基于损耗模型的感应电机效率优化控制研究

从感应电机的定、转子铁耗出发,建立了考虑铁损的感应电机d-q轴数学模型及其等效电路图,并通过研究电动机损耗与定子电流励磁分量的关系,提出了基于损耗模型的感应电机效率优化控制策略。并通过仿真对该策略与传统U/f恒定控制进行了比较分析,对最大效率控制产生的功率因数变化及分布规律进行了研究,结果表明,采用效率最优控制策略后,控制器的效率明显提高,电机的高效运行区域明显增大。     

感应电机最大效率控制规律研究

从静止坐标系下感应电机等效电路出发,在研究磁链定向下感应电机损耗模型的基础上,对电机最大效率控制进行了仿真研究,详细研究了最大效率控制策略下的电机各个参量和各种损耗的变化及关系,并且与不考虑效率情况下的控制方式进行了比较。对仿真结果进行了分析,结果表明文中控制策略能够使感应电机运行效率明显提高。     

感应电机准无差拍模型预测电流控制策略

针对中点箝位型三电平逆变器驱动的感应电机模型预测电流控制,为了缩短其在线优化耗时、提高控制性能,提出了一种感应电机准无差拍模型预测电流控制策略。建立感应电机数学模型,对电流未来值进行预测。利用无差拍原理求出给定电压,选取给定电压所在小扇区的电压矢量,建立目标函数进行滚动优化,选取最优电压矢量对应的开关状态作为逆变器未来输出状态。同时引入全阶闭环磁链观测嚣,提高磁链观测的准确度;进行系统延时补偿,提高电机控制性能。仿真和实验结果表明,基于此种控制策略的调速系统,计算耗时小,转矩和电流动静态性能优良。     

感应电机无差拍模型预测转矩控制研究

传统模型预测控制（MPC）在三相两电平逆变器驱动感应电机系统中需对所有电压矢量进行滚动优化预测,计算成本高,实施难度大。为此,提出一种无差拍（DB）MPC,将滚动优化预测电压矢量从8个减少到3个。通过求解DB电压矢量和对DB扇区的划分,根据空间电压矢量位置确定扇区,只将扇区内矢量进行单步滚动优化预测,输出相对应的最优开关状态。仿真结果表明:DB预测转矩控制在减轻系统计算负担情况下,达到与传统MPC几乎相同的稳态跟踪性能。     

感应电机模型预测磁链控制

模型预测控制(model predictive control,MPC)具有原理简单、多变量控制和容易处理非线性约束等优点,是近年来在电力电子与电力传动领域受到广泛关注和研究的一种控制方法。MPC一般基于最小化目标函数的原则来实现系统的优化控制,但当目标函数中控制变量的量纲不一致时,需要设计相应的权重系数来实现对多个变量的同时控制。以感应电机的磁链和转矩控制为例,由于目前尚缺乏通用的理论设计方法来确定磁链和转矩的权重系数,为保证调速系统在不同的运行点具有良好的动静态性能,在实际应用中需要通过大量的仿真或实验来确定权重系数的大小。为此,提出一种适用于感应电机控制的改进MPC。通过深入推导磁链和转矩之间的解析关系,将定子磁链幅值和电磁转矩的同时控制转换为等效的定子磁链矢量的控制,从而消除了传统方法中繁琐的权重设计,而且算法简单,容易实现。此外,文中还对数字控制延迟进行了补偿,并且采用预励磁的方法来增大起动转矩,并减小起动电流。最后,在两电平逆变器感应电机平台上进行了仿真和实验,结果表明所提方法在很宽的速度范围内都有良好的性能。     

考虑铁损的感应电机直接转矩控制的效率优化

建立了考虑铁损时的感应电机数学模型,在分析电机损耗和定子磁链的关系的基础上,提出了一种通过优化定子磁链实现感应电机直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制策略。研究了不同负载转矩和转速条件下电机损耗与定子磁链之间关系,推导出电机损耗与负载转矩和定子磁链的表达式,进而确定了损耗极小时的最优定子磁链幅值。仿真结果表明该策略能明显降低感应电机直接转矩控制系统的功率损耗,提高运行效率。     

