电流控制电压源逆变器驱动的感应电机逆解耦控制

在转子磁链坐标系下,以电流控制电压源逆变器供电驱动电机运行.通过在电流内环采用高增益控制器,感应电机模型中的2个定子电流分量可近似为定子参考电流,从而可忽略定子电流动态特性的影响,将以定子电压为控制量的感应电机四阶模型降阶成以定子电流为控制量的二阶模型.采用状态反馈线性化方法求得感应电机的逆系统,将多变量、非线性、强耦合的感应电机动态解耦成转速与转子磁链2个一阶子系统.在此基础上,设计一种积分比例(IP)控制器对解耦子系统进行闭环控制.电流内环采用滞环比较器,直接获得PWM信号,控制逆变器实现电流跟踪,从而使调速系统具有快速的动态响应性能.仿真结果验证所提控制方案的有效性和优越性.     

基于电压解耦原理的感应电机无速度传感器矢量控制

文中提出了一种基于电压解耦原理的简化的感应电机模型。通过在定子电压指令中增加解耦项，即在励磁和转矩信号输入端增加一个标量解耦环节，以消除感应电机的内部耦合。根据该模型，设计了一个转子磁通t轴分量控制器，获得了转子速度的辨识方法。另外，在动态过程中，当电机参数特别是转子电阻发生变化时，通过加入转子磁通角偏移的补偿环节，可以确保转子磁通获得快速、准确的定向。同时，也分析了转子电阻变化对速度辨识精度所产生的影响。仿真和实验验证了所提方案的有效性。     

多相感应电机空间电压矢量控制研究

文章提出了一种适用于任意多相逆变器的PWM算法,该算法简洁易行,并能够实现在线选取不同的调制方式,以满足不同控制的要求。还分析了采用多相空间电压矢量控制时,一个周期内电压矢量的合成过程,由于多相逆变器可供使用的空间电压矢量数目多,因而能够准确地输出给定电压矢量。用一套15相变频调速系统所作的实验,验证了算法的正确性。     

考虑磁饱和的感应电机MTPA转矩控制

感应电机的最大转矩电流比(MTPA)控制算法根据需求转矩调节磁链幅值,以达到转矩与定子电流比值的最大化。因磁链随转矩的变化而变化,不再像传统控制算法保持磁场幅值恒定,磁场非线性饱和效应会对控制系统产生影响。针对此问题,该文提出考虑磁饱和特性的MTPA转矩控制系统。根据需求转矩以及饱和模型,通过线性搜索寻找最优磁链目标值,并在计算励磁电流时考虑d轴转子电流的动态特性,用降阶观测器观测转子磁链,并在设计滑模磁链控制器以及反步法设计转矩控制器时考虑观测误差,以确保控制器参数的设置能达到全局稳定。仿真和实验结果证明了所设计控制器的有效性。     

感应电机矢量控制电流环控制器的设计

本文在分析感应电机矢量控制电流环工作原理的基础上,对电流环各组成部分进行数学建模。设计了一款感应电机电流环控制器,采用矢量解耦与反电势补偿加PI调节器的方法实现。消除了反电动势及直流母线电压的影响,实现了耦合量的完全解耦。通过简化电流闭环控制模型,得到电流环PI参数的简明计算公式。对比分析了简化前后电流环零极点分布及单位阶跃响应,验证了参数设计的合理性。电流环传递函数稳定性分析结果以及试验结果表明此电流环控制器能够使电流环响应快速、稳定。     

考虑电压饱和的永磁同步电动机动态解耦控制

针对永磁同步电动机矢量控制中不能对定子电流d轴分量和q轴分量进行动态解耦的特点,采用双PI动态解耦的方法,避免了反馈解耦、对角矩阵解耦等方法中电机参数变化对解耦效果影响较大的问题,以及逆系统方法、基于微分几何原理解耦方法的复杂性.由于逆变器的饱和电压输出会导致电流的超调和振荡,在动态解耦的基础上提出了一种电压抗饱和的设计方法,并且通过进行补偿将双PI动态解耦控制和电压抗饱和设计有效地结合起来.仿真验证了这种动态解耦控制方法的有效性.     

