永磁同步电机高速带速重投冲击抑制研究

本文针对永磁同步电机高速运行区间带速重投过程中存在较大电流冲击的问题,从电机稳定性条件和脉冲构成两个方面阐述了引起电流冲击的根本原因,提出了通过d轴电流预给定和优化电压脉冲构成的方法,从理论上分析该方法的可行性和实现方式,并通过实验验证,证明了该方法的有效性。实验表明,本文提出的永磁同步电机高速下带速重投电流冲击抑制方法,可以有效的减小带速重投过程中的电流冲击,使电机快速进入稳定工作区域,并且易于实现,符合实际应用要求。     

异步电机无速度传感器带速重投策略

在异步电机转速自适应全阶观测器无速度传感器控制方法的基础上,提出了一种基于波波夫稳定性理论的带速重投策略。该策略能够反映出转速估计值与实际值之间的误差关系,并通过自中心向两侧检索的方法使得转速估计值快速地向实际值收敛。采用了一种预励磁方案来达到减小带速重投过程中电流冲击的目的。仿真结果证明了所提策略的准确性和有效性。     

永磁同步电机无位置传感器带速重投研究

带速重投是轨道牵引永磁同步电机无位置传感器控制系统的关键技术。当永磁同步电机运行在一定转速下,通过将三相逆变器所有下桥臂短路,根据短路电流可以获取电机的转速及转子位置信息。在此基础上,提出了一种带速重投时短路时间的选取方法,提高了电机在不同转速下转子位置估算的准确性,并分析了忽略电机电阻压降计算短路时交直轴电流响应对估计结果准确性的影响,实验结果验证了上述方法的有效性。     

PMSM断电-重投时的冲击电流研究

当原有机车牵引用的感应电机利用永磁同步电机代替时,由于永磁同步电机在经过分相绝缘子时永磁体的存在会产生高的反电动势使断电后重投瞬间出现不可控冲击电流。针对该问题在永磁同步电机三相瞬态数学模型的基础上,对其瞬态冲击电流产生原因进行了分析研究,该分析过程主要是建立在带谐波的PWM调制波的基础之上。根据分析结果,对重投时的控制条件和控制方法进行了探讨性研究,如对给定转速进行了一定的限制,对逆变器重投瞬间的电压幅值和相位进行了一定的控制,利用滑模控制的强鲁棒性和抗干扰性代替了PID控制。最后,设计了一种使重投瞬间冲击最小的滑模控制系统。经实验和仿真对比分析,验证了瞬态冲击产生机理分析的有效性及设计的控制系统在抑制断电-重投瞬间电流冲击强度的积极作用。     

双三相异步电机不对称运行的研究

采用空间矢量解耦的方法将定子缺相的双三相异步电机在静止坐标系d-q子空间中等效为一个不对称的两相电机,借助于进一步的等效转换,得到在旋转同步坐标系d-q子空间中的对称两相电机.再用转子磁场定向矢量控制的方法建立电机的数学模型,讨论为保持定子的圆形旋转磁势而采用定子电流矢量调制的方法,最后进行仿真验证.     

基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链观测器

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器，获得直接转矩控制中需要的电机磁链信息，设计了一种基于扩展卡尔曼滤波器的永磁同步电机转速和磁链估算方法。选取定子固定坐标系下定子磁链、电机转速和转子位置为状态变量，电压和电流作为输入、输出量，建立估算定子磁链、电机转速和转子位置的EKF滤波器系统。采用空间矢量调制的直接转矩控制策略，有效减小了直接转矩控制方法的转矩脉动，并保持了功率器件恒定的开关频率。实验结果表明EKF准确地观测了电机转速和磁链，所构建的无速度传感器DTC控制系统具有良好的转速和转矩控制性能。     

基于死区补偿的磁通切换永磁电机定子磁场定向控制

磁通切换永磁电机具有功率密度高、效率高、反电动势正弦的优点,在推导其数学模型的基础上,采用电压空间矢量调制方法,对该电机的定子磁场定向控制策略进行了分析与研究。另外,由于空间矢量调制的死区效应严重影响电机输出电流的质量,进而影响到电机的转速与转矩输出特性,采用预测电流控制方法对死区进行补偿。通过半实物仿真平台dSPACE实现了定子磁场定向控制算法,并在一台2kW磁通切换永磁电机驱动系统上验证了所提控制方法的有效性。该控制算法对其他定子永磁型电机的控制系统设计具有一定的借鉴作用。     

