高速列车牵引电机直接转矩控制仿真与分析

根据直接转矩控制理论以及圆形磁链控制和六边形磁链控制的特点,建立了恒转矩下全速度异步牵引电机控制模型。在低速范围内,采用十二扇区细分圆形磁链控制,减小定子电阻产生的影响;在高速范围内,采用六边形磁链控制,减小逆变器开关频率。并针对某高速动车组进行仿真分析,考虑了列车起动阻力和运行阻力。仿真结果表明:所建立的系统具有良好的动态响应,能够实现对高速列车牵引电机的优化控制,同时采用扇区细分法能够在一定程度上减小磁链畸变和转矩脉动,可用于异步牵引电机直接转矩控制的深入研究。     

感应电动机定子磁场定向直接转矩控制中定子电阻自适应估计方法

定子磁链定向的直接转矩控制技术逐渐被广泛应用于高性能异步电动机调速系统。而在低速运行阶段,由于定子电阻参数的变化,传统的磁场定向控制性能往往很差。基于此,利用波波夫超稳定理论提出了基于定子电流的参考模型自适应系统,通过定子电流反馈构成了对电动机参数进行闭环估计,不仅考虑了定子电阻与电动机转速变化参数,而且还考虑了电动机的转子电阻变化参数,进而加速了估计过程的收敛速度,提高了定子电阻及转速估计的精度。在此基础上,提出定子电阻整定的定子磁链估计方法,并建立一个定子磁场定向直接转矩控制的仿真系统。仿真结果进一步验证了其有效性。     

直接转矩控制系统定子电阻观测的研究

目前直接转矩控制系统是控制感应电动机的一种新兴技术,它不需要复杂的控制算法就可以得到异步电动机的磁链和转矩．但是感应电动机定子电阻的变化影响直接转矩控制系统的低速性能,因此调节电动机的定子电阻是非常重要的．本文综述了直接转矩控制系统定子电阻观测方法的研究现状,阐述了定子电阻不同的观测方法,并展望了直接转矩控制技术的应用前景．     

永磁同步电机直接转矩控制的改进研究

永磁同步电机直接转矩控制技术融合了逆变器和电机,分析逆变器产生的定子空间电压矢量对电机定子磁链和电磁转矩的作用效果,制定合适的逆变器开关表,根据转矩和磁链误差,在开关表中选择空间电压矢量直接控制定子磁链和电磁转矩。直接转矩控制解算均在定子坐标系中完成,依赖的参数少,相对矢量控制技术,系统简单,鲁棒性好,采用电压矢量直接控制电磁转矩,没有采用电流控制器时带来的延迟,所以转矩动态响应快,特别适合用于快速高响应高精度火炮伺服系统。     

内置式永磁同步电主轴模糊滑模联合矢量控制

针对内置式永磁同步电主轴驱动控制系统的特点,提出了最大转矩电流比控制策略以处理定子电流。最大转矩电流比控制策略的核心是采用牛顿迭代法对定子电流进行有效解耦,再利用闭环控制稳定跟踪实际数据,不断对定子电流进行改善,并建立模糊滑模联合控制模块,在提高系统的响应速度的同时优化系统的鲁棒性,抑制了系统的转矩波动,改善了系统输出性能。分析了滑模控制(Sliding mode control, SMC)与模糊控制的优缺点,提出模糊滑模联合控制。联合控制使系统升速的时间缩短了0.24 s,最大超调量减小为1.3 r/min,减小了系统升速时的波动,同时使得系统稳定运行期间的转矩波动低于1 r/min。试验结果表明联合控制不但具有滑模控制的快速响应能力以及较小超调量的优点,同时具有模糊控制在系统稳定运行期间有效抑制转矩波动的优点。     

异步电机直接转矩控制中定子电阻方法研究

在直接转矩控制系统中,对定子磁链的精确估算是关键技术之一,定子电阻变化在低速下对磁链观测的影响非常大,而电机的温升是引起定子电阻变化的主要原因。本文改进了基于真实环境的随着温度变化电机定子电阻发生改变的仿真模型,并通过实验给出了满足系统平稳运行时电机定子电阻和磁链观测处定子电阻二者的关系。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的动态和稳态性能。     

