矢量控制系统的电流解耦及其调节器设计

基于转子磁链定向的动态数学模型,运用非线性解耦线性化理论,设计了非线性解耦控制器抵消定子电流耦合项的影响,实现对定子电流完全解耦。采用调节器典型系统整定方法,设计了转速和电流PI调节器。仿真结果表明,该系统具有良好的稳态和动态性能。     

异步电机电流内模解耦控制系统分析与仿真

在同步速d-q坐标系下异步感应电机动态模型和解耦控制原理的基础上引入了内模控制方法,详细设计了基于转子磁链定向和内模控制的定子电流调节器。为了计及实际系统中异步感应电机磁场会随着电机负载(转矩)变化而呈不同程度的饱和以致电机参数的非线性,分析了电流内模控制器对这种非线性参数的鲁棒性,建立了整个异步感应电机矢量控制仿真系统,并分别对忽略磁路饱和和考虑磁路饱和两种情况下的系统进行了仿真分析。结果表明电流内模控制调节器在模型匹配和失配下均能提供良好的转矩动和静态解耦效果。     

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。     

基于复矢量调节器的低开关频率同步电机控制

为提高中压大功率变频器出力,需要降低器件的开关频率,这会导致脉宽调制(pulse width modulation,PWM)响应滞后,影响定子电流磁化分量和转矩分量间的动态解耦效果。受低开关频率制约,常规的比例积分(proportionalintegral,PI)及前馈补偿PI调节器难以满足系统要求。为改善这一问题,在对电励磁同步电机进行复矢量信号建模的基础上,充分考虑信号采样的延迟和开关器件在低开关频率下的惯性特性,结合经典的控制理论分析方法,设计了一种新颖的基于复矢量的电流调节器。该调节器能在低开关频率下实现对定子电流磁化分量和转矩分量的有效解耦,动稳态性能良好。Matlab仿真及DSP实验验证了该调节器的有效性与可行性。     

矢量控制系统动态电压解耦与调节器整定

采用动态解耦方法对定子电压进行解耦,提高解耦控制器对电机参数估计误差的鲁棒性,充分消除励磁电流内环与转矩电流内环之间的耦合.采用调节器常规工程设计方法,提出了一套异步电动机无速度传感器矢量控制系统双闭环PI调节器整定方法,实验结果验证了其良好的性能.     

电流控制电压源逆变器驱动的感应电机逆解耦控制

在转子磁链坐标系下,以电流控制电压源逆变器供电驱动电机运行.通过在电流内环采用高增益控制器,感应电机模型中的2个定子电流分量可近似为定子参考电流,从而可忽略定子电流动态特性的影响,将以定子电压为控制量的感应电机四阶模型降阶成以定子电流为控制量的二阶模型.采用状态反馈线性化方法求得感应电机的逆系统,将多变量、非线性、强耦合的感应电机动态解耦成转速与转子磁链2个一阶子系统.在此基础上,设计一种积分比例(IP)控制器对解耦子系统进行闭环控制.电流内环采用滞环比较器,直接获得PWM信号,控制逆变器实现电流跟踪,从而使调速系统具有快速的动态响应性能.仿真结果验证所提控制方案的有效性和优越性.     

异步电动机定子磁链与电磁转矩的逆系统解耦控制方法

为了实现脉宽调制电压源型逆变器供电的异步电动机调速系统定子磁链和电磁转矩的动态解耦控制，基于逆系统理论提出了一种新型的解耦控制策略。根据异步电动机调速系统的动态数学模型，证明了其逆系统的存在性，在此基础上得到了逆系统的输入输出方程。把得到的逆系统和异步电动机调速系统相级联，从而将多变量、非线性、强耦合的控制对象解耦成了两个一阶线性子系统，分别称为转矩子系统和磁链子系统，利用线性控制理论对各个调节器进行了设计，实现了定子磁链和电磁转矩对各自参考值的全局渐进跟踪。使用Matlab软件进行了仿真实验，实验结果验证了控制方案的可行性。     

