双闭环调速系统中的振荡消除方法

双闭环调速系统是由速度外环和电流内环组成的,既可以是直流调速系统,也可以是交流调速系统.其原理如图1所示,图中Ug是速度给定电压,Ufn是速度反馈电压,Ufi是电流反馈信号,ST和LT分别是速度调节器和电流调节器,它们都是比例加积分调节器.     

基于增量式PI算法的V-M双闭环调速系统

提出了一种基于增量式比例积分(PI)算法的晶闸管-电动机(V-M)双闭环调速系统的设计与实现方法,该调速系统的主电路采用晶闸管智能控制模块进行设计,双闭环数字PI调节器采用增量式PI算法进行设计。详细分析了该调速系统主电路和双闭环数字PI调节器的设计原理,以及直流电动机电枢电流和转速采样电路、控制信号接口电路、键盘输入与LCD显示电路的设计方法。通过对比分析在不同的比例系数和积分系数时直流电动机满载运行的转速波形,验证了该调速系统的跟随特性完全满足PI参数整定规律,其设计与实现方法可推广到工业应用领域。     

KGSF11系列可控硅直流传动系统常见故障及排除

KGSF11系列可控硅直流传动设备是由北京整流器厂生产，专供生产机械的直流电动机调速用。该系列设备主电路采用三相半控桥对直流电动机电枢供电，并引人电压负反馈，电流正反馈，电流截止反馈，RC微分负反馈等组成自动稳速的无级调速系统。由于该系列设备性能良好，能满足一般生产机械对调速的要求。由于该系统为离散元件组成，调节点多，受环境的影响大，如使用、维护不当，运行中会出现较多故障。常见故障有：启动时过电流、电动机过载、电动机转速突然上升甚至飞车、加负载后电动机速度下降、电动机电刷火花大、系统振荡、系统报警等。     

无刷直流电动机的双闭环调速系统的设计与仿真

详细设计了两个PI调节器:转速PI调节器和电流PI调节器。在Matlab/Simulink中对无刷直流电动机的双闭环调速系统进行了仿真,包括:空载起动的转速波形和电流波形、t=3s时突加负载的转速波形和电流波形。仿真结果验证了该系统能平稳运行且具有较好的静、动态特性。     

基于DSP的无刷直流电动机控制方法研究

提出一种基于DSP的全数字无刷直流电动机驱动控制器研制方案.系统采用外环速度环、内环电流环双闭环控制系统,速度调节器和电流调节器采用PI控制.对于无刷直流电动机固有的低速时换相转矩脉动问题,从工程应用角度出发,考虑到电流调节带来的误差,换相方法上摒弃了利用霍尔元件边沿触发检测方案,采用了定时扫描转子位置的方法,提高了电机的动态响应速度和低速时动态性能,同时解决了无刷直流电动机起动问题.速度检测采取M/T法,拓宽了调速范围.理论和实验证明所提出的控制方法可靠,实用性强.     

阻抗不匹配引起的逆变器-IPMSM系统直流侧振荡抑制方法对比

随着逆变器-内置式永磁同步电机(IPMS M)系统输出功率的增加,其输入阻抗与直流供电端LC滤波环节输出阻抗不再匹配,引发逆变器直流侧电压、电流振荡。针对IPMSM,推导了逆变器-电机系统采样双电流调节器控制时的输入导纳模型,用于系统稳定性分析。参考异步电机系统振荡抑制方法,根据IPMSM转矩公式,提出直轴电流补偿法和直轴电压补偿法两种振荡抑制办法。结合交轴电流补偿法、交轴电压补偿法思想,推导了分别加入四种振荡抑制方法后的逆变器-IPMSM系统输入阻抗,采用奈奎斯特判据,分析各振荡抑制方法的有效性。依据电机模型与控制系统模型,分析不同方法的优劣,提出电压补偿法优于电流补偿法、交轴补偿法优于直轴补偿法的观点。通过实验验证了各振荡抑制方法的有效性和交轴电压补偿法的优势。     

无传感器无刷直流电机变频调速系统设计与实现

为了获取无传感器无刷直流电动机转子准确位置信号,采用反电势法来估算电机转子位置。针对电机起动时反电势比较小,难以通过反电势法来检测转子位置的情况,提出预定位法和变频升压相结合的电机软起动方法,设计了一套完善的速度、电流的双闭环控制无传感器无刷直流电动机调速系统。详细讨论了在去掉位置传感器的情况下无刷直流电机如何换相以及速度的提取问题,并且进行了相应的系统硬件、软件设计。实验结果验证了所设计系统的调速性能及位置检测信号的准确性。     

基于功率因数闭环控制的异步电动机软起动器研究

异步电动机起动电流过大将对电网造成很大的冲击.在分析异步电动机功率因数角特性的基础上,以功率因数角作为系统的反馈量进行闭环控制,避免了在起动过程中由于电机端口输入电压的变化引起的电磁转矩振荡及电流振荡,保障了电机电压按预期的规律进行调节.实验结果证明了该方法的有效性.     

