感应电机控制策略综述

介绍了感应电机控制策略的发展,对转速开环恒压频比控制、磁场定向矢量控制、直接转矩控制、反馈线性化控制、滑模变结构控制与智能控制等控制策略进行了理论与实际运用的探讨,并分析了各种控制策略的优缺点,提出控制策略的发展方向。     

关于异步电机直接力矩控制的研究

直接力矩控制是交流调速中一种新颖、有效的控制方法。首先介绍了异步电机的数学模型 ,在此基础上对直接力矩控制进行了理论分析 ,并介绍其磁通、力矩控制方法 ,给出磁通观测器和力矩观测器 ,同时也对无速度传感器的直接力矩控制作了简要介绍     

基于SVPWM五相感应电机直接转矩控制研究

针对感应电机直接转矩控制(DTC)采用开关表的滞环方法时,存在电流和转矩脉动等问题,提出在DTC中应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法。根据五相感应电机模型和DTC基本原理,推导出参考电压矢量。分析了五相逆变器的空间电压矢量,并从中选取出22个有效电压矢量,根据最近四矢量SVPWM算法,计算出第k扇区中工作电压矢量的作用时间。建立了基于双DSP控制的实验系统,实验结果表明,该方法减小了电流和转矩脉动,具有良好的稳态和动态性能。     

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.     

一种降低转矩脉动和开关频率的异步电机DTC控制方法的研究

异步电机直接转矩控制(DTC)方法在数字实现时,由于电压矢量个数的有限和采样及数值运算带来的滞后,使稳态输出转矩的波动远大于给定转矩容差。提出一种新的DTC控制方法,可以在不增加功率管开关频率的前提下明显改善转矩和电流波动(尤其在低速时),且不增加硬件电路的复杂性。仿真实验证明了该方法的有效性。     

基于转速动态估计器的无速度传感器感应电机矢量控制系统研究

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     

一种用于异步电机无速度传感器控制的自适应滑模观测器

针对异步电机无速度传感器中存在的对参数变化鲁棒性差的问题,研究了一种基于自适应滑模观测器的异步电机无速度传感器的矢量控制方案。自适应滑模观测器根据电机静止坐标系下的数学模型构造了转子磁链观测器,定子电流观测值与实际值的误差构成观测器的滑模面,在滑模运动下该观测器的观测值最终趋近于实际值,从而实现转子磁链的估计。电机转速由自适应方法估算得到,滑模观测器的稳定性可由李雅普诺夫稳定性证明。与其他方案相比,该方法的优点在于实现简单,对参数变化具有鲁棒性。仿真和实验对控制方案的正确性和可行性给出了验证,该观测器可以实现对转子磁链和转速的观测,且在负载扰动和给定转速变化的情况下该滑模观测器具有鲁棒性。     

异步电动机无速度传感器的矢量控制

对交流异步电动机无速度传感器的矢量控制进行了综述 ,分析了几种控制方案的原理 ,指出了它们各自的优点与不足 ,并就今后的研究发展方向提出了一些设想     

一种新的异步电动机调速系统的混合控制方法

矢量控制(FOC)和直接转矩控制(DTC)是目前高性能异步电动机调速系统中的两种主要控制方法.研究和工程实践表明,这两种方法各有优缺点,国内外很多学者也提出了很多方案,试图改进和完善这两种控制方法.本文从全新的思路出发,尝试把这两种方法结合到一个控制系统中,取长补短,形成一种新的混合控制方法.该方法使用户可以根据实际运行的不同需要,在线灵活地切换到合适的控制方法(FOC或DTC),以提高控制性能.为了实现两种控制方法之间的平滑切换,本文把传统的PI控制器改造成可重置PI控制器.仿真和实验结果表明,这种可重置PI控制器可以有效减少FOC和DTC切换时造成的系统波动,同时能保持原有控制系统的性能,提高了本文提出的混合控制方法的实用价值.     

大功率感应电机矢量控制系统软硬件设计

根据大功率感应电机矢量控制的特点,设计了一种基于浮点型数字信号处理器ＴＭＳ３２０Ｃ３１和单片机８０Ｃ１９６ＭＣ的双微机矢量控制系统,并详细说明了其软硬件设计方法。实验结果表明,该控制系统充分利用了ＴＭＳ３２０Ｃ３１和８０Ｃ１９６ＭＣ的特点,软硬件设计合理、实时性好,能可靠地完成复杂的矢量运算和优化 ＳＰＷＭ波形生成,控制感应电机达到较好的动态性能。     

一种十五相感应电机的矢量控制算法

在已有多相电机系统研究的基础上,研究了一种新型的十五相感应电机矢量控制算法.详细推导了该种十五相感应电机的数学模型,并在此基础上推导了十五相感应电机的矢量控制算法,给出了系统的控制框图.系统试验结果表明了该矢量控制算法的正确性和可行性,将该算法应用于实际的十五相感应电机矢量控制系统中,可以取得对电机良好的控制效果,该十五相感应电机矢量控制算法可直接应用于兆瓦级大功率十五相感应电机系统中.     

