五相永磁同步电机缺相运行的建模与控制

为提高五相永磁同步电机(PMSM)控制系统的可靠性,减小定子绕组发生开路故障时电机输出转矩的脉动分量,提出了五相PMSM缺相运行时的容错控制策略。从矢量空间解耦的角度,建立了含有3次谐波磁场的五相PMSM缺相运行时的数学模型。根据瞬时功率守恒原理,对故障前后的电磁转矩进行分析,提出了平均转矩保持不变的容错控制策略,通过重新分配各相电流的幅值和相位,实现了控制系统的满负荷运行;为了使电机在缺相故障时仍能提供平滑转矩,提出了脉动转矩保持为零的容错控制策略,实现了控制系统的无扰运行。采用转子磁场定向的方法,通过对旋转坐标系下的交直轴电流和零序电流进行控制,实现了对电机输出转矩的补偿。实验结果表明,所提出的容错控制算法能够有效改善五相PMSM在定子绕组发生开路故障时的运行性能。     

Design of a power system stabilizer using decentralized adaptive model following tracking control approach

This paper presents the design of a power system stabilizer using decentralized adaptive model following tracking control (DAMFTC) approach to damp oscillations of generators in transient response subjected to uncertainties and generating fault actuators. The power system is represented as a collection of interconnected dynamical subsystems each described by a set of differential/algebraic equations using a clear representation of load voltage magnitude with matched and unmatched time‐varying uncertainties. All adaptive learning algorithms in this control system are derived in the sense of Lyapunov stability analysis subject to state errors due to uncertainties and fault section, so that stability and robustness of the closed‐loop system are ensured and asymptotic‐state tracking can be achieved. An adaptive bound estimation algorithm is investigated to relax the requirement for the bound of uncertainties. The effectiveness of the proposed approach is demonstrated by distributing a detailed simulation of the three‐machine nine‐bus system with nonlinear interactions, uncertainties, and fault actuators. The simulation includes the effects of network and stator transients. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

自律分散式AVC系统在地区电网中的应用

针对传统集中式AVC系统存在的问题,结合自律分散系统的思想,提出正常情况下集中控制与故障情况下自律分散控制相结合的控制模式,构建了地区电网自律分散式AVC系统;在地区电网内部进行分区,将大规模地区电网的无功优化问题分解为若干小规模子系统的优化问题,对粒子群算法进行改进,采用多线程技术实现各区域并行计算;并结合地区电网的...     

Experimental investigation of a speed‐sensor‐less IM drive system under Inverter fault‐tolerant control

This paper proposes an algorithm for fault tolerance of three‐phase, inverter‐fed, speed‐sensor‐less control of a three‐phase induction motor drive system. The fault tolerance of the inverter when one switch is open or one leg of six‐switch inverter is lost is considered. The control of the drive system is based on indirect rotor field‐oriented control theory. Also, the speed estimator is based on model reference adaptive system (using stator current and rotor flux as state variables for estimating the speed). The fault‐tolerant algorithm is able to adaptively change over from a six‐switch inverter to a four‐switch inverter topology when a fault occurs; also, it makes a smooth transition of the motor speed, torque, and current when changing over from a faulty condition to a new healthy status, which is four‐switch three‐phase inverter (FSTPI) topology; thus, the six‐switch three‐phase inverter (SSTPI) topology (pre‐fault status) is almost retained for the medium‐power range of induction motor applications. The proposed algorithm is simulated by using the MATLAB/SIMULINK package. Also, the proposed control system is tested experimentally using a digital signal processor (DSP1104). The obtained results from the simulation model and experimental system demonstrate the performance enhancement and good validity of the fault‐tolerance control for the speed‐sensor‐less induction motor drive system. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

线间补偿型匝间短路故障自动容错永磁同步电机故障位置检测方法

定子绕组匝间短路故障是永磁同步电机(PMSM)最常见的故障之一。该故障会造成三相电流不平衡,输出转矩剧烈波动,输出能力下降。故障严重时,过大的短路电流会烧毁绕组。为了解决匝间短路故障产生的问题,课题组此前提出了一种具有匝间短路故障自动容错能力的PMSM。针对该特种电机,提出了一种匝间短路故障位置的检测方法。介绍了电机的特殊结构,并通过数学模型推导出利用电机漏磁路特性和原有定子线圈判别故障线圈所在相的方法。使用ANSYS软件建立电机有限元模型,对电机不同匝间短路情况进行仿真,验证了该检测方法的正确性。     

