电动汽车用五相感应电机容错控制

多相感应电机具有高效、低转矩脉动,能容错运行以及更易于实现低压大功率等优势,特别适合应用于电动汽车。针对驱动系统常出现的缺相故障,基于故障前后定子磁动势保持不变的原则研究了容错控制策略,并探讨了3次谐波注入后,1、3次谐波之间的磁场耦合及其对电机转矩等性能的影响。为解决滞环控制产生的转矩脉动和效率下降等问题,电流环采用了比例谐振控制方式,利用其谐振点附近的高增益,实现了相坐标系下的无静差控制。构建了一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统,通过一相和两相绕组断开故障等实验,研究对比了不同控制策略下电机的性能,及各控制策略中谐波耦合的影响。     

基于正负序矢量解耦控制的七相感应电机容错运行

现阶段多相电机已被各个领域广泛利用,在发生单相甚至若干相开路故障后,可以在不增加多余硬件的基础上确保多相电机维持平稳的运行。为了解决定子开路故障时空间谐波磁场耦合对电机转矩脉动的影响,本文提出了一种基于正负序矢量解耦控制的电机容错控制策略。以七相感应电机单相开路为例,引入对应的附加条件重新计算剩余各相电流。电流环采用双向比例积分控制算法,通过仿真在多相同步旋转坐标系下实现了对电流的无静差控制。最后通过实验对所提出的算法进行验证,表明该策略能保证故障前后基波磁动势不变,使电机在故障下获得较好稳态和动态性能。     

感应电机系统传感器故障平滑容错控制策略

针对感应电机驱动系统的传感器故障容错运行问题,设计了一种间接磁场定向控制、直接转矩控制和V/f控制相复合的平滑容错控制策略。通过适当改进间接磁场定向控制器和直接转矩控制器,可将其与V/f控制器集成于同步坐标系中,从而允许不同控制器的直流型电压指令来回切换,使得三者在转速、电流或电压传感器故障和故障恢复时相互替换。同时采用了架构简单的速率限制器实现了不同控制器的平滑切换过渡。利用1.2 kW感应电机驱动测试平台开展了实验研究,结果表明,新型容错控制策略通过不同控制器平滑切换实现了感应电机驱动系统各类传感器故障下的故障容错运行。     

双Y连接的六相永磁电机单相故障的新型容错驱动控制

电力作动系统取代液压作动是未来飞机的发展趋势之一，六相永磁电机被认为是应用前景较好的电机。本文提出了六相电机双Y连接的驱动控制系统故障后的一种新的驱动控制策略，将两个三相电路的中点连接在一起，以消除中线电流。仿真结果表明，这种方式可以实现六相电机容错驱动控制，具有其它方式没有的优点。     

六相永磁容错磁通切换电机及其单相故障的容错控制

为了提高永磁电机的可靠性和容错性,研究了一种六相永磁容错磁通切换电机(FaultTolerant Flux Switching Permanent Magnet Motor,FTFSPM)。该电机继承了永磁磁通切换电机的结构特点和功率密度优势,同时具备故障隔离和抑制短路电流的能力。通过有限元仿真研究了该电机电感特性和转矩特性,分析了电机的电磁性能和容错能力。为使该电机在单相故障时仍能提供平滑转矩,提出了容错电流优化控制策略。开路故障时,利用扩展坐标变换,通过控制转子同步旋转坐标系下的交轴电流、零序电流,实现转矩脉动的补偿,同时优化转矩铜耗比。针对短路故障,提出一种故障分解补偿法,对短路电流及绕组正常电流缺失引起的转矩脉动或转矩缺失分别进行补偿,进而矢量合成,实现容错控制的同时,避免了复杂的在线计算。在原理样机上进行了带载实验及容错实验,证明了所研究的永磁容错磁通切换电机的转矩输出能力和容错性能,同时验证了所提容错控制策略的有效性。     

基于MSC的五相感应电机缺两相容错控制

为了使五相感应电机在发生多相缺相故障时仍能平稳运行,提出一种基于对称分量法(Method of Sym-metrical Components,MSC)的脉动转矩最小的容错电流优化控制策略.利用MSC对五相感应电机缺两相容错运行时的电流,磁势进行对比,得到转矩脉动最小时的最优容错电流,并对计算结果进行仿真分析,得到缺两...     

