自适应控制在变速风力发电系统中的应用

针对变速风力发电系统提出了一种自适应反馈线性化控制器。该控制器通过对涡轮轴转矩的自适应估算,将其作为参考转矩提供给磁场定向控制的鼠笼式异步电机。异步电机通过变速箱与涡轮轴相连接。反馈线性化控制器用于保持涡轮转速与用户自定义的辅助输入量的线性关系。控制器的参考转速是风速的函数,它的选择随风力状况的变化而变化,目的是为了获取最大风能。仿真结果表明,该控制器能够获取最大可用风能,控制效果良好。     

双馈感应电机无速度传感器直接转矩控制方法

风电机组双馈感应发电机运行中,由于参数变化的不确定性导致其无速度传感器直接转矩控制输出值出现异常波动,为保证双馈感应电机的频率稳定性,提出一种双馈感应电机无速度传感器直接转矩控制方法。计算转子磁链同步转速和转差速度,得到发电机的转速观测值;分析转子绕组电压空间矢量,建立磁链模型并构建电磁矩阵,在矩阵中计算定子绕组和转子绕组的磁势矢量,通过二者的矢量积得到电机的电磁转矩;转速和转矩共同组成直接转矩控制系统,实现对电机的速度调节和控制。仿真分析结果表明：采用所提方法时,在双馈感应电机启动后转速迅速增加,且在1.2 s后转速始终保持为1 400 r/min,可保证转子磁链的运行轨迹接近于圆形,直接转矩控制效果平稳。     

基于MRAS无速度传感器的DTC系统Simulink仿真研究

异步电机的精确控制和速度辨识是交流传动系统中重要问题;文中在Simulink软件环境中构建了基于MRAS无速度传感器的异步电机DTC系统;该系统中采用DTC对异步电机进行控制,定子磁链采用在全速范围内有效的u-n模型观测器来估计,电机转速采用MRAS辨识算法来估算;由于速度辨识算法中电压模型的纯积分环节会引起的误差积累和漂移问题,采用改进积分型转子磁链估算模型来解决;仿真结果表明了文中转速辨识方法能准确推算出电机转速,所设计的控制系统动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强,具有良好的静、动态控制性能.     

基于左逆系统的无轴承异步电机无速度传感器运行

为了解决无轴承异步电机运行控制中转速检测的问题,实现对其高性能控制,提出了一种基于左逆系统的无速度传感器控制方法.建立了转速与转矩绕组定子电流的子系统,并证明了该子系统是左可逆的,将左逆系统与该子系统串联,便可实现对转速的观测.应用该方法建立了无轴承异步电机无速度传感器的矢量控制系统,并进行仿真研究.结果表明,该方法能在无轴承异步电机全速范围内准确观测出转速,实现无速度传感器方式的稳定悬浮运行.     

交流异步电机直接转矩自动解耦矢量控制方法

交流异步电动机是一种对电能进行转换的电力拖动装置,因在工作过程中易受强耦合性、非线性、外界因素等问题的干扰,导致对其控制效果差、能量损耗大,为此,该文提出交流异步电机直接转矩自动解耦矢量控制方法。采用直接转矩策略降低电机的耦合振动与磁链振动,构建矢量控制模型,实现电流与电压的静态解耦。通过自动解耦策略、模糊控制器与低通滤波器,在改善交流异步电机动态性能的基础上提高电机矢量控制模型的精度,完成交流异步电机的控制。实验结果表明,所提方法在额定转速与转速突变情况下与给定波形的差距最小、能量损耗低于112 V,具有良好的控制效果。     

基于模糊自适应的无轴承异步电机运行控制

无轴承异步电机具有多变量、非线性、强耦合的特点.针对传统SVM-DTC系统中采用双PI控制器来生成参考电压矢量存在着PI参数难以随着系统的动态运行而实时变化的问题,提出了一种基于模糊自适应控制(FAC)的无轴承异步电机的SVM-DTC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.文中给出了产生磁链和转矩参考电压矢量的模糊自适应控制器的设计过程.利用Matlab/Simulink仿真软件,分别建立基于模糊自适应控制的SVM-DTC和传统SVM-DTC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.最后用TI公司的DSP2812为控制器进行试验,试验结果表明基于模糊自适应方法的无轴承异步电机的SVM-DTC控制系统可以实现稳定悬浮.     

