电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统新型单位功率因数控制

电励磁同步电机惯性储能直流馈电系统中,同步电机存在定子磁链幅值、功率因数和直流母线电压3个控制自由度。为减少系统的无功功率,并提高系统的效率,需控制直流母线电压基本恒定以及提高系统的功率因数。该文从上述两个控制需求出发,提出一种电励磁同步电机新型单位功率因数控制方法,该方法采用转子磁场定向,对功率因数和直流母线电压进行闭环控制,将三自由度降为二自由度。仿真计算和在电励磁同步电机惯性储能系统平台上的实验结果表明,与传统的电机直轴电流为零的控制方法相比,该文提出的方法在保证直流母线电压基本恒定的同时,使同步电机的功率因数提高至0.97,视在功率减少28%,可有效减少系统无功功率。     

双DSP控制电励磁同步电机DTC系统研究

全数字化控制是电机控制系统发展的必然趋势。提出一种基于双DSP控制的全数字化电机驱动硬件平台,它采用TMS320VC33型和TMS320LF2407A型DSP芯片,二者之间通过双端口RAM实现数据的高速交换。在该硬件平台上实现了电励磁同步电机直接转矩控制。实验结果证明了新型硬件平台设计的可行性。     

电励磁同步电机无速度传感器控制研究

电励磁同步电机具有调速范围宽、过载能力强、功率因数可调等优点,广泛应用于大功率传动领域。为此介绍一种背靠背式电压源型变频器的系统结构,及两种基于电流频率(IF)控制和滑模观测器(SMO)控制相结合的无速度传感器矢量控制方案。动模平台的实验结果表明两种控制方案都能够实现电励磁同步电机无速度传感器的变频启动与调速功能,但方案二具有更高的功率因数和实用性,为高压大功率传动应用领域提供更好的技术保障。     

基于新型励磁控制的电励磁同步电机飞轮储能系统直接转矩控制

电励磁同步电机飞轮储能系统放电过程中,稳定输出直流侧电压、提高电机功率因数是系统的基本要求。稳定直流侧电压的关键在于电机定子磁链的控制。本文采用空间电压矢量调制型直接转矩控制方法,直接将定子磁链作为控制变量,实现了变速、变负载情况下直流侧电压的基本稳定。同时,提出一种新型转子励磁电流控制方法,该方法基于转子磁场定向,以控制电机定子电压与电流矢量反向为目标,实现电机单位功率因数发电运行,且对电机参数依赖性小。仿真及在平台上的试验结果表明,提出的方法有效减少了系统在变速、变负载情况下直流侧电压的跌落,提高了系统的动态响应,并使同步电机的功率因数达到0.97,有效提高了系统效率。     

内联观测电励磁同步电机功率因数控制

为解决电励磁同步电机(EESM)的无编码器运行和功率因数控制问题,提出一种基于内联观测器的转子磁场定向矢量控制方法。建立了EESM的扩展数学模型;根据模型设计自适应内联观测器,该观测器可观测EESM的位置、速度以及q轴电感等信息;推导了EESM转子磁场定向下的功率因数矢量控制方法,通过对d轴电流、q轴电流和励磁电流的分配从而实现对功率因数的控制。对所提出的内联观测器和功率因数控制方法进行了仿真和试验,结果表明所提方法不仅能够在电动和发电状态下实现宽转速范围内的稳定运行,而且能够柔性调节电机的功率因数,满足不同运行工况的需求。     

用于电励磁同步电机的软开关直流变换器

本文提出了一种适用于励磁同步电动机负载的谐振软开关变换器及其参数设计方法。结合谐振原理,在变换器拓扑中引入耦合电感与谐振电路,并利用Matlab程序绘制三维图,综合考虑开关管最大电压应力、最大电流应力、电感耦合系数及占空比之间的关系,计算并优化出合理的变换器参数。使变换器具有低脉动、低损耗、小体积、高功率密度的特性,同时可抑制负载中寄生参数的影响,提高变换器工作的稳定性。基于750 W的实验样机,给出了具体的参数设计过程,并对参数设计结果进行实验验证。     

