通用变频器-感应电机系统的电机耗能型制动控制方法

利用感应电动机内部损耗进行制动的方法受到了越来越多的重视,本文分析了该方案的数学模型,提出了物理实现的约束条件和具体的控制方案.仿真和实验结果表明采用该控制算法可以有效的对电机进行快速制动,同时由转子侧回馈的能量几乎全部消耗在电机的定转子电阻上,使系统在满足功.能要求的同时,能够一直处于安全的工作状态.该方法可用于各种需要快速制动的"通用变频器 感应电机"系统.     

感应电机驱动系统的嵌入式闭环容错控制研究

由于感应电机驱动系统的非冗余故障容错控制中存在控制策略切换问题,提出了一种感应电机驱动系统的嵌入式闭环容错控制策略,以实现故障前后的控制平滑过渡。首先设计了一种基于采样电流概率密度分析的故障诊断算法,用于故障检测和隔离。然后引入了广义电压矢量,开关切换命令和成本函数来进行正常和故障条件下的驱动控制,并实现了故障前后系统无缝运行和快速瞬态响应。最后,试验结果验证了新方案的有效性。     

梯形波相电流驱动六相感应电机建模与控制

针对交流电机的气隙磁链定向控制具有气隙磁通能被直接测量的优点,但要实现气隙磁链定向控制必须采用派克变换算法,使控制系统复杂化和运算量大等缺点,提出了一种气隙磁链定向控制策略:即六相感应电机梯形波相电流控制。该梯形波相电流由励磁电流和转矩电流组成,在该梯形波相电流驱动下六相定子绕组可以分为励磁绕组和转矩绕组,模拟直流电机实现励磁磁场和转矩的直接控制而不需要复杂的派克变换。采用有限元分析,研究六相电机的主要性能,建立六相电机定子相电路模型。整个六相电机驱动系统的性能通过实验完成。结果表明该种控制方案可以真正实现磁链和转矩的独立控制,使控制器结构简单,具有便于实现特点。     

模块化多电平变频驱动系统的转矩脉动最小化控制

应用基于两电平变频器的传统感应电机驱动系统存在输出转矩脉动较大的问题。针对这个问题,设计了一种模块化多电平变频器驱动的多极感应电机转矩脉动最小化控制方案。基于多极感应电机设计了其多电平驱动变频器拓扑,并采用了一种单极性的载波移相空间矢量脉宽调制技术进行控制。通过脉冲序列生成分析和计算,系统的低次输出谐波都达到了开关频率的四倍频以上,进而有效降低了转矩脉动。基于模块化多电平变频器的多级感应电机驱动试验平台进行了对比试验研究,试验结果验证了在新型控制策略下的有效性,电机转矩脉动得到了明显改善。     

电动汽车用高效回馈制动控制策略

为了提高电动汽车再生制动能量的回收和利用效率,在分析电动汽车典型循环工况制动时驱动电机的工作特点,并在同步旋转坐标系下考虑铁损的感应电机动态数学模型制动时能量转换关系的基础上,提出了基于损耗模型的高效制动效率优化控制策略。根据制动时的车速和制动转矩需求,重新分配感应电机的转矩和励磁电流,并结合给出的电动汽车前后轮制动力分配方案,可实现制动能量的高效回收利用。通过仿真软件ADVISOR中的对比仿真结果验证了控制策略的有效性,制动能量回收率有明显改善,提高了电动汽车电驱动系统效率,有利于合理利用其有限的能量延长电动汽车续驶里程。     

基于Bang-Bang最优理论的感应电机能耗制动相轨迹分析

提出了一种基于Bang-Bang最优理论的感应电机能耗制动相轨迹分析方法.由于制动转矩是转子转速的函数,得出传统直流制动相轨迹是沿最佳开关线簇收敛到原点这一重要结论,此时能耗制动时间代价与最优时间代价相差较大.通过对感应电机能耗制动相轨迹方程作深入推导,提出了使能耗制动相轨迹逼近最佳开关线的变电流制动控制方案.仿真和实...     

