同步电动机任意设定转速的无源性跟踪控制

建立了同步电动机基于E-L(Euler-Lagrange)方程的无源性控制数学模型,基于此模型,针对任意时变且未知的负载转矩,对任意设定的期望转速,通过设计负载转矩估计器和期望轨迹设计器,给出了同步电动机无源性转速跟踪控制器的一般设计方法.这种控制器无需转子阻尼绕组电流观测器,无需磁场定向.仿真证明这种控制器能很好地实现期望的跟踪控制目标,具有较好的跟踪控制效果.     

最小磁场存储能量条件下的感应电机定子磁通幅值效率优化

本文借鉴互联和阻尼分配的基于无源性控制器设计的基本思想和设计方法,依据最小磁场能量原则,设计了一种新的转矩跟踪效率优化控制器。由于只针对分解后得到的电气子系统进行最小磁场能量优化和转矩跟踪控制器设计,得到的定子磁通幅值优化律不受转子电阻的影响,因此具有更强的参数鲁棒性。且控制器不需要观测转子侧的系统状态变量,控制律是全局定义的,不存在发散奇点,能够跟踪快速变化的转矩和磁通给定,从而保证了系统的动静态性能。仿真实验结果证实该控制器在保证系统具有良好的动静态性能的同时,能有效地提高感应电机轻载时功率因数,并取得良好的节能效果。     

基于神经网络自适应PID的异步电动机定子磁场定向控制

针对异步电动机这一多变量、非线性、强耦合的控制对象, 提出了一种基于神经网络自适应PID控制器的异步电动机定子磁场定向解耦控制的新方法.采用定子磁场定向控制,以定子磁链作为反馈量,运用电流励磁分量解耦补偿环节,实现了定子磁场定向控制下电机转速与定子磁链间的解耦控制.同时为实现对异步电动机快速和精确控制,设计出用于异步电动机的神经网络自适应PID控制器,利用神经元的自学习功能在线调节连接权重,实现自适应控制.实验结果表明:这种方法具有控制性能不受电机转子参数的影响,以及快速的转速和转矩响应的特点.     

PMSG风力发电系统转速估计算法的研究

提出了一种无传感器直驱式永磁同步风力发电机控制系统的转子速度估算法。该算法可由简单的定子磁通方程推导,且只需检测定子电压和电流。定子磁通估算通过基于定子电压模型的可编程低通滤波器而设计,建立了基于递归最小二乘法的电机转速辨识模型,并将实时辨识的电机转速用于转子位置观测和转子磁场定向矢量控制。仿真结果表明,实现了最大功率跟踪控制,验证了控制算法的有效性和可行性。     

基于DSP的感应电机无速度传感器矢量控制

讨论了一种感应电机(IM)的新型无速度传感器矢量控制系统,重点阐述了基于PI自适应法的模型参考自适应转子磁通和速度观测器。其中,磁场估算器是一个由电机的开环电流模型和电压模型组成的全阶转子自适应磁场观测器,速度观测器的稳定性由Popov原理提供保证。在实际应用中,构造了一个直接转子磁场定向无速度传感器IM矢量控制系统,给出了基于TMS320F240型DSP芯片实现的数字化系统。实验结果表明,该系统具有良好的转矩转速特性,也验证了所提出的磁场和速度估计算法的正确性。     

自适应模糊PID控制的异步电机并联运行方法的研究

在单台电机磁场定向矢量控制模型的基础上,运用平均的方法,推导出一个逆变器控制两台电机的磁场定向控制模型.该数学模型在矢量控制思想的核心下,利用定子电流的q轴分量控制电机的平均电磁转矩,d轴分量控制平均转子磁通.由于PI控制在交流调试系统中的局限性,采用模糊控制方法对交流异步电机系统进行控制,给出自适应模糊PID设计过程...     

感应电动机双闭环无源性跟踪控制

针对感应电动机存在参数时变性、非线性耦合变量和转子电流不易测量等问题,从能量角度分析了感应电动机定子电流-转子磁链动态方程,建立感应电动机的Euler-Lagrange(EL)模型.基于无源性控制方法,以定子电流为状态变量,提出不需要转子电流观测器的改进控制算法,以转矩内环和转速外环,设计了感应电动机的双闭环无源性控制器;以控制期望值注入感应电动机EL模型,反推模型得到系统的控制量.通过与直接转矩控制方法的仿真结果比较,无源性控制器可使感应电动机转子磁链、转矩和转速快速跟踪给定值,鲁棒性好,系统易于实现,而且无源性控制律是全局稳定的控制算法,从而验证了无源性控制策略可行性和有效性.     

