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。     

变速永磁同步水轮发电机年发电量最优设计

变速恒频水力发电技术有利于改善传统恒速发电存在的综合效率低、运行条件恶劣、枯水期水资源浪费的不理想情况,对节能与机组健康运行意义重大.文中针对全功率变流器变速发电系统永磁同步电机进行优化设计,不同于经典设计方法仅优化电机额定工况运行效率.首先预分析了拟设计电机的运行工况,并建立了多个水文季节下永磁电机的效率模型.其次,...     

一种考虑铁耗的感应电机最大效率控制系统

在研究感应电机损耗模型的基础上,综合矢量控制与最大效率控制的特点,提出了一种新的基于损耗模型的感应电机效率优化控制系统.该系统通过电机损耗模型选取最优励磁电流搜索初值,采用自寻优方法在已经缩小的范围内搜索系统的最大效率运行点.系统进人稳态时,采用效率优化控制策略,通过搜索模型获得最佳的系统效率,而在负载或速度指令突然变...     

时间谐波对永磁屏蔽电机损耗及效率特性的影响分析

为解决永磁屏蔽电机屏蔽套损耗大、电机系统效率低、变频器载波频率难以选择等问题,本文以一台2kW,6000r/min的永磁屏蔽电机作为研究对象,通过搭建Simulink和Ansys EM联合仿真模型,对不同载波频率及调制比条件下电机气隙磁密分布,损耗特性及电机系统效率进行了研究,获得了永磁屏蔽电机系统效率最优的载波频率选择范围。该研究不仅可以为变频器供电永磁屏蔽电机的设计及使用提供理论参考,还具有一定的工程实际意义。     

基于MATLAB/Simulink的变频电机系统能耗实用模型

变频电机系统能耗分析需要对系统各环节建立准确的损耗计算模型。针对目前有限元模型建模繁琐、计算量大的现状,在考虑了变频电源谐波对铁耗电阻影响的基础上,建立了计及铁耗等效电阻的异步电机数学模型及PWM变频器主电路损耗模型,提出一种基于MATLAB/Simulink的变频电机系统实用模型,实现了变频电机系统各环节损耗准确分析。通过对不同工况下变频器、电机和系统总效率的仿真分析,揭示了传统忽略变频器能耗的损耗分析方法对系统最佳运行点估算存在一定误差。为了验证模型正确性,对一组5.5 k W变频电机系统进行了试验对比,验证了文中模型能够正确有效地模拟变频电机系统运行。研究成果为进一步研究系统能耗最优控制策略提供了重要理论支撑。     

基于谐波注入算法的变频器驱动下PMSM损耗抑制方法

永磁同步电机(PMSM)在变频器驱动下运行时,受变频器所产生的含量较高的时间电流谐波影响,电机的损耗会大幅增加,这将严重影响到电机运行的安全性与稳定性,而通过对电机本体结构进行优化的传统方法所带来的损耗抑制效果有限,不足以解决问题。针对此,从电机的控制策略出发,提出了一种基于谐波注入算法的PMSM损耗抑制方法,通过对成分含量最高的5次、7次时间电流谐波进行抑制,来降低变频器驱动下电机的损耗。以场路耦合联合仿真模型为计算工具来验证算法的有效性,结果表明在加入谐波注入算法后电机的损耗降低了24.9%,所达到的效果较好,为电机的损耗抑制提供了一种参考。     

一种有轨电车永磁牵引系统集成效率优化策略

如何在独立轮转向架上进行左右车轮耦合以提高导向能力,并降低牵引损耗以便提升牵引效率,是100%低地板新型有轨电车的技术难点和研究热点…。建立一种考虑铁耗的内置式永磁同步电机最小损耗求解模型,并采用自适应模糊控制器解决多电机联合控制时的效率寻优问题。使用一种集成效率优化策略,在牵引系统启动阶段,采用最低损耗控制策略(lowest loss control,LLC)进行单电机效率优化控制;在牵引系统恒速稳定运行时,基于最小输入功率的模糊控制开始介入,对基于GPS速差前馈的多电机牵引系统进行整体效率优化。仿真结果表明,与传统的基于单电机MTPA控制相比,集成效率优化策略具有响应速度快、超调量小、鲁棒性好等优点,尤其是能明显降低永磁牵引系统电气损耗。     

变速恒频风力发电机风能最优控制

基于风速分布服从Weibull双参数分布,分析变速恒频风力机的特点和运行特性,以1.5 MW变速恒频风电机为研究对象,构建风电机在特定风资源下年能量输出的优化模型,以尽可能实现年能量输出最大化为优化目标,将改进型粒子群算法用于模型进行求解,并与原设计的风电机参数相比,求解结果显示其优越性,从而说明该方法的可行性和实用性.同时,探讨了分别改变Weibull分布尺度参数和形状参数时,叶尖速比与能量输出的关系;仿真结果表明风能大小更多的由Weibull分布的尺度参数决定,说明了与风速分布相比风能大小更多的取决于平均风速.     