基于定子电流的模型参考自适应感应电机转速估计

为改善无速度传感器感应电机矢量控制系统的低速性能,提出一种基于同步坐标系下定子电流的模型参考自适应感应电机转速估计方法。该方法以感应电机本身为参考模型,电机定子模型与转子磁链电流模型组合作为可调模型进行电机转速估计。将电流模型由静止坐标系变换到同步旋转坐标系以解决在低速情况下系统的交流信号受噪声影响严重,信号测量、滤波、计算和控制困难的问题。在定子模型中增加一个增益为实常数的补偿环节以克服转子电阻变化对磁链观测的影响。仿真分析结果表明同步坐标系下的模型参考自适应方法在低速估计性能方面更具优势,可获得较好的低速估计精度,具有良好的动态和稳态性能,且对电机参数变化具有较强的鲁棒性。     

非正交坐标系下双三相感应电机SVPWM控制策略

针对传统双三相电机空间矢量脉冲宽度调制( space vector pulse width modulation,SVPWM)算法中含有大量的三角函数和求根运算,且电机定子电流谐波含量大的问题。结合双三相电机的矢量分类技术,在120°的非正交坐标系下提出了一种双三相感应电机的空间矢量脉冲宽度调制算法。判断三相给定电压信号的最大值和最小值,通过总结规律,可直接求得各相开关的切换时刻,无须进行扇区和基本电压矢量作用时间的计算。对仿真和实验结果的分析表明,与传统双三相SVPWM算法相比,所提出的双三相感应电机SVPWM算法可以有效抑制电机定子电流谐波的同时,大大缩短算法执行时间。定子电流谐波的抑制可提高电机控制性能,算法执行时间的缩短将为处理器节约资源。     

永磁同步电机无速度传感器及带速重投控制

永磁同步电机(PMSM)具有功率和转矩密度高等特点,已广泛应用于大功率、重负载等变频驱动领域,其中无速度传感器矢量控制和带速重投控制技术为重要部分.为此介绍一种基于反电动势锁相环控制的转子位置和转速估算方法及定子电压前馈控制策略,实现了PMSM无速度传感器矢量控制及带速重投控制.实验结果验证了该估算方法和控制策略的正确...     

基于变结构控制的无传感器交流伺服系统研究

为了取消永磁同步电机控制中的机械传感器,获得矢量控制中需要的电机转速和位置信息,设计了一种基于变结构控制的永磁同步电机转速和转子位置估算方法。选取定子固定坐标系下定子电流及电机感应电动势为状态变量,定子电压和电流作为输入、输出量,建立估算电机转速和转子位置的自适应滑模观测器系统。通过观测电机感应电动势来估计电机转子位置和转速,并结合扩展的卡尔曼滤波对电机感应电动势进行滤波。实验结果表明带有扩展的卡尔曼滤波的滑模观测器具有良好的动态性能,对被控对象的参数变化和扰动有很强的鲁棒性。     

定子双馈电双凸极电机SVPWM控制建模与仿真

文章分析并建立了定子双馈电双凸极(SDFDS)电机在d、q旋转坐标系下的数学模型。依据空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理,SDFDS电机调速系统的电流环采用空间矢量脉宽调制方式以提高SDFDS电机的电枢电流的控制性能。并基于Matlab/Simulink建立了SDFDS电机调速系统的SVPWM控制系统仿真模型。仿真结果表明,采用SVPWM控制的SDFDS电机调速系统电枢电流谐波明显减小,电机转矩脉动降低,电机转速控制性能良好,验证了整个SDFDS电机SVPWM控制系统的正确性和有效性。     