感应电机模型预测转矩控制优化控制研究

建立了感应电机模型预测转矩控制(MPTC)系统、模型预测转矩无差拍控制系统(MPTC-DB)和转矩无差拍模型预测控制(DB-MPTC)系统仿真模型,并对三种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:与MPTC相比,MPTC-DB可减小转矩脉动均方根误差(RMSE)26.92%;与MPTC-DB相比,DB-MPTC可减小转矩脉动(RMSE)66.93%,减小磁链脉动(RMSE)43.37%,控制性能最优。     

动态边端效应下直线感应电机最小损耗控制

针对当前直线电机应用中提升效率的需求和其效率优化策略中损耗模型准确性和复杂度难以取舍的问题, 对直线感应电机提出了一种考虑动态边端效应和漏感影响,同时复杂度适中的新型最小损耗策略。通过计算最优磁 链,重新平衡 ｄ－ｑ轴电流。文章首先基于改进的双三相直线感应电机数学模型推导出一种新型稳态损耗模型,并 由此模型设计出完整的最小损耗控制策略。对于 ３ｋＷ短初级六相直线感应电机,仿真验证此策略较传统策略,在 ０.２ｐ.ｕ.轻载、５ｍ／ｓ时减少约 ２５０Ｗ（４８％）损耗,同时推力波动显著减小。最后全面对比了各种工况下此处新策略 的损耗降低效果。     

基于神经网络的感应电机模型参考自适应速度控制研究

根据感应电机矢量变换控制原理，提出了一种基于人工神经网络速度控制器的感应电机矢量控制系统。为了提高系统的鲁棒性，采用了在线辨识技术，对参数的变化实时补偿。计算机仿真表明，这种基于多个神经网络控制环节组成的感应电机矢量控制系统具有良好的性能。     

效率最优的感应电机无差拍直接转矩控制

提出了一种感应电机无差拍直接转矩控制系统的效率最优控制方法.在定子磁链定向坐标系中,以定子磁链和转子磁链为状态变量,导出了空间矢量无差拍直接转矩控制的电压控制律.分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,给出了电机稳态运行时效率最优的定子磁链幅值计算公式,实现了感应电机无差拍直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制.实验结果表明,给出的优化控制策略,在保持无差拍直接转矩控制快速动态响应特性的同时,电机轻载运行效率得到显著提高.     

开绕组感应电机无权重系数预测转矩控制策略

为了提高开绕组感应电机(OEWIM)驱动系统的控制性能,设计了一种新颖的无权重系数预测转矩控制(PTC)策略.传统模型预测方案采用单一成本函数实现转矩控制、定子磁链控制和开关频率限制控制等多个控制目标,故存在权重系数整定繁琐且复杂的问题.而新方案将转矩和定子磁链控制目标糅合,并结合有限预测电压矢量的简单排序分析代替了单...     

感应电机基于转矩预测控制方法研究

针对感应电机直接转矩控制在低速时存在转矩脉动大的缺点,将广义预测控制算法应用于感应电机的直接转矩控制系统中。该算法直接作用于直接转矩控制中的转速控制,不依赖于电机的具体模型,通过系统辨识与参数估计获得算法模型,具有在线辨识、滚动优化和对模型的要求不高等优点。给出感应电机的广义预测控制的控制律,并对该方法进行仿真及实验研究。结果表明,所提出的广义预测控制算法有效地减小了直接转矩控制在低速时的转矩脉动,且具有较好的动态响应特性。     

定子开口槽感应电机空载损耗分析

论述感应电机空载损耗产生的原因,重点对电机的表面损耗和脉振损耗进行了分析,并对电机定子采用半闭口槽和开口槽两种情况下的转子表面损耗和脉振损耗增加倍数进行了计算。最后结合工程实践经验,对定子开口槽感应电机的设计提出了一些有益的建议。     

感应电机损耗测试与建模

该文针对感应电机损耗进行实验测试和2D有限元建模。首先搭建了感应电机损耗测试的实验平台,在三相正弦波驱动电机的情况下,测得电机空载时的风阻与摩擦损耗、铜损耗以及铁损耗。根据实验测试结果,建立了较精确的感应电机损耗2D有限元模型。在三相正弦波电源驱动负载电机和PWM波电源驱动空载/负载电机时,利用该有限元仿真模型和实验平台分别计算和测试了电机各种损耗。实验结果有效地证实了仿真模型的正确性。     