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。     

电机驱动系统平衡结构共模电压消除策略

为了优化电机驱动系统电磁兼容性能,提出了一种电机驱动系统平衡结构共模电压消除策略,以减少或消除接地漏电流、轴承电流和共模电磁干扰。所提出的平衡结构拓扑将每相桥臂开关一分为二,可产生2个互补的平衡三相输出电压,进而消除系统中的共模电压。新方案的优势在于无需额外的滤波器组件、修改调制策略或增加设备额定容量。最后,基于电机驱动平台开展了相关试验,试验结果验证了新型策略能有效抑制共模电压。     

基于直线感应电机负载的移动式无接触供电特性分析

采用移动式无接触方式为感应电机驱动等运动类设备的供电具有灵活、安全、环境友好等优点,文章提出了一种为直线感应电机驱动系统(LIMD)供电的移动式感应耦合供电(MICPT)系统,研究了LIMD作为MICPT系统负载的简化模型,以及MICPT在原边绕组恒流控制下不同互感和电机不同工况下的输出电压特性,提出将LIMD等效为一个可变电阻作为MICPT系统的负载进行供电特性分析的方法。基于MICPT供电的直线感应电机驱动系统实验装置实现了感应电机驱动实验车辆装置在移动式无接触供电下的往复运行控制,分析、仿真和实验验证了提出的供电方案及等效模型的正确性。     

感应电动机动力制动的磁场取向控制

本文应用电机的统一理论,建立了动力制动状态下感应电动机的双轴电机模型。在此双轴电机模型的基础上,经磁场取向,得出了以定子双轴电流为输入量,以转子磁通链和电磁制动转矩为输出量的动力制动状态下,感应电动机的动态数学模型。设计了一种感应电动机动力制动的磁场取向控制方案,并按这种方案进行了试验研究。     

基于制动速度优化策略的新型供电方式有轨电车再生制动能量回收方法

该文提出一种基于车辆动力源为燃料电池与超级电容的新型供电方式的混合动力有轨电车制动能量回收方法,该方法中在制动阶段综合考虑车辆电机制动特性曲线、最大减速度要求、制动距离、超级电容吸收能力以及舒适度等系统指标,优化得到一条车辆制动速度线,车辆在该速度曲线运行时燃料电池消耗能量减少7.45%,制动电阻消耗能量减少7.93%,而且超级电容回收制动能量提高7.83%。该方法通过改变制动速度从而改变制动功率,进而减少了制动电阻上的功率消耗,提高了超级电容的回收能量。同时,该方法中车辆在牵引阶段采用基于庞特里压金极小值原理的能量管理方法不仅使系统瞬时氢耗量达到最低,同时保证了超级电容始末时刻So C保持一致,达到了对运行过程中超级电容So C调控的目的。     

基于滑模观测器的感应电机模型预测转矩控制

为了提高感应电机驱动系统的性能,设计了一种基于滑模观测器的感应电机模型预测转矩控制策略。模型参考自适应系统可以准确地估计出转子转速,但无速度传感器模型预测转矩控制方案不仅需要估计转子转速,还需要估计磁链。故在模型参考自适应系统中将滑模观测器用作参考模型。同时,通过优化滑动函数和H∞方法设计了适当的增益以解决滑模方法存在的抖震问题。试验结果表明新方案在较宽的转速范围内能够稳定实施,负载性能较优,同时还具有动态快速、结构简单、易于实现的优点。     

双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统

提出一种基于双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统,其电机本体采用转子磁钢离心式对称六相十极永磁容错电机,定子中包含两套相互独立的三相绕组。系统采用了基于矢量控制的热备份余度容错控制策略,同时采取故障诊断与余度通信策略。对基于双绕组永磁容错电机的余度电驱动系统进行了一相绕组断路和一相绕组短路故障态的仿真验证,并搭建了系统试验平台对其进行了试验验证。仿真和试验表明,当系统发生断路或短路故障后,电机输出性能仍可保持不变,实现了系统断路或短路故障容错,证明了电机设计的合理性及余度容错控制策略的正确性。     

三相感应电机电流模式定向控制与新逆变驱动

提出了三相感应电机新的逆变驱动策略与电流模式定向控制(Current Mode Oriented Control,简称CMOC)的方法.在新逆变驱动策略的控制下,三相感应电机具有平滑的控制输入和更高的控制精度.完整的控制系统由内部控制环与外部控制环组成,内环实现感应电机速度调节和电流控制,而外环实现电机驱动.由于新逆变驱动策略具有LC滤波,因此感应电机的控制输入平滑.逆变器开关驱动由滑模控制实现.由于逆变器开关律由滑模控制直接驱动,因此不存在PWM驱动方式下的死因时间问题.实验结果验证了该方案的有效性.     