六相感应电机的矢量控制研究

在分析六相感应电机数学模型的基础上,对基于转子磁链定向的六相感应电机调速系统的矢量控制进行了研究。在控制过程中,通过坐标变换得到定子电流的转矩分量和励磁分量;利用两个调节器分别对两个电流分量进行调节,从而实现对电机磁场和转矩的控制。在MATLAB/Simulink环境下,利用按转子磁链定向的矢量控制原理,设计六相感应电机的转速控制器、磁链控制器和转矩控制器,进行六相感应电机矢量控制的动态仿真。仿真结果证明: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和期望的转子磁链,具有较好的动态与静态响应能力。     

六相感应电机直接转矩控制系统

电压源型逆变器驱动的六相感应电机有64个综合电压矢量,对准"定子电流谐波最小"这一控制目标,选择机电能量转换子空间(dq子空间)的12个最大矢量进行合成,得到12个零序平衡矢量。在此基础上,优化设计出一种新型六相直接转矩控制(DTC)系统,使零序子空间(z1z2,o1o2子空间)的定子谐波电流小,从而有效控制定子损耗、减小转矩脉动。在Simulink环境下建立起各部分仿真模块和总体仿真模型,仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。     

基于梯形波相电流控制的六相感应电机性能分析

六相感应电机通过使用梯形波相电流而把定子绕组分成励磁绕组和转矩绕组,这样可以实现励磁磁场和电磁转矩直接控制而不需要复杂的派克变换,本文主要对磁势解耦时磁链和转子感应电压进行了理论和有限元分析,并实验测量了梯形波相电流驱动下六相感应电机转子感应电压,结果表明转子感应电压的有限元分析和实验结果是一致的。     

基于DSP的六相感应电机矢量控制系统设计

本文介绍了六相感应电机矢量控制方法.通过广义dq坐标变换推导出六相电机dq坐标系下的数学模型,给出了基于TMS320LF2407 DSP的六相电机矢量控制系统的实现方法,并通过实验验证了控制策略的有效性.     

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。     

六相感应电机二阶滑模无速度传感器控制

围绕六相感应电机（IM）的高性能无速度传感器驱动控制问题,设计了一种二阶滑模（SOSM）模型参考自适应系统（MRAS）估计器,实现了六相IM的无速度传感器优化直接转矩控制（DTC）。新型控制方案中使用了超扭曲算法（STA）提出了一种补偿磁链观测器,本质上属于SOSM策略,并将观测器用作MRAS转速估计参考模型。此外,针对DTC策略中的转速外环设计了基于STA的SOSM控制器,以提高对外部负载扰动的鲁棒性。最后,测试结果验证了二阶滑模MRAS无速度传感器DTC控制策略可以克服经典滑模控制固有的抖振问题,并对参数不确定性和直流偏置具有较强的鲁棒性。     

Double Three-phase Induction Machine Modeling for Internal Faults Simulation

Multi-phase induction motors present excellent characteristics for faulty tolerant operation. Among them, six-phase induction motors, which are among the most used, exhibit two types of configuration: the double three-phase and the six-phase with single neutral. The double three-phase presents the advantage of reducing harmonics with its symmetric winding. This article presents a new modeling of the double three-phase induction machine for internal faults simulation. The developed model is composed by two sets of three-phase stator windings forming two stars. The model considers an arbitrary displacement (α) between stator stars, allowing the simulation of this type induction machines with different configurations, with 60° displacement used herein. The simulations of internal faults, such as stator windings or rotor faults, are both considered in the proposed model, allowing the machine study under abnormal conditions. The double three-phase induction machine model was fully implemented in real coordinates, making it possible to simulate stator and rotor faults without being necessary to change system equations coordinate. Several examples allow verifying the characteristics of the proposed model and its application for internal fault analysis. Experimental results are also presented to validate the obtained simulation results.     