基于转子磁场定向控制的PMSM伺服系统建模仿真

在分析永磁同步电动机（PMSM）数学模型的基础上，建立了的转子磁场定向矢量控制的PMSM伺服系统模型。系统采用位置、转速和电流三闭环控制，其中位置环和速度环采用经典的PI控制，电流环采用转子磁场定向矢量控制，以实现瞬时的转矩调节。仿真模拟了PMSM的恒转矩起动、恒功率运行以及负转矩制动的全过程，实现了位置伺服的精确控制。     

基于扰动转矩观测器PMSM无位置传感器控制系统

使用控制算法实现永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制是目前电机控制领域研究热点.提出一种基于低速脉冲高频定子磁链注入的PMSM无位置传感器控制系统,并对传统定子磁链估计器进行改进,将高频信号引入低通滤波器中以提高电机低转速运行时定子磁链估计器的精度.针对PMSM中低速运行时无位置传感器控制系统易受转矩脉动影响的情况...     

基于电压矢量分析的模糊PMSM DTC研究

分析了永磁同步电机（PMSM）直接转矩控制（DTC）系统中电压矢量对磁链和转矩的影响,指出将磁链角度分区细化,可更好地发挥电压矢量的作用。根据电压矢量这一特性,以及PMSM DTC自身的特点,设计了一模糊逻辑控制器（FLC）,将定子磁链误差、转矩误差和用于分区的磁链角度进行了合理的模糊分级,将其作为FLC的输入,通过模糊推理,以准确选择电压矢量,直接对电机进行控制。实验研究表明,这种基于电压矢量分析及PMSM本身特性建立的模糊DTC策略能获得优越的运行性能。     

采用扩展卡尔曼滤波磁链观测器的永磁同步电机直接转矩控制

提出利用卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)观测器对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接转矩控制(direct torque control,DTC)系统进行精确参数估计的方法。通过检测定子电压和电流,应用EKF观测器精确估计电机的定子磁链、电机转速和转子位置,间接估计转矩,近而实现PMSM的无速度传感器控制;同时改进常规的EKF估计状态方程,提高速度估计的精确性,并证明了基于EKF的控制系统的稳定性定理。仿真结果表明该方法减小了系统的非线性、参数变化以及干扰带来的影响,EKF能够准确估计状态变量,提高了直接转矩控制的性能。     

基于SVPWM的永磁同步电动机直接转矩控制

针对永磁同步电动机（PMSM）传统直接转矩控制（DTC）系统中磁链和转矩脉动大的问题,研究基于电压空间矢量脉宽调制（SVPWM）策略的PMSM DTC.给出PMSM在αβ坐标系下的数学模型,然后结合SVPWM原理,在定子磁链Ψs幅值保持恒定的情况下,通过控制转子磁链Ψs和定子磁链Ψs间负载角δsm的增量△δsm来控制电磁转矩Te的增量△Te,从而达到控制电动机转速的目的.在Matlab/Simulink仿真环境下,对该控制系统进行了建模和仿真,与传统DTC系统比较,该方法具有更好的动、静态性能,定子两相电流的正弦度更好,磁链和转矩脉动明显减小.     

一种永磁同步电机定子磁链和电磁转矩观测器

在风力发电系统中,风力发电机需要根据主控系统的转矩指令进行精确的转矩控制。传统的控制方法直接根据转矩指令计算对应的电流指令,并进行电流闭环控制。然而,根据转矩指令计算电流指令时,由于电机参数的影响,导致转矩控制精度降低。因此,文中基于全阶滑模观测器,提出了一种永磁同步电机定子磁链和电磁转矩观测器。与传统的电压模型磁链观测器相比,所提磁链观测器克服了积分初始值和积分漂移的问题。与传统电流模型磁链观测器相比,所提磁链观测器克服了电机电感参数和永磁体磁链参数的影响。基于观测得到的定子磁链,可实现电磁转矩的精确观测。通过设计转矩闭环控制,大大提高了转矩控制精度。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。     

永磁同步电动机逆系统解耦控制

提出了一种永磁同步电动机（PMSM）的逆系统线性化解耦控制方法。首先,通过非线性状态反馈获得PMSM的逆系统,将多变量、非线性、强耦合的PMSM动态解耦成转速与定子电流两个低阶的线性子系统,然后,分别设计线性控制器对转速与定子电流子系统进行闭环控制。仿真结果表明：提出的控制方案具有优良的动态和静态性能,且对负载变化具有较强鲁棒性。     