低开关频率下的地铁牵引电机定子磁链控制技术

降低开关频率造成地铁牵引电机定子磁链谐波较大,无法保证其安全稳定运行。为此,在低开关频率约束下,提出基于连续型操作的牵引电机定子磁链控制技术。计算旋转磁场和转子的转速差,利用定子电阻、电角速率等参数创建牵引电机等效电路,明确牵引电机运行情况;将定子静止坐标系中的电流与磁链视作变量创建滑模观测器,获得定子磁链当前观测值;运用间接定子量控制法增强牵引电机低速控制能力,推导定子磁链与电磁转矩在静止坐标系中的空间向量;面对中高速运行电机速率,采用连续多磁链控制策略,将磁链轨迹从圆形平滑过渡到多边形,完成平滑的定子磁链闭环控制。实验结果表明,所提方法很好地控制了转矩波动与电流冲击,提高了牵引电机系统的整体控制能力,在长时间工作下依旧能保证地铁可靠运行。     

交流异步电动机定子磁链与转矩的逆解耦问题研究

对于具有多变量、非线性、强耦合特征的异步电动机调速系统,实现定子磁链与电磁转矩的动态解耦控制是提高系统性能的关键。从异步电动机的5阶模型及其固有的电磁特性出发,证明了其系数矩阵的非奇异性,进而结合逆系统理论证明了定子磁链与电磁转矩的逆解耦在任何状态下都是存在的。在此基础上设计了一种通过非线性状态反馈的逆解耦控制方案,将复杂系统解耦成电磁转矩与定子磁链的两个独立线性回路,然后利用线性系统理论分别对转矩与磁链调节器进行综合设计。     

开关磁阻电机位置控制系统的变磁链SVPWM-DTC算法

针对传统直接转矩控制(DTC)在开关磁阻电机(SRM)位置控制系统中存在的开关频率不定、转矩脉动大、定子铜耗高等问题,提出一种变磁链空间矢量调制-直接转矩控制(SVPWM-DTC)算法.在传统DTC的基础上,对SVPWM-DTC算法中电压矢量的选择及作用时间进行推导,使磁链能被定量调节.结合SRM的基本工作原理,详细分析磁链给定值与定子电流的关系,提出变磁链控制策略.充分考虑磁链变化角及磁链给定值之间的相互影响,结合电机磁链数据,给出磁链给定值选取原则,在减小转矩脉动的同时,保证电机铜耗最小化.以三相6/4极SRM为仿真控制对象,将DTC、SVPWM-DTC与变磁链SVPWM-DTC进行仿真对比.结果表明:变磁链SVPWM-DTC算法能够有效提高位置控制系统的动、静态特性及效率.     

基于定子电阻辨识的永磁同步电机磁链估计

传统的电压模型进行磁链估计时,由于积分部分的存在,使得较小的直流偏置就能引起积分饱和。在低频情况下,定子电压很小,此时定子电阻的参数变化对磁链估计的影响很大。本文提出了一种对定子电阻进行在线辨识的方法。建立了基于低、高通滤波器级联的综合型磁链估计器,消除了直流偏置的存在和定子电阻参数变化带来的影响,同时进一步提高了磁链估计的准确性和快速性。仿真结果显示,综合型磁链估计器计算出的转矩能够更快更准确地估计出实际转矩。     

基于模糊自适应控制的无轴承异步电动机SVM-DTC运行控制

提出了一种基于模糊自适应控制的无轴承异步电动机的空间矢量调制的直接转矩控制策略。通过模糊控制算法得到磁链和转矩的控制电压分量,实现了两个电压矢量的实时调整,解决了采用传统PI控制器所带来的脉动较大的问题。并利用Matlab/simulink仿真软件,分别建立基于模糊自适应控制的空间矢量调制的直接转矩控制系统和双PI控制的空间矢量调制的直接转矩控制系统模型。仿真结果表明,改进后的算法可以更好地抑制转矩、磁链的脉动及转速超调,提高系统的动态性能。     

模糊神经网格控制的定子电阻的在线检测

在直接转矩控制中定子电阻是一个十分重要的参数，因此协调感应电机定子电阻是非常重要。在这里，提出了基于模糊神经网络理论的一种在线检测定子电阻的有效方法。在对广泛选择的样本进行学习后，优化了控制规则、各语言变量的隶属函数及每条规则的输出函数，在线估测结果与实验结果吻合良好。为进一步估算直接转矩控制或矢量控制系统中电机的磁通提供了可靠的保证，为改善系统的低速性能提供了有数的方法．     