基于复矢量的电流环解耦控制方法研究

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)采用矢量控制后,可以实现电流静态解耦,但动态耦合关系依然存在,而且随着转速的升高,耦合作用的影响也越来越严重。传统的电压前馈解耦控制(voltage feed forward decoupling control,VFDC)对参数变化敏感,因此提出一种基于复矢量的电流环解耦控制策略。电机模型包含一个随速度变化的极点,因此电压前馈解耦控制器的固定零点很难保证全速度范围内的零极点对消;复矢量控制器包含一个随速度变化的虚轴零点,从而实现控制器的零点与被控对象的极点完全解耦。该文采用复矢量的分析方法建立了更精确的电机控制模型,并通过传递函数对解耦特性进行了分析,在此基础上给出了可用于仿真和实验的d-q轴的控制模型。仿真和实验结果表明复矢量解耦控制器有效提高了电流环的控制性能。     

感应电机在弱磁区的电流解耦控制研究

为了实现感应电机的宽范围调速,针对按转子磁场定向时,d,q轴电流的耦合效应,引入复平面矢量分析法,建立了感应电机的电压一电流矢量模型,分析了同步旋转PI控制器在解耦方面的不足,提出了评价耦合强度的频率函数.在复数传递函数的基础上,提出了一种电流矢量控制器,该控制器在确定系数后,无需电机参数,就可在宽调速范围内实现电流解耦控制.实验结果证明了该方法的有效性和正确性.     

考虑电压电流约束的感应电机容错运行对比研究

围绕电机驱动系统可靠性提高问题,对现有几种具备容错运行能力的三相感应电机驱动系统性能开展了对比研究。对容错控制策略的评估应考虑电机驱动系统输出的实际转矩和转速,而这主要取决于系统电流和电压约束。考虑到励磁电流的存在,感应电机驱动系统中的电流极限不如永磁电机驱动系统中的电流极限直观,同时逆变器和电机都存在对系统电压的限制,故通过推导故障后电机驱动系统的电压方程,分析得到了电机参数、运行工作点和电压电流约束对输出转速的影响,并指出优化拓扑可使故障后电机运行在额定转速以上以获得额外的功率。利用搭建的感应电机驱动测试平台开展了实验研究,不同容错策略的对比实验结果验证了理论分析。     

考虑边端效应的直线感应电机矢量控制研究

根据矢量控制原理,在考虑边端效应的情况下,构造转子磁场定向的直线电机数学模型,并用Simulink进行仿真实验;仿真结果表明此控制方法有效可行。     

考虑铁耗的感应电机间接矢量控制方法

本文对考虑铁耗情况下的感应电机间接矢量控制方法进行了研究,分析了其影响机理,并对其进行线性化补偿。由于铁耗的存在,常规间接矢量控制系统所采用的定向方法会导致系统出现偏差,使系统输出转矩减小,带载能力减弱,在弱磁区的恒功率运行范围缩短。本文根据考虑铁耗的感应电机等效电路,推导考虑铁耗情况下的定向控制方程,并且提出了线性化的补偿方法,以利于工程实现。最后,通过基于DSP的全数字主轴驱动器进行了物理试验,试验证明本文所提出方法的可行性和有效性,对主轴驱动系统性能地提高是非常显著的。     

感应电机DTC模糊逻辑细分电压空间矢量控制

提出了一种基于模糊逻辑细分矢量的感应电机DTC控制方案。该方案以减小转矩脉动和改善DTC系统转矩与磁链控制性能为目标,将定子磁链误差、转矩误差和磁链角度进行细分,引入模糊逻辑思想进行合理的模糊分级,再结合细分的十二空间电压矢量建立模糊开关选择表,以利选择最优空间电压矢量,改善磁链、转矩的平稳性及转矩脉动。对该方案进行了仿真和实验研究,结果表明这种模糊逻辑十二空间电压矢量的DTC控制比传统DTC系统转矩与磁链控制性能更优越。     

基于间接矢量控制的感应电机高速弱磁区电流控制

感应电机弱磁高速运行,由于低磁场、强耦合和大时滞的影响,使得目前的间接矢量控制系统难以实现电流有效控制。针对5～6倍基速及以上速度运行时的电流控制问题,考虑电压、电流、参数变化以及转速等多状态的耦合影响,以基于模糊推理的专家系统,构建电流给定自整定控制器,即使在整定失败的情况下也可以使用一个次优参数替代,克服了一般专家系统存在无法找到满足性能指标参数,导致整定失败的缺点,通过控制器对电流给定进行预处理,保证电流的有效跟随,提高电流控制的稳定性。最后进行仿真和物理实验验证,结果表明本方法具有有效性和实用性。     

