一种新颖的感应电动机控制仿真研究

矢量控制是基于旋转坐标实现感应电动机的交、直轴电流的解耦控制,状态变换需要计算转子转差或转子磁链角的位置.提出了一种新颖的感应电动机解耦控制方案,该设计方法可以实现快速的转速、转矩和磁链的跟踪.与传统控制方法相比,该方法避免了转子转差或转子磁链角位置的计算.仿真结果证明了该设计方法的有效性.     

基于定子电压空间矢量感应电动机的转速控制

为了简化控制算法,进一步提高感应电动机转速控制系统的性能,在空间矢量理论的基础上,揭示了定子电压矢量对电动机转子磁场和电磁转矩的控制作用,提出以转差角频率调控定子电压矢量,并通过三相定子电压的SVPWM实现,以形成对转子磁链和电磁转矩的控制,达到快速控制电动机转速的原理、方法和系统。该方法避免了坐标变换,算法简单。通过仿真和实验可看出,由此原理构建的电动机转速控制系统具有良好的起动性能、调速性能、抗负载扰动性能及对电动机电阻值变化较好的鲁棒性。     

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.     

感应电动机的无速度传感器控制研究

基于定子侧静止参考坐标系,把感应电动机的模型分为机械部分和电气部分。利用新的状态变量,根据系统的稳态方程计算感应电动机的速度,实现感应电动机的无速度传感器控制。与一般无速度传感器控制方法相比,该方法避免了转子转差或转子磁链角位置的计算,通过PI控制器的调节可以实现良好的动静态性能。最后仿真结果证明了该设计方法的有效性。     

感应电动机定子磁链与转矩解耦自适应控制

基于非线性状态变换和状态反馈，提出了感应电动机定子磁链和转矩的精确解耦控制策略。并针对电动机运行过程中定子和转子电阻值随温度升高而发生变化，提出了自适应解耦控制律，确保了电阻估计误差的收敛以及定子磁链和转矩对各自参考值的渐近跟踪。通过理论分析证明了自适应反馈控制的收敛性和整个闭环系统的稳定性，最后数字仿真验证了系统的控制性能。     

转子电阻未知时感应电动机间接磁场定向控制

转子电阻准确已知是感应电动机间接磁场定向控制获得良好性能的关键,但在电机运行过程中,转子电阻却是时变的.为此,本文从转子磁链调节的稳态过程出发,根据转子电阻与转子磁链、电磁转矩之间的关系,设计了一个新型的转子电阻估计器.该估计器形式简单,计算量小,能极大改善感应电动机间接磁场定向控制对转子电阻变化的鲁棒性.对感应电动机的仿真结果表明,上述估计算法是有效的.     

直接转矩变结构控制的无速度传感器交流感应电机系统

针对无速度传感器的交流感应电动机调速系统,提出了直接转矩控制与变结构控制相结合的新型策略。该策略采用线性滑模控制作为转矩、磁链调节方式,实现电机宽调速范围下的精确、鲁棒控制;同时,分别在定子及旋转磁链坐标系下设计观测器用于定、转子磁链估计,并对定子电阻实施在线辨识以提高观测精度,磁链估计过程不依赖于转子速度分量,具有良好的鲁棒特性。理论分析和仿真结果证明了该方法具有控制精度高、鲁棒性强、动态响应快等特点。     

永磁同步电机直接转矩控制新型建模方法

传统的永磁同步电机直接转矩控制系统中依据电压模型法计算求得定子磁链Ψs在两相静止坐标系中的α,β分量Ψsα,Ψsβ,进而计算出定子磁链位置角θse,从而实现了定子磁场定向。应用该方法计算求得的定子磁链位置角θse,其准确度受定子电阻Rs的影响,在电机实际运行过程中,由于发热等原因将会造成Rs的数值发生变化,非定值,因此该方法计算求得的定子磁链位置角θse存在一定的误差。建立了基于转子磁场定向的永磁同步电机直接转矩控制的数学模型,该数学模型在转子磁场能够精确定位的基础上加上转矩角δ,即能够实现对定子磁场的精确定位,避免了由于电机自身参数变化造成的计算误差,为进一步提高电机的控制精度提供了理论基础。该数学模型为永磁同步电机直接转矩控制的仿真研究、实验研究及结构设计提供了理论依据。仿真和实验结果表明基于转子磁场定向的永磁同步电机直接转矩控制的数学模型具有较高的准确性和一定的可行性。     

一种改进的感应电机直接转矩控制方法

提出了一种改进的基于空间矢量调制技术的直接转矩控制算法(SVM-DTC),并应用于感应电机控制系统.该方法通过控制转差速度,并对定子磁链的幅值与相角进行解耦来获得定子空间电压矢量.在给定的采样时间内,磁链和转矩误差都由定子磁链参考值估算出的空间电压矢量控制.转矩的控制由瞬时转差角速度和定子磁链角速度计算出的定子磁通角参考值来实现.最后通过Matlab仿真和实验验证该方法在感应电机控制系统中有更好的鲁棒性,能有效减小误差、降低谐波含量.     