电励磁直线同步电机磁悬浮系统自抗扰控制

电励磁直线同步电机(EELSM)磁悬浮控制系统能够实现直接驱动和无摩擦进给,有效提高伺服系统的稳态及其动态性能,考虑EELSM系统运行中受到不确定性扰动的问题提出自抗扰控制(ADRC)策略。根据EELSM的特殊结构和工作机理,推导EELSM系统的数学模型,包括励磁回路的电压方程、磁悬浮力方程和运动方程。设计三阶非线性自抗扰控制器(NLADRC),将悬浮方向上的外界扰动作为系统的“总扰动”,对总扰动进行估计和补偿,可以有效提高系统抗扰能力以及跟踪精度。由于NLADRC存在多参数的整定、以及物理意义不明确等问题,总结出非线性函数参数整定的规律。最后,建立ADRC系统的仿真模型。仿真结果表明,通过与PI控制器对比,采用ADRC的EELSM伺服系统具有良好的动态性能,并且能有效抑制扰动。     

基于改进型磁链观测器直流励磁同步电机控制

定子磁链的准确观测和有效控制对提高直流励磁同步电机直接转矩控制系统的性能有着重要的意义,针对纯积分电压模型存在观测磁链偏差问题,提出一种基于磁链幅值平方和修正方法的定子磁链观测器,并对该观测器进行详细的分析.同时将简化三电平空间矢量调制算法引入到直接转矩控制中,实现转矩、磁链误差的精确补偿,并在此基础上提出三电平功率变...     

电励磁同步电机全速段无位置传感器控制研究

电励磁同步电机具有调速范围宽、过载能力强和功率因数可调等优点,广泛应用于大功率传动领域,而无位置传感器控制技术是电励磁同步电机调速中重要部分。为此介绍了一种只采用IF控制方案,另一种采用IF控制和转速闭环控制组合式方案。动模平台的试验结果验证了这两种方案都能实现电励磁同步电机无位置传感器的变频启动与调速,但IF控制和转速闭环控制组合式的方案具有功率因数高和实用性强的优点,更能被用于高压大功率传动应用领域。     

最佳阻尼控制系统及同步电机的励磁性能指标

在无量纲时域中,把状态误差的广义二次型性能指标转换成结构参数（阻尼向量）的优化问题,从而得到一种稳定裕度大、振荡次数少、超调小、调节时间短的最佳参数系统－最佳阻尼控制系统。二阶系统的设计极为简单,三阶系统需采用伴随因子法设计、当应用于同步电机的励磁调节设计时,所得到的小信号性能充分满足国际标准的推荐要求。     

舰船多相永磁同步电机推进系统容错控制研究

根据综合矢量方法 ,提出了一种有效的容错控制方法 ,根据多相PMSM电力推进系统缺相故障后绕组的非对称分布的特点 ,提出了形成圆形磁场的各相定子电流的幅值和相位条件 ,并对容错控制的方法进行了仿真。     

基于MCRWPT的电励磁同步电机研究

基于磁耦合谐振式无线电能传输对电励磁同步电机(EESM)进行研究。针对EESM电刷集电环结构不可靠及需要维护的缺点,探索采用谐振式无线电能传输方式为转子提供励磁电能。通过对EESM建模、转子磁场定向控制方法的讨论,建立EESM控制系统模型。进行样机试验,对EESM磁耦合谐振式无线励磁方法及转子磁场定向控制进行了初步验证。     

无刷直流励磁同步电机启动控制策略研究

针对无刷直流励磁同步电机启动过程的特殊性,提出了一种新的高性能启动控制方法.在分析同步电机异步启动等效电路模型的基础上,建立了不同速度段矢量控制模型(异步启动和整步运行矢量控制模型),并提出了不同控制模型的平滑切换控制策略,实现整个启动和整步运行阶段的高性能矢量控制.实验结果表明上述控制策略具有有效性,并可实现无刷直流...     