感应电机无权重分配有限集模型预测控制设计

针对感应电机驱动系统采用有限集模型预测控制时权重系数整定复杂的问题,设计一种感应电机驱动系统的无权重分配优化有限集模型预测控制方案。新方案采用顺序级联预测控制形式,即对系统中的每个控制目标使用单独的成本函数优选开关状态,可在无权重系数设置的同时完成转矩和磁链预测控制。相对于传统方案,新有限集模型预测控制方案逻辑简单、易于实施,可规避与权重系数设置有关的所有问题。利用感应电机驱动系统测试平台开展了实验,实验结果验证了新方案可实现快速动态,控制性能较好。     

一种感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略

在无速度传感器感应电机驱动系统中,需要利用电流传感器提供电流信号以实现速度估计。然而,电流传感器作为驱动系统的脆弱部件,易发生故障。当电流传感器出现故障时,系统控制性能显著恶化。为进一步提高感应电机驱动系统的可靠性,该文研究一种适用于感应电机无速度传感器系统的电流传感器容错控制策略。该方案通过坐标变换实现电流传感器的故障诊断,并利用二阶广义积分器–锁频环重构故障电流信息,并将其反馈到基于滑模观测器的速度估计方案中,实现感应电机无速度传感器控制系统的电流传感器容错控制。此外,在所提出的控制策略中进一步采用改进型二阶广义积分器–锁频环,以克服直流偏置带来的不利影响。最后,利用实验测试验证所研究方法的可行性。     

基于离线策略的感应电机驱动效率优化设计

传统提供感应电机传动系统效率的方案多集中在元件级,如电机效率优化等,难以保证全局性的效率最优。针对该问题,提出一种基于离线策略的系统级感应电机驱动系统效率优化方案。首先,对驱动系统各个单元进行损耗模型分析,并建立了综合考虑电机损耗、直流链路损耗和变频器损耗等的系统级复合损耗模型。然后,基于复合损耗模型和离线求解,使得在线可以快速地获取最优控制量。最后,通过对比试验对系统级效率优化方案的效果进行了分析。试验结果表明,在典型应用工况下,相对于传统元件级效率优化,采用新型方案后系统效率可明显提高,验证了其有效性。     

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。     

基于滑模观测器的电动汽车用感应电机驱动控制

由于传统感应电机驱动控制策略存在性能上的局限,故难以用于纯电动汽车系统。针对该问题,设计了一种用于电动汽车的基于滑模观测器的感应电机无速度传感器驱动控制方案。采用了固定边界层滑模观测器来对电机的转速和磁链进行较为精确的估计,无需使用速度和电压传感器,且不需知道负载转矩,同时降低了转矩脉动。方案中结合使用了带前馈补偿的间接矢量控制策略,提高了系统暂态性能。最后,开展了感应电机驱动试验,试验结果表明控制器的转速估计在较宽的范围具有较高的精度,同时在车辆行驶转速指令循环中保持了较好的暂态性能,并对参数的扰动具有较好的鲁棒性。     

电动汽车中基于双能量源的电机驱动与制动研究

在分析电动汽车车载条件下,基于双能量源的永磁同步电机系统在驱动与制动能量回收过程中的若干特性。与普通电驱动系统的区别在于,该双能量源系统由超级电容和动力电池组合而成,因此双能源的组成拓扑结构和功率分配方案就直接影响到电机驱动和制动的特性。通过给出的组合方式和控制策略,该系统可有效地实现电动汽车加速与制动时为电机提供加速能量以及高效回收电机制动能量,并能够做到能量在超级电容和动力电池的合理分配。仿真结果验证了该系统的可行性与有效性。