电动汽车电机驱动系统效率优化控制研究

基于感应电机损耗模型的效率优化控制策略易受参数变化的影响,混合动力车用感应电机参数时变性突出,常常使电机不能运行在效率最优点.针对这一问题,设计一个龙伯格-滑模观测器在线辨识感应电机模型参数,提出了基于参数在线估计的异步电动机效率优化控制策略.电机损耗模型参数的在线辨识,极大地提高效率优化方法对电机参数变化的鲁棒性.该方法结构简单、可靠,对驱动系统内部噪声和大测量信号扰动有很强的鲁棒性,并易于工程实现.仿真结果验证了所提方法的有效性.     

基于参数在线估计的交流异步电动机效率最优控制

常规的基于异步电动机损耗模型的效率优化控制策略易受参数变化的影响,往往不能使电机运行在效率最优点.为解决这一问题,引入渐消记忆最小二乘递推算法在线估计损耗模型参数,提出了基于参数在线估计的异步电动机效率优化控制策略,该方法直接估计电机损耗模型的参数,避免了对电机定转子电阻和电感的辨识,简便易行.仿真研究结果表明,该参数估计算法和控制策略确保了损耗模型参数估计误差收敛.设计了基于数字信号处理器TMS320LF2407A的变频驱动实验系统,对加入参数估计算法前后的效率优化控制做了对比实验.实验结果表明,该控制策略下变频驱动异步电动机运行效率高于无参数估计算法.     

Digital Techniques in the Evaluation of High-Efficiency Induction Motors for Inverter Drives

An inexpensive method of measuring the efficiency of high-efficiency ac motor drive with an inverter power source is described. The method uses simultaneous sampling of waveforms, storing data in memory, and transferring the data to a personal computer for processing. The method yields an estimated precision of 0.25 percent in measuring motor electrical power. With the availability of the actual waveforms in the computer, it is possible to apply them to a motor model and use the results to separate the losses into inverter waveform-induced losses, magnetic losses, and resistance losses. The results show excellent correlation with calculation using a specially designed induction motor, so that extending the digital analysis method to analysis of an unknown motor should yield good results.     

考虑铁损的感应电机直接转矩控制的效率优化

建立了考虑铁损时的感应电机数学模型,在分析电机损耗和定子磁链的关系的基础上,提出了一种通过优化定子磁链实现感应电机直接转矩控制变频调速系统的效率最优控制策略。研究了不同负载转矩和转速条件下电机损耗与定子磁链之间关系,推导出电机损耗与负载转矩和定子磁链的表达式,进而确定了损耗极小时的最优定子磁链幅值。仿真结果表明该策略能明显降低感应电机直接转矩控制系统的功率损耗,提高运行效率。     

异步电机低开关损耗的模型预测直接转矩控制

提出一种新颖的异步电机低开关损耗的模型预测直接转矩控制方法。通过建立异步电机离散时间预测模型,对不同开关矢量作用下的系统输出矢量进行轨迹外推,形成长预测范围的输出轨迹。同时分析三电平逆变器在开关切换时产生的开关损耗,以逆变器的平均开关损耗为价值函数,对不同开关矢量作用的输出轨迹进行在线评估,得到最优的开关矢量并将其作用于逆变器,从而有效降低了逆变器的开关损耗。仿真结果表明,基于该方法的驱动系统逆变器的开关损耗低,电机转矩和磁链动静态性能良好。     

光伏并网逆变器的LCL滤波器效率优化

为了提高光伏发电系统的并网效率,降低并网谐波,根据模拟滤波器的理论和设计方法,指出LCL滤波器的优势所在。结合逆变器应用详细介绍了LCL滤波器主要参数的设计优化方法,对滤波器主要器件的损耗计算和效率优化做了量化分析。将滤波器与实际300 kW光伏逆变器连接试验,仿真和试验结果验证了设计的正确性,根据实验结果绘制的负载-效率曲线在50%负载和100%负载时滤波器电能转换效率均在99%之上,电流总谐波畸变率THD在100%负载时小于1%,均大大优于各国际、国内标准和技术规范的要求。     