DTC和SFOC相结合的交流调速方法的研究

提出一种将直接转矩控制（DTC）与定子磁场定向控制（SFOC）相结合的电压调节方式，一方面采用定子磁场定向控制，将交流量转化成商流量以便于调节，另一方面又采用直接转矩控制技术调节转矩和磁通的偏差以加快响应，同时使用电压调节法避免了电流的解耦，而转矩和磁通的连续调节方式则克服了传统的直接转矩控制带来的转矩脉动。通过仿真证明了该调速系统的性能。     

永磁同步电机两种磁场定向控制策略的比较

简要分析了永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)矢量控制和直接转矩控制的基本原理.矢量控制基于转子磁场定向,利用解耦思想将电机电流分解为转矩电流和励磁电流,并分别加以控制,从而获得高性能的控制效果.直接转矩控制基于定子磁场定向,以电机转矩为控制对象,通过实时观测电机转矩和定子磁链,利用滞环控制器和开关选择表控制逆变器功率器件的开关状态,输出合理的电压矢量,达到对转矩和定子磁链控制的目的.以TMS320LF2407A为控制芯片,并采用智能功率模块,搭建了实验平台,对这两种控制策略的初步实验测试结果表明,直接转矩控制的动态响应特性与矢量控制相差不大,但存在明显的电流和转矩波动.     

基于转速动态估计器的无速传感器感应电机矢量控制系统

介绍了一种直接转子磁场定向无速度传感器的感应电机矢量控制系统.该系统使用定转子自适应磁通观测器和转速动态估计器来估算转子磁通和转速,有三个PI控制器分别控制转速、转矩和磁通的电流分量,输出电压空间矢量控制电机.仿真结果表明,该系统具有较好观测精度和鲁棒性,动态和稳态性能也较好.     

六相感应电动机的无源滑模控制研究

在MATLAB／Simulink环境下,利用无源滑模的控制规律,建立六相感应电动机的转速控制器、磁链控制器和电流控制器的仿真模型,进行六相感应电动机无源滑模控制的动态仿真。仿真结果证明,基于此控制规律的六相感应电动机调速系统,能很好地跟踪速度给定和期望的转子磁链,对负载的扰动具有很好的鲁棒性。     

感应电机空间矢量直接转矩控制系统的效率优化

提出了一种感应电机空间矢量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,建立了计及铁芯损耗的感应电机数学模型。分析了电机损耗与转矩、转速和定子磁链的关系,推导出了不同运行工况条件下效率最优的定子磁链幅值表达式,实现了感应电机直接转矩变频调速系统的效率最优控制。实验结果表明,所提优化控制策略,在保持直接转矩控制快速动态响应特性的同时,可有效提高电机轻载时的运行效率。     

六相感应电机的无源性控制研究

无源性控制从能量的角度分析电机控制系统,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点。对六相感应电机的无源性控制进行研究,得到六相感应电机的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,证明六相感应电机E-L模型的无源性。在此基础上,利用无源性控制原理,设计六相感应电机的转矩控制器和转速控制器。在Sim-ulink环境下,进行六相感应电机无源性控制的动态仿真。仿真结果证明了基于此算法的六相感应电机控制系统能很好地跟踪速度给定,具有较好的动态与静态响应能力。     

Online tuning method of stator and rotor resistances in both motoring and regenerating operations for vector‐controlled induction machines

The vector control of induction motors is widely used. This method needs accurate motor parameter but the stator and rotor resistance vary due to motor temperature variation. If the value of resistance in the controller can be set up accurately at first, there must be a difference between the reference and real value of torque because of drift of the resistance. It is necessary to adapt the resistance value. The indirect field‐oriented control of an induction motor requires the value of rotor resistance only, but the direct field‐oriented control method with rotor flux observer requires the value of not only rotor resistance but also stator resistance in the controller. Consequently, it is necessary to adapt both stator resistance and rotor resistance. A parameter adaptation scheme has previously been proposed for the direct field‐oriented control method with rotor flux observer, but this method cannot be used when the motor is in regenerating operation. In this paper, a new stator and rotor resistance adaptation scheme is proposed, which can be applied when the motor is in regenerating operation. The usefulness of the proposed adaptation scheme is confirmed by simulation. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 135(1): 56–64, 2001     