基于自适应全阶磁链观测器的直接转矩控制系统

基于模型参考自适应理论，采用自适应全阶磁链观测器观测定子磁链和辨识转速，并结合模糊控制，利用Matlab／Simulink构建了无速度传感器直接转矩控制系统。     

定子电阻检测器的设计与实验

在直接转矩控制系统中,异步电动机定子电阻为一变化值,从而影响了控制系统的低速性能。为改善系统低速性能,本文探讨了基于模糊控制理论的定子电阻检测器的设计,并进行了实验验证。     

Transient and steady-state temperature distribution in monolayer-coated carbide cutting tool

Direct torque control (DTC) of permanent magnet synchronous motor (PMSM) drives is receiving increasing attention due to important advantages, such as fast dynamic and low dependence on motor parameters. However, conventional DTC scheme, based on comparators and the switching table, suffers from large torque and flux ripples. In this paper, two intelligent approaches are proposed in order to improve DTC performance. The first approach is based on two adaptive fuzzy logic controllers (AFLC). The first AFLC replaces the conventional comparators and switching table and the second AFLC adjusts in real time the outer loop PI parameters. In the second approach, particle swarm optimization (PSO) is used as another alternative to adjust the PI parameters. Simulation and experimental results demonstrate the effectiveness of the proposed intelligent techniques. Besides, the system associated with these techniques can effectively reduce flux and torque ripples with better dynamic and steady state performance. Quantitatively, PSO-based DTC approach reduces greatly flux and torque ripples. Further, PSO-based approach maintains a constant switching frequency which improves the PMSM drive system control performance.     

无刷直流电机双模糊直接转矩控制系统的研究

针对无刷直流电机直接转矩控制存在传统PID速度环自适应较差和相对较大的转矩脉动等问题,对直接转矩控制系统的转矩观测等方面进行了研究,对直接转矩控制策略进行了归纳,提出了一种双模糊控制策略。在转速闭环中,以模糊自适应PID代替普通的PID控制,实现了PID参数的自适应整定。在转矩控制环中,在转矩滞环控制器的基础上,将转矩的偏差和转矩偏差的变化率模糊化,模糊控制非零矢量和零矢量的作用时间,消除了容差宽度选择对转矩脉动的影响,使转矩脉动进一步减小。研究结果表明,相比普通的直接转矩控制系统,引入双模糊控制策略的直接转矩控制系统,可进一步地减小电磁转矩脉动和提高转速的自适应调节能力,显著地改善系统的控制性能。     

基于模糊神经网络系统的三相感应电机矢量控制

为实现三相感应电机稳定控制,提出了一种基于自适应模糊神经网络推理系统（ANFIS）的感应电机矢量控制方法。ANFIS结合了模糊逻辑的调节能力与神经网络的自适应能力,被广泛的应用到电机的参数估计、转速、转矩和磁链控制中。在分析感应电机工作原理的基础上,推导出其数学模型,在Matlab/Simulink上采用基于ANFIS的矢量控制对三相感应电机进行系统仿真,仿真结果表明,该控制策略转矩波动小,转速响应快,具有良好的动态和静态性能。     

A novel sliding-mode control of induction motor using space vector modulation technique

This paper presents a novel sliding-mode control method for torque control of induction motors. The control principle is based on sliding-mode control combined with space vector modulation technique. The sliding-mode control contributes to the robustness of induction motor drives, and the space vector modulation improves the torque, flux, and current steady-state performance by reducing the ripple. The Lyapunov direct method is used to ensure the reaching and sustaining of sliding mode and stability of the control system. The performance of the proposed system is compared with those of conventional sliding-mode controller and classical PI controller. Finally, computer simulation results show that the proposed control scheme provides robust dynamic characteristics with low torque ripple.     

永磁同步电机的模糊滑模控制

为了实现高性能永磁同步电动机伺服系统快速而精确的位置跟踪控制,在滑模控制策略中引入模糊控制算法,设计了基于模糊规则的滑模控制器;并通过理论分析和控制仿真,证实了模糊滑模控制很好地解决了抖振问题,对参数变化和负载扰动具有很好的鲁棒性,永磁同步电机可获得很好的位置跟踪效果。