无刷直流电动机的无速度传感器数字控制系统设计

设计了一种无刷直流电动机BLDCM(BrushLess DC Motor)无速度传感器变频调速系统.以数字信号处理器DSP(Digital Signal Processor)为数字控制器、智能功率模块IPM(Intelligent PowerModule)为功率逆变器组成硬件系统,采用反电势过零检测法进行电子换向,实现了BLDCM的无速度传感器转速跟踪.介绍了功率驱动主电路,交、直流变换部分采用单相桥式不控整流电路,以提高逆变电路所需的直流电压.通过检测关断相的反电势过零点来获得转子的位置信号,以控制绕组电流的切换,驱动电动机运转.论述了转速与电流反馈信号的检测.使用T法测转速;采用霍尔电流传感器检测直流侧母线电流;系统中转速和电流均由PID控制器进行调节.控制系统软件由主程序和中断程序组成,给出了系统软件的流程图.实验结果表明,系统调速性能良好.     

论单闭环直流调速系统

在对调速性能有较高要求的领域常利用直流电动机作动力 ,但直流电动机开环系统稳态性能不能满足要求 ,可利用速度负反馈提高稳态精度 ,而采用比例调节器的负反馈调速系统仍是有静差的 ,为了消除系统的静差 ,可用积分调节器代替比例调节器。     

直流微电网高频振荡稳定问题的降阶建模及分析

为从等效电路角度揭示直流微电网高频振荡稳定机理,建立了直流微电网降阶电路模型.将直流电压控制单元降阶成等效电阻、电感串联电路模型,其中将下垂控制、直流电压控制及电流内环控制环节对系统高频稳定性的影响转化为可量化的等效电阻、等效电感.进一步结合采用等效电阻、电容并联电路的恒功率负荷模型,得到直流微电网全系统降阶电路模型,在此基础上提出了直流微电网高频振荡稳定性判据.并基于所提降阶模型,分析了直流电压控制单元详细控制参数对等效电阻、等效电感以及稳定性判据的影响,从等效电路的角度揭示了直流微电网发生高频振荡失稳的原因.最后,在PSCAD/EMTDC软件中对所提降阶模型进行了仿真验证.     

Filter‐based perturbation control of low‐frequency oscillation in voltage‐mode H‐bridge DC–AC inverter

This paper presents a new additional perturbation control method for suppressing low‐frequency oscillation in voltage‐mode H‐bridge DC–AC inverter. The stability boundary of the H‐bridge inverter is investigated from its small‐signal averaged model. High input voltage and light load would cause low‐frequency oscillation in this system. To this end, a filter‐based perturbation control (FBPC) is proposed for eliminating this oscillation, by using an analog filter to extract the unexpected signal and applying it to the control loop. Theoretical results show a larger stability range of the controlled system with the proposed FBPC. The simulation and experiment results show that the proposed controller can control the low‐frequency oscillation in H‐bridge DC–AC inverter well. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

MTPA控制下逆变器-IPMSM系统直流侧电压稳定性研究

在电机闭环控制系统中,由于转矩的快速跟随,可将逆变器-电机负载当做恒功率负载。恒功率负载的负阻抗特性使得牵引传动系统阻尼较小,从而引发直流侧电压和电流的振荡。通过深入分析牵引变流器模型、内置式永磁同步电机数学模型以及控制系统的数学模型,从机理上阐述了恒功率负载引发的牵引传动系统直流侧振荡产生的原因;进而通过小信号分析法,推导了最大转矩电流比控制下,逆变器-内置式永磁同步电机系统的导纳模型。在该导纳模型的基础上,通过频域下的伯德图以及奈奎斯特稳定性判据,分析了直流侧LC参数、电机电感参数、定子电阻参数以及功率对系统稳定性的影响,发现了各参数对稳定性的影响规律以及电机运行过程中的稳定性变化过程。基于该文的理论分析,实现了一种主动阻尼补偿方式,并通过仿真和实验验证了该补偿方式能有效增大系统阻尼,提升系统的稳定性。     

地铁牵引系统的稳定性提升控制

在地铁牵引传动系统研制及试验中,发现了逆变器交直流侧电压/电流振荡这一不稳定现象.为研究主电路参数与系统稳定性之间的关系,建立牵引系统在额定点处的小信号等效电路模型,得到了保证系统稳定的关系式.为抑制交直流振荡、提升系统稳定性,在传统牵引电机磁场定向矢量控制的基础上,增加了振荡抑制和时延补偿两个环节:前者通过主动提高直流侧系统阻尼以抑制振荡,后者则通过对转子磁链位置实时校正和d-q轴电流的完全解耦实现广义的时延补偿,二者均采用根轨迹法进行系统稳定性的分析与验证.最后在广州地铁1号线进行了装车试验,采用稳定性提升控制策略前/后的试验波形对比验证了其有效性.     