电压矢量细分的感应电机DTC滑模变结构控制

通常造成感应电机转矩直接控制局限性的关键问题在于低速情况下的转矩产生脉动磁链和控制开关频率波动无法固定。设计了基于转矩与磁链滑模变结构异步电机直接转矩控制器。此控制器设计的输入信号分别采用定子磁链误差、电磁转矩误差等信号,输出信号采用12个细分电压矢量DTC空间矢量合成电压空间矢量。与传统的方案中将滞环比较器以及开关电压矢量选择表应用到DTC中相比,这个控制器具有磁链控制更为准确、转矩控制更为精细的特点,同时还能确保逆变器保持恒定的开关频率。最终的仿真以及实验的结果说明该控制方法具有有效性和可行性。     

基于正负序矢量解耦控制的七相感应电机容错运行

现阶段多相电机已被各个领域广泛利用,在发生单相甚至若干相开路故障后,可以在不增加多余硬件的基础上确保多相电机维持平稳的运行。为了解决定子开路故障时空间谐波磁场耦合对电机转矩脉动的影响,本文提出了一种基于正负序矢量解耦控制的电机容错控制策略。以七相感应电机单相开路为例,引入对应的附加条件重新计算剩余各相电流。电流环采用双向比例积分控制算法,通过仿真在多相同步旋转坐标系下实现了对电流的无静差控制。最后通过实验对所提出的算法进行验证,表明该策略能保证故障前后基波磁动势不变,使电机在故障下获得较好稳态和动态性能。     

基于改进电压模型的感应电机无速度传感器矢量控制

磁链和转速信息直接影响矢量控制的动态特性。基于传统电压模型,设计了一种改进的磁链观测器和转速估算方案。利用低通滤波器替代积分器,消除了积分环节对磁链观测的不利影响;利用磁链参考值补偿观测误差,保证磁链观测的准确性。为消除测量噪声和随机扰动的影响,引入同步角频率的误差校正项和滤波环节,通过滑差迭代更新的方式保证参数估算的准确性。仿真和DSP电机对拖试验平台验证了改进方案的有效性。     

永磁同步电机复矢量电流调节器解耦性能分析

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)d,q轴电流存在动态耦合的问题,在此基于有效磁链概念得到了IPMSM的复矢量数学模型,设计了相应的复矢量电流调节器,实现了d,q轴电流的动态解耦。相比于状态反馈解耦控制,复矢量解耦控制具有更好的动态解耦效果,并且在一定程度上提高了电流环控制系统的参数鲁棒性。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性和可行性。     

矢量控制感应电机的参数测定

矢量控制技术严重依赖电机参数,传统电机参数测定方法需附加专业设备进行人工操作,易造成电机参数的测定误差,且在部分场合无法实施。为此分析给出了针对矢量控制感应电机参数的测定方法,该方法利用SVPWM技术控制逆变器,测定电机的定转子电阻、定转子漏感和互感参数。通过Matlab软件仿真和基于DSP的硬件控制平台验证了测定方法的可行性。     

一种感应电机的解耦控制方法

交流电机是一种机电能量转换的重要装置，它有极强的电磁耦合性。该文在交流电机转子磁场定向控制的基础上，根据控制原理的不变性原理提出了一种感应电机偏差解耦控制方法，给出了算法的推导过程，对所提方法的鲁棒性进行了分析，对解耦方式与矢量控制系统结构，影响解耦因素进行了探讨。计算机仿真对解耦效果进行了比较。物理实验对所提方法进行了验证。理论分析和实验结果表明所提方法具有良好的解耦控制方法。     

感应电机的逆系统方法解耦控制

针对感应电机这一多变量、非线性、强耦合的控制对象,应用逆系统方法,将感应电机转速与转子磁链解耦成2个二阶子系统。在此基础上,运用线性系统理论对其进行控制。仿真结果表明这种基于逆系统方法的反馈线性化控制策略可实现感应电机的高性能控制。