感应电机直接转矩控制系统

为了确定影响感应电机直接转矩控制系统稳态性能的主要因素,使用自己开发的仿真软件包进行了仿真实验分析,指出了定子电阻、磁链滞环容差和转矩滞环容差是影响感应电机直接转矩控制系统性能的三个主要因素.定子电阻主要对磁链轨迹影响较大,磁链滞环容差和转矩滞环容差主要影响定子电流谐波和电机转矩,并提出了一些补偿措施.这些结论为进一步改进系统性能提供了一些依据.     

矢量控制异步电动机的自适应控制和参数辨识

在矢量控制异步电动机数学模型的基础上，针对电机转子电阻和负载转矩变化的不确定性，应用非线性控制的理论，设计了一个渐近跟踪负载转矩和转子电阻实际值的非线性辨识算法，实现了参数的自动跟踪，并建立了非线性自适应控制的方案。仿真结果表明，辨识算法具有快捷准确的优点，使系统具有一定的鲁棒性和较好的稳、动态性能。     

Experimental verification for stability improvement of sensorless vector control system of induction motor using real‐time tuning of observer gain

This paper proposes a method for the design of the adaptive rotor flux observer gain to improve stability at low speed and in regenerating mode. The method is based on stability analysis, which utilizes a linearized model considering all systems, including each control loop. Therefore, the proposed method considers the effects of motor constants and control circuit constants. The stability analysis using the transfer function for the rotor speed considers the arrangement of poles and zeros and the steady‐state error. The rotor flux observer gain which improves the stability for each operating condition is ascertained. This paper also proposes a real‐time tuning method for the observer gain. The validity of the proposed method was confirmed by simulation using Matlab Simulink and by experiment. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 166(1): 67–81, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20715     

转速小振荡时感应电动机的电磁转矩

建立了转速小振荡时感应电动机的电压方程、电磁转矩和转矩方程，导出了异步转矩和阻尼转矩系数。实例计算和分析了一台30kW的三相感应电动机在转速小振荡时的电磁转矩，并得到了一些有用的结论。     

感应电机DTC模糊逻辑细分电压空间矢量控制

提出了一种基于模糊逻辑细分矢量的感应电机DT℃控制方案.该方案以减小转矩脉动和改善DTC系统转矩与磁链控制性能为目标,将定子磁链误差、转矩误差和磁链角度进行细分,引入模糊逻辑思想进行合理的模糊分级,再结合细分的十二空间电压矢量建立模糊开关选择表,以利选择最优空间电压矢量,改善磁链、转矩的平稳性及转矩脉动.对该方案进行了仿真和实验研究,结果表明这种模糊逻辑十二空间电压矢量的DTC控制比传统DTC系统转矩与磁链控制性能更优越.     

Proposition of new mathematical models with stator core loss factor for induction motor

This paper proposes new mathematical models with stator core (iron)‐loss factor for induction motors intended to generate precise and/or efficient torque via vector control. The proposed models have a structure in which the stator core‐loss resistance is equivalently placed purely in parallel with the stator inductance. It is shown that stator core losses consisting of eddy‐current and hysteresis losses can be properly represented by the parallel resistance, and, in particular, eddy‐current loss by a constant one. The models are composed of three basic vector equations in the general frame of an arbitrary angular frequency, such as fourth‐order differential equations describing motor dynamics, the torque equation, and the energy conversion equation. These basic equations are essential for vector control design taking core loss into consideration. The proposed models are most compact in the sense of the number of both the employed parameters and the interior states of the motor. Compactness is an important factor for modeling and is useful for designing vector control systems. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 134(1): 64–75, 2001     

异步电机无速度传感器矢量控制系统的研究

为了实时辨识电动机的转子转速,提出利用在异步电机端测量得到的电压和电流来估算电机转速,以实现无速度传感器矢量控制的模型参考自适应方法.在MATLAB/Simulink中,建立了一个基于该方法的无速度传感器矢量控制系统,并进行了仿真实验,仿真结果表明该系统具有良好的动静态特性和稳定性.     

感应电机Super-twisting算法定子磁链观测器设计

为了提高感应电机定子磁链的观测精确度,提出了一种基于Super-twisting算法的磁链观测方法,设计了定子磁链观测器,并应用到感应电机直接转矩控制中。依据滑模变结构控制的鲁棒性特点来抑制多输入多输出定子磁链观测器系统中的扰动。利用Super-twisting算法所需信息少的优点,设计了简单的控制律,从而更适合于实际工程应用。在对观测器稳定性进行分析时,将转速和耦合量看作扰动来处理,并给出了系统一致渐近稳定的充分条件。与常规电压模型法相比,基于Super-twisting算法的定子磁链估算值更加准确,且对电机定子电阻参数变化具有更强的鲁棒性。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

Compensation of stator iron loss of vector‐controlled induction motor using robust flux observer

A new vector control system of an induction motor is proposed in this paper to reduce the influence of iron loss, which has been difficult to deal with. Recently, many methods have been proposed to improve the accuracy of torque control, concentrating on the identification of parameters and the adjustment of the controllers. But, it is necessary for experts to tune parameters initially in those methods. The new method can reduce the influence of iron loss by using a robust flux observer. By adding current decoupling control for compensation of the iron loss, a vector control system with high torque linearity can be constructed. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 137(3): 59–66, 2001