改进定子磁链估计器及其参数选取

在永磁同步电动机直接转矩控制系统中根据电磁转矩和定子磁链误差选择合适的定子电压矢量,因此必须对定子磁链进行估计。针对传统定子磁链计算中存在的受定子电阻和反电动势积分影响等问题,研究了扩展卡尔曼滤波在永磁同步电动机定子磁链估计中的应用。建立了以定子电流,转子速度和转子位置为状态变量的扩展卡尔曼滤波估计器,进而利用永磁同步电动机的电流模型计算定子磁链。同时,在大量仿真实验基础上,总结协方差矩阵参数对系统性能的影响。实验结果表明所提出的算法不仅能准确估计速度、转子位置和定子磁链,并且对电机参数具有很强的鲁棒性。     

异步电机按定子磁场定向的转差频率控制

在分析现有转差频率控制方案优缺点的基础上，提出一种按定子磁场定向的转差频率控制方案。利用坐标变换和磁场定向原理，建立按定子磁场定向的异步电机数学模型。新系统通过定子电压直轴分量直接控制定子磁链的变化率；在转速通道中，电流调节器的输出作为转差频率，继承了标量型转差频率控制方案的优点。新系统的动态控制算法不依赖于转子电阻和电感参数。结果表明，新系统具有良好的静、动态性能和鲁性棒。     

异步电动机间接转矩控制系统的效率优化设计

针对异步电动机间接转矩控制系统,提出了一种效率优化方法.首先,在计及铁损的情况下推导了异步电动机的损失模型;然后,在旋转坐标系下,计算出最优的转差率,根据转差率与转子磁链及电磁转矩的函数关系,推导出最优的转子磁链,根据定子磁链与转子磁链、电磁转矩之间的函数关系,得到定子磁链的最优给定值;最后,将所得到的最优定子磁链给定量用于异步电动机间接转矩控制系统中.实验验证了方法的有效性.     

Modified direct torque control method for induction motor drives based on amplitude and angle control of stator flux

This paper proposes design and implementation of a direct torque controlled induction motor drive system. The method is based on control of separation between amplitude and angle of reference stator flux for determining reference stator voltage vector in generating PWM output voltage for induction motors. The objective is to reduce electromagnetic torque ripple and stator flux droop which result in a decrease in current distortion in steady-state condition. In addition, the proposed technique provides simplicity of a control system. The direct torque control is based on the relationship between instantaneous slip angular frequency and rotor angular frequency in adjustment of the reference stator flux angle. The amplitude of the reference stator flux is always kept constant at rated value. The system has been implemented to verify its capability such as torque and stator flux responses, stator phase current distortion both during dynamic and steady state with load variation, and low speed operation.     

基于磁链与负载观测器的异步电机反步滑模控制

针对参数摄动及负载转矩未知且变化会影响异步电机速度控制的问题,设计了一种改进型指数趋近律的滑模转子磁链观测器,用于估算电机转子磁通值,同时将磁通观测值用于负载转矩的估计。引入磁链误差、转速误差,通过反步滑模控制算法,将转子磁通与负载转矩的观测值用于异步电机控制。在转子电阻摄动与负载转矩未知且变化的情况下,将该控制策略与自适应反步控制方法进行实验结果对比。实验结果表明,该控制策略的响应速度快且跟踪精度高,提高了异步电机速度控制系统的抗干扰性能。最后,提出一种转速软给定方法,实验表明该方法能有效抑制转速变化时刻定子电流与电磁转矩的急剧增加,进一步改善了电机系统的性能。     

一种改进的异步电机直接转矩控制策略

为减少异步电机转矩脉动和定子磁链固定偏差,提出了一种改进的异步电机直接转矩控制策略.该策略是基于给定定子磁链幅值和角度的解耦控制,用瞬时转差角频率和转子角频率之间的关系来调节定子磁链给定角,而给定定子磁链幅值保持额定值不变.通过Matlab6.5/simulink建立了仿真模型,仿真结果证实了该控制策略的有效性.     

基于定子磁链幅值和角度控制的异步电机直接转矩控制

为减少异步电机转矩脉动和定子磁链固定偏差,提出了一种改进的异步电机直接转矩控制策略。该策略是基于给定定子磁链幅值和角度的解耦控制,用瞬时转差角频率和转子角频率之间的关系来调节定子磁链给定角,而给定定子磁链幅值保持额定值不变。控制结构简单。通过Maflab6．5／simulink建立了仿真模型,仿真结果证实了该控制策略的有效性：     

永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。     

High Performance IM Drive by Coordinate Control Using a Controlled Current Inverter

An induction motor drive which can replace a high performance dc motor drive in steel and paper mill applications has long been desired. The authors have brought this into reality by accurate coordinate control of a combination of a caged rotor induction motor and controlled current inverter. The concept of the improved coordinate control is that the exciting current and torque current are controlled independently by controlling slip and stator current vector. This is achieved by a coordinate transformation of the electrical quantities of an induction motor. A generalized coordinate control system and a method of compensating for variations in flux and torque resulting from a difference between actual constants and controller constants are described.