基于PR调节器的电励磁同步电机系统仿真研究

在基于气隙磁场定向的电励磁同步电机矢量控制系统中,控制器多数采用PI调节器并且需要进行复杂的坐标变换,影响系统的动态和稳态性以及鲁棒性。分析了PR调节器的特点,并在电励磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种基于PR调节器的电励磁同步电机矢量控制方法,同时该系统还加入了电流预控环节并采用混合磁链观测器。理论分析和仿真结果表明:基于PR调节器的电励磁同步电机的矢量控制方法可以很好地实现电励磁同步电机的四象限运行,并能保持气隙磁链的恒定,表现出了较好的控制性能。     

电励磁同步电机全速域自适应模型预测控制

针对传统模型预测控制(MPC)单一权值系数存在的局部最优问题,提出一种全速域自适应模型预测控制(FSA-MPC)方法。该方法采取离线初选和在线优化两个步骤完成权值系数配置,保证了MPC中滚动优化的控制品质。首先,建立电励磁同步电机的离散预测模型,并以加权求和的形式配置价值函数;其次,分析不同权值系数对各项优化目标的影响,统计得出了一个理想最优权值系数覆盖区域;最后,考虑到离线穷举法配置权值系数的不完备性,引入在线自适应机制进行在线修正。基于55k W样机验证了全速区域范围内FSA-MPC的可行性,并与传统MPC进行了对比分析,结果表明FSA-MPC可在全速域范围内保持优异的控制效果。     

直流励磁凸极同步电机饱和分析及其矢量控制

随着负载电流的增大,电机的磁路会进入饱和状态,传统的线性电流模型无法准确辨识电机磁链,因此凸极同步电机磁链观测模型中必须考虑饱和效应的影响。针对凸极同步电机转子结构不对称,通过实验得到的d轴饱和曲线无法完整表述电机的饱和效应,本文采用了一种q轴折算思想,将凸极同步电机转化为隐极同步电机,同时引入稳态饱和电感、动态饱和电感及交叉饱和电感。并在此基础上提出了考虑磁场饱和效应的凸极同步电机混合气隙磁链观测模型及其矢量控制策略。仿真和实验结果表明所提直流励磁凸极同步电机矢量控制解决方案具有优良的控制性能,以及很高的理论与应用价值。     

永磁同步电机传感器故障诊断及容错控制

针对三相永磁同步电机驱动系统中的位置/速度传感器和电流传感器开路故障问题,提出基于滑模观测器的故障检测与系统容错方法。通过建立系统的滑模观测器模型,获得系统输出电流与速度信号的预测值,利用预测值与系统实际输出值的残差分析并检测系统的传感器故障,在故障被检测的情况下,针对电流传感器,提出了一种V/f控制算法以实现故障情况下系统的平滑切换;针对位置/速度传感器,提出一种反电动势直接计算法以实现故障情况下系统的平滑切换,实验结果表明:所提出的算法能够在线检测故障并实现故障前后系统平滑切换与容错控制。     

永磁同步电机驱动系统逆变器容错重构控制

针对永磁同步电机(PMSM)驱动系统在逆变器故障状态下的容错控制,讨论了容错逆变器的拓扑结构,分析了六开关三相逆变器和四开关三相逆变器驱动系统输出电压空间矢量及其对系统性能的影响。研制了一个基于常规六开关逆变器的容错辅助控制电路,实现了容错逆变器在故障下的重构。针对PMSM直接转矩控制系统的实验研究,验证了容错辅助控制电路设计的正确性,证明采用容错逆变器可实现驱动系统的不间断运行。     

混合励磁同步电机驱动系统弱磁控制

针对混合励磁同步电机低速大转矩及宽调速的特点,提出一种基于空间电压矢量算法的弱磁调速控制方法.该控制方法在速度分区控制的基础上,在高速区,采用保持q轴反电势不变的铜耗最小控制策略,对电枢电流与励磁电流进行优化配置.搭建该电机驱动系统的仿真模型,对无电流弱磁、励磁电流弱磁、d轴电流与励磁电流共同弱磁3种不同电流控制模式下的调速效果进行分析;构建该电机驱动控制系统的实验平台,通过实验得到该电机的启动电流波形与稳态电流波形,对所提出的算法进行验证.仿真和实验结果表明,在铜耗最小控制条件下,采用d轴电流与励磁电流共同弱磁的混合励磁同步电机驱动系统比单纯采用励磁电流弱磁或无电流弱磁的驱动系统具有更宽的调速范围.