改进的MRAS无速度传感器VC控制系统仿真研究

针对交流传动系统中异步电机的精确控制和速度辨识等问题,在Simulink软件环境中,对基于模型参考自适应系统(MRAS)无速度传感器的异步电机的矢量控制(VC)系统进行了研究。系统采用按转子磁场定向的VC对异步电机进行控制,通过MRAS辨识算法估算电机转速,由Popov超稳定定理对磁链偏差进行收敛。由于速度辨识算法中电压模型的纯积分环节会引起误差积累和漂移问题,故采用改进积分型转子磁链估算模型来解决这一问题。仿真结果表明,速度辨识方法能够准确推算出电机转速,控制系统动态响应快、稳态静差小、抗负载扰动能力强,具有良好的动静态控制性能。     

基于DSP的无速度传感器交流异步电机矢量控制系统设计

为提高交流异步电机控制系统的可靠性和适应性,本文设计了基于DSP的无速度传感器异步电机矢量控制系统。根据异步电机转子磁场定向控制的基本方程式建立了改进电压型转子磁链估算模型,并且采用PI自适应速度估算法来估计转速,同时采用电压空间矢量法实现对异步电机的控制。     

牵引电机无速度传感器的间接转矩控制的应用

分析了基于静止坐标系的间接转矩控制原理．在定子坐标系内分别对定子磁链与电机转矩进行计算并得到定子磁链增量值,包括定子磁链的幅值增量和相位增量,由定子磁链增量计算出异步电机定子的空间电压矢量．通过选择适当的定子磁链、转子磁链状态变量,构建一个感应电机的全阶闭环磁链观测器,实现转子转速的自适应辨识．实验结果表明,定子电流为正弦波且谐波小,电磁转矩的稳动态性能好,电机的辨识速度能够快速而准确地收敛到真实转速．     

异步电机直接转矩控制快速正反转控制策略

针对传统的异步电机正反转方法过渡时间长、定子电流畸变严重和转矩脉动大等缺点,研究异步电机直接转矩控制系统正反转过程,提出一种实现快速正反转控制策略.该策略通过控制定子磁链和转子磁链的位置关系,在异步电机制动阶段,控制定于磁链滞后转子磁链旋转,动态保持磁通角恒定,使电机产生最大允许制动转矩,转速迅速下降;在反向启动阶段,控制定子磁链超前转子磁链反向旋转,动态保持磁通角恒定,使电机输出反向最大允许启动转矩,转速迅速上升,从而实现电机快速正反转过程.在整个反转过渡过程中限制定子电流不超过设定值,在不同的控制阶段施加合适的六边形工作电压空间矢量,易于实现.通过仿真验证了该控制策略可实现异步电机直接转矩控制系统的快速正反转过程.     

基于Magnet的六相感应电动机建模及仿真研究

在Magnet环境中建立六相感应电动机模型,并采用梯形波相电流对其驱动;分析了转矩电流和转子电流的关系,表明梯形波相电流实现了励磁电流和转矩电流的分立控制;对电磁场进行2D瞬态磁场仿真,分析了等磁势分布情况、磁感应强度波形、稳态电磁转矩和转矩电流的关系;添加Motion单元,对电动机的启动性能进行2D动态仿真。仿真结果表明,电动机空载和负载运行时电磁转矩响应速度快,无明显电磁转矩脉动和转速脉动,说明采用梯形波相电流驱动电动机的方法切实可行,仿真参数设置合理,为最终实现电动机的性能优化提供了参考。     

模糊PI在船用交流电机直接转矩中的运用

基于船用三相交流电机直接转矩增加模糊PI控制,改善电机的调速性能。根据三相交流电机数学模型,和按定子磁链控制的直接转矩控制理论,再增加模糊PI进行偏差调节,最后用Matlab/Simulink软件搭建电机仿真模型。实验结果表明基于模糊PI的三相交流直接转矩电机系统比传统PI控制的电机响应速度更快、动稳态性能更好,可满足实际电机调速要求。     