基于新型趋近律的六相永磁同步电机滑模控制

为了提高六相永磁同步电机调速系统的动态特性,提出一种新型滑模趋近律,在传统指数趋近律的基础上,引入系统状态变量设计双变指数趋近律,抑制滑模控制抖振,并提高滑模趋近速率。使用该趋近律方法设计一六相永磁同步电机滑模速度控制器,并与传统指数趋近律、PI控制器分别进行试验比较。研究表明,在电机起动、稳态和突加负载三种状态下,新型趋近律在转速响应和转矩响应都优于指数趋近律和PI控制,该速度控制器能有效提高系统的静、动态特性与鲁棒性。     

基于电流优化的双三相PMSM开路故障容错控制

针对表贴式双三相永磁同步电机的开路故障问题,提出了一种基于电流优化的容错控制方案。首先根据基本的Park变换,推导出一种可实现定子电感解耦的坐标变换矩阵。建立了一相开路故障下的数学模型,分析出定子电流中的谐波分量是造成转矩脉动的原因,将开路故障下的容错控制问题转换为d、q轴参考电流的多目标优化问题。其次针对传统的灰狼优化算法初始种群分布不均匀、易陷入局部最优的缺点,提出了一种Kent映射-粒子群-灰狼优化算法,实现故障状态下对电流参数的快速精确寻优,获得最大平均转矩的同时使转矩脉动最小化。最后,仿真结果验证了所提方法的有效性。     

五相永磁同步电机缺相运行的建模与控制

为提高五相永磁同步电机(PMSM)控制系统的可靠性,减小定子绕组发生开路故障时电机输出转矩的脉动分量,提出了五相PMSM缺相运行时的容错控制策略。从矢量空间解耦的角度,建立了含有3次谐波磁场的五相PMSM缺相运行时的数学模型。根据瞬时功率守恒原理,对故障前后的电磁转矩进行分析,提出了平均转矩保持不变的容错控制策略,通过重新分配各相电流的幅值和相位,实现了控制系统的满负荷运行;为了使电机在缺相故障时仍能提供平滑转矩,提出了脉动转矩保持为零的容错控制策略,实现了控制系统的无扰运行。采用转子磁场定向的方法,通过对旋转坐标系下的交直轴电流和零序电流进行控制,实现了对电机输出转矩的补偿。实验结果表明,所提出的容错控制算法能够有效改善五相PMSM在定子绕组发生开路故障时的运行性能。     

单相感应电动机定子绕组断路故障运行过程的仿真分析

根据单相感应电动机在d-p静止坐标系下的动态数学模型，用MATLAB软件编写仿真程序，通过实例对单相电容感应电动机的定子绕组断路故障运行过程进行仿真计算，并对仿真结果进行分析。     

模糊控制在直线感应电机磁场定向控制中的应用

单边直线感应电机相当于旋转电机沿半径剖开并平展,性能与旋转电机类似,但由于受纵向边端效应影响,电机参数,尤其是励磁电感,随电机运行速度和滑差而改变。对于该非线性时变系统,传统PI控制难以满足高性能的要求。模糊控制不依赖控制对象的具体数学模型,能模仿人的思维对电机驱动系统进行智能控制。结合PI控制和模糊控制的优点,设计了模糊自适应PI控制器,并将其应用于单边直线感应电机转子磁场定向控制中,以研究电机的特性。大量仿真结果表明,该方法能有效消除控制参数的稳态误差,同时具有较好的暂态性能。     

基于NCAV和电路等效替换的PWM整流器容错控制系统

三相脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器因其具有可控的功率因数、网侧三相电流趋于正弦、直流侧电压稳定等优点,在电机控制、风力发电并网、柔性直流输电和微电网等领域得到广泛应用。为了提高三相PWM整流器可靠性,文中提出了一种PWM整流器容错控制系统,该系统结合了归一化电流平均值(normalised current average value,NCAV)故障检测法和基于电路等效替换的容错方法。该控制系统在功率开关管单管开路故障情况下能够实现故障检测和诊断,并进行快速的容错控制,从而减少单管开路故障对系统造成的影响,改善故障下三相电流波形,减小输出电压纹波,提升系统的整体性能和可靠性。通过仿真验证了该控制系统的有效性。