永磁同步电机瞬时功率控制

基于对电机输入瞬时有功无功功率的分析，提出一种新的永磁同步电机瞬时功率控制方案。分析表明，输入瞬时有功功率决定了定子侧磁场幅值变化速率，而输入瞬时无功功率则决定了定子侧磁场旋转速率，可以通过控制电机输入瞬时有功无功功率来控制电机磁场和输出转矩，以获得快速的转矩动态响应和稳定的稳态转矩。在Simulink中进行了此永磁同步电机瞬时功率控制方案仿真，包括动态和稳态运行仿真，在仿真结果的基础上，分析了瞬时功率对磁场和输出转矩快速性和稳定性的影响，仿真结果表明瞬时功率控制方案是一种高性能的控制方案。     

一种多相永磁同步电动机的最佳转矩控制

根据电机学的基本理论，建立了多相永磁同步电动机在定子静止坐标系及转子旋转坐标下的通用数学模型，该模型为多相永磁同步电动机的控制和特性分析建立了良好的基础。在电动机实际工作的电压和电流约束条件下，提出了多相永碰电动机的一种最佳转矩控制方法，该方法能够使电动机在给定的控制电流下获得最大的输出转矩。以9相电动机为例，利用Matlab建立了调速控制系统的仿真模型，仿真结果证明了建立的数学模型是合理的，提出的控制方法是行之有效的。     

一种新型永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制系统

传统的转矩和磁链双滞环型永磁同步电动机直接转矩控制系统具有转矩脉动大、开关频率不恒定、运行噪音大等缺点。为此,基于滑模变结构理论及空间电压矢量调制技术,提出一种新型永磁同步电动机直接转矩控制策略。根据永磁同步电动机定子磁链定向坐标系中的数学模型及滑模变结构理论推导出定子磁链及转矩控制规律。实验结果显示新型直接转矩控制具有转矩动态响应迅速,稳态转矩脉动和磁链脉动低,电流波形光滑,驱动系统对参数变化不敏感。     

T型三电平逆变器馈电双三相PMSM直接转矩控制

提出了一种T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统直接转矩控制(DTC)策略。该系统既具有多相电机转矩脉动小、电流应力小和故障容错能力强的优点,也继承了T型三电平电机驱动谐波性能好、可靠性高的特点。该文所提出的基于双空间矢量调制(SVM)技术的直接转矩控制策略保留了DTC快速动态响应特性。与基于空间矢量解耦(VSD)的SVM技术相比,双SVM技术避免了复杂的矢量合成过程,并具有良好的谐波控制效果。所提出的控制策略还设计了谐波电流闭环控制器,能够有效抑制由绕组不对称、反电动势谐波、死区等非线性因素引起的低次谐波电流。通过实验验证了所提出的T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统DTC策略的有效性。     

一种新型永磁同步电动机滑模变结构直接转矩控制系统

传统的转矩和磁链双滞环型永磁同步电动机直接转矩控制系统具有转矩脉动大、开关频率不恒定、运行噪音大等缺点.为此,论文基于滑模变结构理论及空间电压矢量调制技术,提出一种新型永磁同步电动机直接转矩控制策略.根据永磁同步电动机定子磁链定向坐标系中的数学模型及滑模变结构理论推导出定子磁链及转矩控制律.实验结果显示新型直接转矩控制...     

无速度传感器永磁同步电机直接力矩控制系统的研究

文章介绍了永磁同步电机直接力矩控制理论基础：电机电磁力矩的变化正比于定转子磁链之间夹角的变化。文章对永磁同步电机直接力矩控制作了研究探讨,采用无速度传感器方案,通过实验证实了该控制方案的可行性和系统具有优良的动静态性能。     

双通道永磁同步伺服系统的容错性能

航空双通道永磁同步伺服系统由双绕组永磁同步电动机与两套功率电路组成,在一个通道故障时能够实现容错工作模式,以提高系统的任务可靠性.论文研究了该电动机容错工作模式下静态和动态特性、允许工作电流和转矩,通过仿真分析了伺服系统在容错模式下电机功率损耗与控制性能的关系.     

基于自适应模糊PI的PMSM定子电流最优控制

根据永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)的数学模型和转子磁场定向控制策略,建立了采用定子电流最优控制的PMSM驱动系统。利用模糊控制构建自适应模糊PI控制器,实现转速和电流双闭环控制,提高了系统的动态和稳态性能。为使电动机在整个运行速度范围内能输出最大功率,采用交轴电流参考由模糊PI环节给出,直轴电流参考分段,即恒转矩、弱磁扩速及恒功率段,计算给出定子电流最优算法。实验结果表明,基于模糊PI控制的系统模型具有动态响应快、稳态精度高及抗干扰能力强等优点。