考虑铁损电阻变化的风电感应电机节能优化

风电机组通常工作在低风速环境,采用传统的恒定磁链控制方式,会使系统损耗增加,运行效率降低。针对鼠笼型感应发电机变速机组,建立了考虑铁损电阻变化的鼠笼型感应发电机的损耗模型,然后将其应用到矢量控制中,对转子磁链给定值进行优化设计,以实现发电机运行效率的最优化求解。最后,在350 kW的感应发电机系统上进行了仿真验证,仿真和试验结果表明,该损耗模型方法较传统方法具有较好的节能效果。     

电动汽车用感应电机最小损耗Hamilton控制

针对电动汽车电驱动系统的非线性特点,采用端口受控Hamilton系统理论研究了考虑铁损的电动汽车用感应电动机系统的最小损耗控制问题.首先,根据基于损耗模型的感应电机能量优化控制策略得到系统稳态时的优化结果,然后在这一稳态目标下,利用系统的互联和阻尼配置以及能量成形对考虑铁损的感应电机进行Hamilton控制,最后通过仿真实验,验证了在相同的稳态目标下,采用本文的控制算法可使得电机能量损耗明显降低,同时本文采用的控制策略与基于矢量控制的优化控制策略相比,具有收敛速度快、转速波动小等优点,为高性能要求的电动汽车电驱动系统高效运行提供了新的途径.     

考虑铁损的同步磁阻电机最小损耗控制策略

传统电机模型忽略了转子铁损影响,导致电机在高速运行状态下最大转矩电流比控制(MTPA)效果变差,因此提出了一种考虑转子铁心损耗的同步磁阻电机(SynRMs)模型以及相应基于模型的控制策略。提出的电机模型从能量的角度出发,将产生于铁心上的各类损耗统一等效为一个铁损电阻的发热损耗,兼具了建模的准确性及简洁性。在此基础上,通过对电机运行时产生总损耗进行更为精确的数学分析,提出了考虑铁损的同步磁阻电机最小损耗(ML)控制策略。通过控制输入电流合理分配使稳定运行状态下电机损耗保持在最低,有效提升了运行效率。此外,所提出控制策略可有效降低控制器的计算量。最后,通过仿真和实验结果验证了所提出控制策略的可行性及有效性。     

变工况下感应电机全速域效率优化控制研究

为了进一步降低感应电机在变工况运行条件下的电能损耗,提出了一种基于模型法的全速域节能运行控制策略。该策略在考虑漏感影响的损耗模型基础上,建立可控损耗受转速与电流影响的机理关系,并对感应电机在全速域范围运行的转速变化进行区域划分,利用库恩卡克条件确定在不同速度划分区域运行负载波动时的最优节能控制策略;在弱磁区利用电流轨迹图对励磁电流和转矩电流进行合理分配来提高感应电机最大转矩。仿真分析表明,所提出的节能控制策略能够有效提高感应电机的运行效率,并提高弱磁区的最大输出转矩,使系统达到最佳运行状态。     

基于滑模MRAS速度估计的感应电机无传感器控制

滑模模型参考自适应控制系统是基于传统的模型参考自适应控制思想，利用滑模控制器的良好特性而形成的一种新的控制方法。在矢量控制算法的基础上，结合感应电机这一非线性控制对象，设计了滑模MRAS速度观测器。该观测器具有传统的MRAS构架，将反馈机制采用滑模控制器代替，针对MRAS速度估计精度受定子阻抗影响的不足，设计了定子阻抗自整定算法，以达到快速响应对象参数和状态变化的目的，仿真结果表明：该控制系统运行平稳，具有良好的动、静态性能。     

感应电机变频调速系统的效率优化控制仿真研究

效率优化控制是通过控制磁通使电机的损耗下降、效率和功率因数提高。损耗模型控制根据电机模型建立最优效率控制规律,通过控制器体现这些控制规律达到节能控制的目的。采用直接转矩控制方式,该控制方式具有控制思想新颖、控制结构简单、转矩动态响应性能优良的特点。研究感应电机变频调速系统的效率优化方法具有重要意义,并通过仿真验证了所提方法的可行性与有效性。