大惯量负载永磁同步电机断电-寻优重投控制系统

针对大惯量负载永磁同步电机断电-重投时存在大的电流和转矩冲击问题,设计了一种闭环的断电-重投瞬间最小冲击寻优重投的综合控制系统。从瞬态出发,将电机涡流等内部瞬变参数等效为阻尼绕组进行分析,对原有隐极永磁同步电机模型进行了改进。在新的数学模型的基础上,分析了重投瞬间冲击产生的原因和给定转速对控制电流和转矩冲击的影响;根据分析结果,对闭环控制中的给定转速进行一定的要求,同时设计了一个电压模拟控制器和寻优控制器;最后经过实验和仿真对比,说明了分析的有效性和设计的寻优控制系统在减小冲击方面的积极作用。     

高压变频器失电跨越功能的研究实现

提出一种高压变频器瞬时停电再启动方案,该方案通过变频器对暂时停电的电机外加电压来估算电机定子电流的转矩分量以及励磁分量的大小获得电机停机后的剩余转速,准确地确定再启动时变频器的输出频率,有效地降低了频率恢复时的电流冲击,实现变频器带负荷再启动,并通过现场工况试验,验证该方法的可行性、实用性。     

基于TSMC永磁方波电机转矩脉动抑制的研究

针对电机换相时转矩脉动过大的问题,提出一种新颖的基于双级矩阵变换器的永磁方波电动机的拓扑结构,在该拓扑结构上采用电流和转速的双闭环控制,通过检测定子端电压来确定续流时间,改进了续流时期 PWM调制策略,所提出PWM调制策略无论在低速还是高速,都能准确确定电机续流时间,快速抑制转矩脉动,实现对永磁方波电动机的交-交直接控制,该控制策略使得输入功率因数接近1,同时能够实现能量双向流动。通过 MATLAB 仿真结果表明电机输出电流接近矩形波,换向转矩脉动得到很好的抑制,转速跟踪准确,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

牵引电动机无速度传感器及带速度重投控制

研究了无速度传感器控制技术在大功率电力牵引传动系统中应用问题。在异步电动机Luenberger观测器模型基础上推导出速度自适应辨识算法,针对无速度传感器控制在电力牵引中应用的难题——控制系统的带速度重投,提出了一种初始转速自优化搜索算法,可以在很小的电流、转矩冲击下完成重投励磁过程。实验结果表明该无速度传感器控制系统具有非常高的转矩动态调节性能,可以在极低的定子频率下稳定运行,达到工程化应用的要求。     

基于自适应零电压矢量双脉冲法的永磁同步电机带速重投策略

在某些特殊应用场合，永磁同步电机运行过程中可能发生断电，需要其在旋转状态下重新启动，即带速重投，准确的初始位置/转速观测是带速重投的基础。针对传统零电压矢量脉冲法在高转速下初始位置/转速观测时脉冲宽度和脉冲间隔无法自动调节的问题，研究零电压矢量脉宽和脉冲间隔自适应调节策略。通过比较实时监测的短路电流矢量幅值与所设置的临界值，进行零电压矢量脉冲宽度自适应调节；根据零电压矢量单脉冲法的转速预估结果，实现脉冲间隔自适应调节。实验结果表明，所研究的自适应零电压矢量双脉冲法能够针对不同的初始转速自适应确定合适的脉宽和脉冲间隔，有利于提高高转速下初始位置/转速观测和带速重投性能。     

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.     

变极多速电动机的变频调速

一、变极多速电动机的主要特点 1.变极电动机的多速原理 众所周知,三相交流异步电动机的转速n由下式决定: 式中 n_0——电动机的同步转速,r/min; f——通入定子绕组的电流频率,Hz; p——定子磁场的磁极对数; s——转差率。     

一种基于MRAS的异步电机速度辨识方法

本文提出了一种在静止坐标系下实现的模型参考自适应系统,以辨识异步电机的转速.该方法的参考模型和可调模型分别由电机定子侧和转子侧的方程构成.参考模型中不含定子电阻,并且避免了纯积分运算,因而在宽速度范围内具有较好的鲁棒性.可调模型包含电机转速的信息和一个电流模型转子磁链观测器.当电机转速的估计值收敛于转速的真实值时,观测的转子磁链也收敛于其真实值,可将其用于直接磁场定向控制中.另外,为避免对定子电流的纯微分,本文应用微分跟踪器以提取高质量的微分信号.数值仿真和实验结果验证了该方法的有效性.