基于高阶滑模速度控制器的异步电机模型预测转矩控制

针对三相异步电机驱动系统,提出一种基于高阶滑模速度控制器的模型预测转矩控制策略.为了降低负载扰动对系统运行性能的影响,设计一种基于二阶Super-Twisting滑模技术的速度环控制器,以代替传统PI速度控制器,并应用Lyapunov稳定性理论对其稳定性和鲁棒性进行分析,得到使速度控制系统收敛的参数范围.为了提升转矩控制精度,基于异步电机的数学模型,采用模型预测转矩控制理论,以转矩和定子磁链为控制目标设计评价函数,得到最优输出电压矢量驱动电机运行.仿真结果表明,所提出的控制方法能有效提升系统对负载扰动的鲁棒性,并有效降低转矩波动,使电机具有良好的动态和静态运行性能.     

感应电动机定子磁链与转矩的逆解耦及存在性

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祸控制足提高系统性能的关键.本文从异步电动机的5阶模犁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.仿真实验结果验证逆解耦的存在性与解耦控制方案的有效性.     

电动汽车用多模态直接转矩控制器的设计

设计了一种采用IPM作为主功率开关器件和DSP作为主控芯片的电动汽车用电机控制器。针对电动汽车对电机转速响应快速性的要求,提出了一种基于多模态控制的改进DTC控制算法。实验表明,该算法能够较好的改善稳态转速的波动问题。     

LPV动态补偿的风能转换系统变桨距控制

当风速超过额定值时,风能转换系统需要控制节距角来实现额定恒功率控制.同时控制电机电磁转矩使转速维持在其额定值以减少系统振荡.建立了风能转换系统的机理模型并得到其线性参数变化(LPV)系统模型;在多变量(MV)控制策略的基础上,设计了基于LPV模型的增益调度控制器,对节距角和电磁转矩进行动态补偿;基于dSPACE的风能转换系统硬件在回路仿真平台进行实验研究,结果表明补偿后系统的功率误差更小,电机转速及转矩的波动明显减小,体现了更好的动态性能.     

基于自适应观测器的无速度传感器感应电机控制

针对采用极点配置的自适应速度观测器存在不稳定区域的问题,建立了全阶自适应状态观测器并给出了观测器的速度辨识律.应用Lyapunov稳定性理论,观测器的增益借助于MATLAB LMI工具箱求解两个双线性矩阵不等式得到.在MATLAB 6.5/SIMULINK环境下,建立了无速度传感器感应电机直接转矩控制的仿真实验平台,给出了无速度传感器直接转矩控制的仿真结果.仿真结果表明本文给出的自适应观测器在全速范围内具有很好的稳态性能,并具有很好的鲁棒性.同时,在以TMS320F240为核心的感应电机直接转矩控制系统上进行了速度辨识实验,实验结果验证了方案的有效性.     

双电机同轴驱动系统功率追踪算法研究

研究同轴双电机负载功率追踪问题,在该系统中,两台电机速度被强制同步,由于两台相同电机参数略有差异,将导致功率分配不平衡。基于功率平衡要求,根据矢量控制理论,将交流异步电机的电机转矩和电机磁通的解耦,得到双电机功率(电流)追踪的数学模型,通过设计模糊控制器与迭代算法进行控制,进行了同轴双电机功率追踪问题仿真。仿真结果表明,模糊PID控制与迭代算法控制的系统相比,可以提高功率跟踪的响应速度,更快达到功率平衡。     

磁链跟踪PWM感应电机矢量控制系统

PWM调制方式及控制器参数对感应电机矢量控制系统性能有较大影响,使电机在低速时电流脉动和转矩脉动较大。以磁链、转矩闭环的电机矢量控制方法为基础,提出了磁链跟踪控制(Space Vector PWM,SVPWM)的感应电机矢量控制系统仿真模型及低速变控制器参数的控制方法,高度模拟实际系统,并考虑逆变器死区时间的影响,在不同的调速范围下,进行了系统性能分析。在转子磁链定向准确,转子磁链构造准确的前提下,仿真结果表明磁链跟踪控制的矢量控制系统跟踪磁链为准圆形,在低速下,电机电流脉动和转矩脉动都比较小,使系统能够稳定运行,对于解决感应电机高性能调速的低速问题给出了可行的途径。