变结构和模型参考自适应系统进行有机的整合,选择转子磁链电压模型和电流模型分别作为参考模型和可调模型,采用两模型输出的偏差构造了两个滑模面,利用代数计算方法获得转子估计速度.理论分析和仿真结果表明:所提出的感应电机转速辨识方法具有较高的转子磁链观测准确度,改善了转速估计的动静态性能;对于参数变化具有很强的自适应能力,同时算法简单,适用于实时应用.     

异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究

为了实时辨识电动机的转子转速,提出利用在异步电机端测量得到的电压和电流来估算电机转速,以实现无速度传感器矢量控制的模型参考自适应方法.在MATLAB/Simulink中,建立了一个基于该方法的无速度传感器矢量控制系统,并进行了仿真实验,仿真结果表明该系统具有良好的动静态特性和稳定性.     

感应电动机时变转矩跟踪的无源性控制器设计

分析了根据无源性控制原理设计感应电动机转矩跟踪控制器的一般步骤和方法，得到了由期望转矩确定期望轨道的方法和方程，根据所设计的期望轨道，给出了对时变的期望转矩进行跟踪控制的无源性控制器的一般设计方法，从而将期望转矩为恒转矩的情形推广到时变的情形。     

无速度传感器异步电机矢量控制系统的改进研究与仿真

以异步电机矢量控制的基本方程式为基础,构建了一个无速度传感器矢量控制系统。系统采用了改进积分型转子磁链估算模型。根据模型参考自适应方法的原理,提出一种改进的速度估算法。并利用MATLAB/SIMULINK进行了仿真,仿真结果验证了采用的速度估算方法是正确的。     

基于SVPWM五相感应电机直接转矩控制研究

针对感应电机直接转矩控制(DTC)采用开关表的滞环方法时,存在电流和转矩脉动等问题,提出在DTC中应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法。根据五相感应电机模型和DTC基本原理,推导出参考电压矢量。分析了五相逆变器的空间电压矢量,并从中选取出22个有效电压矢量,根据最近四矢量SVPWM算法,计算出第k扇区中工作电压矢量的作用时间。建立了基于双DSP控制的实验系统,实验结果表明,该方法减小了电流和转矩脉动,具有良好的稳态和动态性能。     

基于转速动态估计器的无速度传感器感应电机矢量控制系统研究

介绍了一种直接转子磁场定向无速度传感器的感应电机矢量控制系统。该系统使用定转子自适应磁通观测器和转速动态估计器来估算转子磁通和转速 ,有三个PI控制器分别控制转速、转矩和磁通的电流分量 ,输出电压空间矢量控制电机。仿真结果表明 ,该系统具有较好观测精度和鲁棒性 ,动态和稳态性能也较好     

多定子直线感应电动机任务交班控制策略

长初级双边直线感应电动机为了进一步提高推力密度和可靠性,可以采用多台电机初级(N≥2)上下并联布置共用一个次级的结构形式.即使某台电机初级发生故障,仍然可以利用剩下N-1台电机完成预先设定任务.建立多定子直线感应电动机集总参数模型,重点研究由N台电机工作切换到N-1台电机工作,保证电机任务交班前后电磁推力不变的控制策略.在Matlab/SIMULINK环境下建立了多定子直线感应电动机任务交班仿真系统.通过两种任务交班策略的仿真对比分析,发现了多定子直线感应电动机任务交班策略中的技术难点,并提出了该领域需进一步深入研究的方向.     

城轨交通中直线感应牵引电机的效率最优控制

针对城市轨道交通中直线感应牵引电机效率较低问题,从控制角度研究电机的效率最优控制策略。建立直线感应牵引电机的数学模型,考虑边缘效应的影响将推力与磁通进行解耦,在分析法向力组成与特性的基础上,得出以初级电流为变量的数学表达式,结合最优化理论,考虑多个优化目标建立损耗最小函数,实现在满足水平推力的条件下对电机铜耗与法向力造成损耗的最优控制。仿真研究对比了采用普通矢量控制与本文所提方案的运行状况。仿真结果表明,直线感应牵引电机行程中恒速区段时间越长,损耗减少得越大,效率提高得越高。     

一种十五相感应电机的矢量控制算法

在已有多相电机系统研究的基础上,研究了一种新型的十五相感应电机矢量控制算法.详细推导了该种十五相感应电机的数学模型,并在此基础上推导了十五相感应电机的矢量控制算法,给出了系统的控制框图.系统试验结果表明了该矢量控制算法的正确性和可行性,将该算法应用于实际的十五相感应电机矢量控制系统中,可以取得对电机良好的控制效果,该十五相感应电机矢量控制算法可直接应用于兆瓦级大功率十五相感应电机系统中.     

基于CESO磁链观测器的模型参考自适应感应电机转速辨识

针对感应电机无速度传感器矢量控制下的速度辨识问题,设计了一种基于扩展状态观测器的闭环转子磁链观测器(CESO),并提出以其作为参考模型的模型参考自适应(CESO-MRAS)转速辨识方法。该磁链观测器将模型中不确定部分进行状态扩展并反馈补偿,是一种闭环观测器,因而对电机转子电阻变化以及外部扰动具有良好的鲁棒性,克服了传统电压转子磁链模型的纯积分和低速区的电压降问题。通过与传统MRAS的仿真比较研究,在转子电阻和转矩的大范围变化低速区,该算法能显著提高矢量控制系统的速度动态辨识能力和转矩抗扰能力。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。