英威腾GOODRIVE300系列变频器在地面直驱螺杆泵抽油机上的应用

地面直驱式螺杆泵是在螺杆泵基础上发展而成的抽油机械,采用永磁同步电机带动光杆直接驱动井下螺杆泵,减少了机械减速器和皮带减速器,效率很高。本文介绍了英威腾GOODRIVE300开环矢量型变频器在地面直驱螺杆泵上的应用,其控制性能可靠,节能效率高。本文仅以37kW的GOODRIVE300变频器为例进行分析,并为地面直驱式螺杆泵的节能改造提供应用方案。     

谐振式软开关在永磁无刷直流电机控制中的应用

无刷直流电机因动态性能好、调速灵活、效率高等优点被广泛的应用于各种驱动和伺服控制领域 ,而驱动无刷直流电机的逆变器一般却工作在硬开关状态下 ,产生了较大的开关损耗 ,降低了电机的效率。因此为了减小开关损耗 ,本文给去了一种方法 ,即在直流电源和逆变器之间加入一谐振电路来实现其开关管的零电压开通和关断 ,从而大大降低了逆变器的开关损耗 ,提高了电机的工作效率     

基于博弈论的电动汽车轮毂电机热源损耗优化

为降低具有高功率、高转矩密度等特点的电动汽车轮毂电机热源损耗,提出了基于博弈论的外转子式永磁同步轮毂电机的多目标优化设计方法。首先应用磁路法推导了电机各项损耗的解析表达式;其次以定子槽形的尺寸为设计变量,以定子铁耗、绕组铜耗、永磁体涡流损耗和电机效率为优化目标,建立电机优化设计数学模型;最后应用基于博弈论的多目标优化算法(Game Theory Optimization Algorithm,GTO),同时结合改进粒子群算法(Advanced Particle Swarm Optimization Algorithm,APSO)对电机定子槽型进行优化设计,并借助有限元仿真软件进行了辅助计算。研究结果表明：相较于原设计方案,优化后电机功率损耗减少32.6%,效率提高6.12%。     

电动汽车充电站的概率负荷建模

电动汽车充电站负荷的随机性特征,使相关建立具有通用性负荷模型的研究存在一定的困难,针对三类典型电动汽车充电站,即电池更换站、居民区充电站、公共场所充电站,提出了一种以充电方式、地理位置、出行特征为基础的概率负荷建模方法,通过全面研究充电站负荷建模的影响因素,采用蒙特卡洛模拟与概率统计分析规律相结合的方法综合建立三类典型充电站的概率负荷模型。在此基础上,运用粒子群算法优化得到了填谷效应最优的三类典型充电站的优化配置方案,验证了所建立的概率负荷模型的有效性和实用性。     

泵段、水泵模型测试段与泵段效率修正

根据低扬程大型泵站泵装置出水流道的水力设计要求,修正了＂泵段＂的定义,计算了水泵模型测试段中进出水管道的水力损失,并对＂泵段＂效率进行了修正;根据修正后的＂泵段＂效率对南水北调东线工程3个泵站设计工况的＂泵段效率＂、流道效率和泵装置效率之间的关系进行了验证性计算。研究结果表明：＂泵段＂宜定义为由水泵叶轮和导叶体这两个最基本的过流部件组成;南水北调工程水泵模型同台测试提供的水泵模型综合特性曲线表达的是水泵模型测试段的水力性能,其中包含了测试段中进水管道和出水管道的水力损失;大型泵站泵装置中的＂泵段＂性能应在水泵模型测试段水力性能的基础上考虑进出水管道水力损失进行修正;由水泵模型测试段性能修正得到的＂泵段＂扬程和效率均较水泵模型测试段高,设计流量时的扬程修正值约为0.15m左右;效率修正值与水泵模型测试段扬程有关,水泵模型测试段扬程愈低,修正值愈大,其幅度约为（1～4）%。流道效率根据流道水力损失及泵装置扬程计算得到,根据流道效率和修正后的＂泵段＂效率对设计工况的泵装置效率进行预测,其结果与泵装置模型试验得到的结果相比小于1%。     

基于GASA策略的交流变频调速系统模型辨识研究

针对交流变频调速系统，探讨了应用智能优化算法实验建模方法。变频器直接驱动异步电动机的开环调速系统存在调速性能差的问题，需要速度闭环。系统用西门子变频器作为功率驱动组件，单片机参与决策，构成一种实用的闭环控制系统。应用遗传算法和模拟退火算法构造一类GASA混合优化策略，辨识表征系统动力学特性的数学模型。实验结果证明了混合优化策略的优越性，并提供了变频调速系统模型实验辨识的新途径。