交直流配电网小信号模型和直流侧低频振荡分析

交直流配电网发展迅猛、应用广泛,其稳定性是行业关注的焦点。文中针对某交直流配电网工程调试阶段出现的直流侧低频振荡现象,开展稳定性分析。文中首先在小信号建模基础上,采用特征值分析方法,分析电网强度、功率水平、控制参数3种因素对低频振荡的影响。随后,文中提出改变控制器参数和增加附加控制器的振荡抑制措施。理论和仿真分析表明:弱电网会影响电压源型变换器(VSC)的稳定性;375 V直流侧功率增大至超过额定功率时会发生低频振荡;Buck变换器电流内环比例积分(PI)控制器积分系数不影响系统的稳定性,但影响振荡发生后的振荡频率,电压外环PI控制器比例系数过小或积分系数过大会造成系统不稳定;改变Buck变换器电压外环PI控制器参数和增加附加控制器可有效抑制低频振荡。文中针对实际交直流配电网振荡影响因素的理论及仿真分析,对其他交直流配电网工程调试及运行分析具有借鉴意义。     

LCC-MMC型混合直流送端交流系统故障时直流电流的暂态过程解析

电网换相换流器和模块化多电平换流器(LCC-MMC)型混合直流输电解决了传统直流受端的换相失败问题,目前葛洲坝—上海直流系统正在进行受端柔性直流化改造的方案论证,而焦点在于送端交流系统故障引起直流电流快速下降的故障穿越问题。为此,首先根据送端交流系统故障时的系统等值电路得到其拉氏运算电路,基于回路电流法通过拉氏反变换求得直流电流的暂态过程,并分析了暂态电流的衰减分量及振荡分量。在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立了葛洲坝—上海直流的电磁暂态仿真模型,仿真结果验证了分析的正确性。进一步地,忽略暂态电流的振荡分量,得到了直流电流及其过零时间的近似解析表达式。最后,利用解析表达式分析了交流电压跌落程度、平波电抗器和控制策略对直流电流过零时间的影响。所提方法可为LCC-MMC型混合直流输电的送端交流系统保护定值整定及平波电抗器参数的选取提供依据。     

电励磁双凸极发电机的双输出电压调节技术

提出了一种电励磁双凸极发电机高、低压直流双输出稳压技术：通过对励磁绕组电流进行PWM控制稳定28.5 V低压输出;高压直流输出经过高、低压绕组磁场间的耦合粗调后,经过双Boost变换器进行稳定升压至360 V直流。该文阐述了低压电压调节器与高压直流输出调节器--双Boost变换器的工作原理,分析了电流换相、负载和电机转速对高压输出调节的影响,确立了双Boost变换器开关频率的选取依据。研制的双输出发电系统验证了方案的可行性与理论分析的正确性。     

电网电压骤升情况下双馈变流器控制策略研究

风电场电网电压跌落恢复过程中若无功过剩、负载突然切除以及风电场35 kV非有效接地系统因单相接地故障引发谐振过电压,电网电压面临升高风险。由于双馈型风力发电机定子与电网相连,电网电压骤升时其暂态过程会造成定转子电压电流冲击和电机转矩振荡。为实现机组高电压穿越,针对电网电压骤升期间变流器不脱网的保护,拓扑上增加了直流Chopper电路,制定了一套穿越期间的脉冲管理逻辑。从变流器模型最大输出电压出发,提出了网侧无功优先的控制策略。转子侧变流器引进转子附加阻尼控制,加快直流磁链衰减,避免直流Chopper频繁动作,减轻机组转矩振荡过程。通过Simulink建立主回路模型,在控制程序嵌入Simulink作为控制器的方式进行混合仿真,更加逼近现场环境。结果验证了所提策略与保护方案的有效性和可行性,同时也验证了程序代码的正确性。     

动态IPT系统后级稳压器的小信号模型修正和改进控制策略

针对单轨动态无线供电系统,在考虑整流桥前的电流断续及副边谐振电路寄生参数的影响下,分析了整流电压与负载的关系,指出因负载变化导致的整流电压大范围波动给后级稳压器的建模和闭环参数设计带来了挑战。为使后级稳压器小信号模型描述得更为准确,考虑了副边谐振电路的影响,引入幅值/频率修正系数,对后级稳压器小信号模型的低频段增益和中频段谐振峰频率进行了修正。在此基础上,为进一步提高系统的变负载动态响应能力,提出加入整流电压前馈环节。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性和所提方案的有效性。