具有效率优化计算的异步电动机自抗扰与滑模直接转矩控制

为了克服异步电动机直接转矩控制中转矩和电流脉动大等缺点,设计改进的自抗扰速度控制器取代传统的比例积分(PI)控制器。根据异步电动机的数学模型以及滑模变结构控制理论设计了一种基于转矩误差和磁链平方误差的新型滑模控制器。考虑电机运行过程中负载转矩未知问题,设计了一种基于Super-twisting算法的负载转矩观测器。Super-twisting定子磁链观测器的应用提高了观测精确度。通过效率优化计算得出稳态时最优定子磁链,并将其引入调速系统。仿真试验结果表明,该控制策略有效地减小了转矩和电流脉动,并且对外部扰动具有较强抑制作用,同时能够降低电机运行损耗,具有良好的动态和稳态性能。     

感应电机无源性分析及自适应控制

感应电机由于其变量非线性耦合、转子电量难以测量、电机参数时变性这3方面的问题，导致交流调速控制复杂。无源性控制理论应用于感应电机控制是一种全新的方法，其控制律是全局定义的，无输入输出线性化解耦奇点问题，是间接磁场定向控制。证明了感应电机转子磁链子系统的无源性，找到系统能量耗散特性方程中的无功力，它不会影响系统的稳定性，得出无需转子磁链观测反馈即能稳定跟踪转子磁链的参考值，同时考虑电机转子电阻在运行中发生未知变化，设计自适应调节器使系统对转子电阻呈现鲁棒性，构建了带电流内环速度控制系统。该方案保证转矩、转子磁链及转速的渐进跟踪，使调速系统具有良好的动静态性能，易于实现。仿真验证了设计的控制系统的有效性和先进性。     

采用定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统

为解决异步电动机直接转矩控制(direct torque control,DTC)中低速运行时定子电阻变化对系统性能影响较大的问题,提出了一种基于定子电阻辨识和无速度传感器的异步电机直接转矩控制模糊系统。其中定子电阻采用模糊神经网络进行辨识;电机转速采用基于转子磁链的模型参考自适应系统(model reference adaptive sys-tem,MRAS)法进行估计;同时采用三输入单输出的模糊控制器调节脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)信号占空比的异步电动机直接转矩控制的策略,三输入变量为转矩误差、磁链幅值误差和磁通角。此策略即在传统异步电动机直接转矩控制的基础上,用模糊控制器代替传统DTC中的滞环比较器和空间电压矢量状态选择器来细分控制规则,最后控制逆变器的开关,以减小低速时转矩和磁链脉动,提高系统转矩响应速度。仿真结果表明该系统可减小转矩和磁链脉动,提高系统的鲁棒性和自适应性,改善系统的动、静态品质。     

Deadbeat flux level control of direct-field-oriented induction motor

A method for the deadbeat flux level control of a direct-field-oriented induction motor with position control loop has been developed that employs an adaptive rotor flux observer. The observer is a full-order type and is used not only in the direct-field-oriented controller, but also to identify stator and rotor resistances of the motor. The observer reduces the sensitivity of a deadbeat controller to fluctuations in the motor parameters. The main advantage of this method is that it improves the efficiency of an induction motor without sacrificing dynamic performance. This paper describes the method as well as the fundamental characteristics of the system derived from experimental and simulation results.     

一种改进的异步电机矢量控制方法

对异步电机矢量控制方法中的非完全解耦现象进行了定性定量的分析.在传统的转子磁场定向矢量控制的基础上进行改进,使系统不受参数变化影响,仍能保持完全解耦,从而改善了矢量控制方法的性能.MATLAB仿真结果显示,磁链的波动得到了明显改善.该方法适用于高性能的驱动控制场合.     

一种新的异步电机非线性控制策略

提出了一种新的异步电机非线性控制策略。首先根据给定的速度和磁链幅值,应用系统无源化控制(PBC)方法获得电流的参考值,以达到跟踪转速和磁链的目的;然后应用自抗扰控制器(ADRC)设计电流控制器得到最终所需的输入电压,使电机的电流收敛于参考值。仿真试验验证了该控制策略优良的调速性能,对电阻的变化具有较强的鲁棒性。