永磁同步发电系统中转矩和磁链精确线性化解耦控制

为了实现直接转矩控制(direct torque control,DTC)永磁同步发电系统直流输出电压的快速而平稳控制,需要电磁转矩与定子磁链控制之间的解耦。该文首先根据定子静止坐标系中定子电流和定子磁链状态方程,推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为状态变量的永磁同步发电机仿射非线性模型。然后以该非线性模型为基础,结合输入输出线性化理论推导出以电磁转矩和定子磁链幅值平方为输出变量的定子电压矢量给定数学模型。根据定子磁链幅值平方和电磁转矩跟踪控制要求,设计出线性化后系统输入控制变量形式,并据此进一步计算出定子电压参考矢量。最后利用空间电压矢量调制(space voltage vector modulation,SVVM),实现永磁同步发电机定子磁链幅值和电磁转矩控制的动态解耦。实验结果表明,采用该文提出的新型控制策略发电系统具有理想的电磁转矩和定子磁链幅值跟踪性能,转矩及电流脉动较小,直流输出电压控制迅速而平稳。     

永磁同步电机变频调速系统的内模控制

永磁同步电机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步电机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,实验结果验证了方法有效可行。     

永磁同步曳引机变频调速系统的内模控制

永磁同步曳引机是典型的非线性多变量强耦合系统,在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,传统的PI控制器无法实现解耦,提出一种基于内模控制原理和空间矢量算法相结合的高性能永磁同步曳引机解耦控制方法,用内模控制策略控制理想电机模型,对定子电流交叉耦合电势动态解耦,提高系统的动态响应性能,同时在整个电流闭环过程中对参数摄动和外扰动具有良好的鲁棒性,这种方法不需要额外的电机参数和检测硬件,试验结果验证了这种方法有效可行。     

一种高性能的单相逆变器多环控制方案

提出了一种高性能的单相逆变器控制策略.该方案在电压电流双闭环控制基础上增加了外层的重复控制器.在实现输出电压解耦和扰动电流补偿后,电压外环采用比例积分环节,电流内环采用比例环节的控制器.理论分析证明在这种双环结构下,可以实现任意配置闭环极点,因而使逆变器达到了很快的响应速度及较好的稳态精度.位于内层的双环瞬时控制器改善了系统的动态特性,位于外层的重复控制器提高了稳态精度及抗非线性负载扰动的能力,两种控制器各司其职,互为补充,为单相逆变器波形控制提供了一种接近完美的控制方案.最后在一台基于DSP TMS320F240的单相PWM逆变器实验装置上验证了该控制方案的正确性.     

NPC型三电平三相四线制SAPF非线性无源控制策略

针对线性控制器依赖局部线性化方法的缺点,提出并联型有源滤波器(SAPF)非线性无源控制策略。根据被控对象二极管钳位(NPC)型三电平三相四线制SAPF在dq0坐标系下的欧拉(EL)数学模型分析其无源性;从能量角度出发构造能量存储函数,得到能使被控量收敛至期望值的无源控制规律;以使内环电流解耦为目的,采用阻尼注入法对其简化,提高系统的动态性能;对所设计的NPC型三电平SAPF的非线性无源控制方法进行了仿真及硬件实验。结果表明,所设计的基于非线性无源控制策略的NPC型三电平SAPF能够实现电网平衡/不平衡情况下的电流低谐波、直流侧电压稳定及中点电压平衡;与传统的双环PI控制策略相比,具有较好的补偿效果。     

UPFC并联侧双环控制策略的研究

从统一潮流控制器（UPFC）并联侧系统数学模型出发,设计了UPFC并联侧双环控制系统,内环用电流解耦控制器实现dq轴电流解耦,外环用d轴控制直流电容电压,q轴控制节点电压的PI控制方式,同时加入电流前馈控制环节和电流反馈控制环节,提高了系统精度和响应速度。仿真系统采用高电压等级,并使用标幺值方法分析和计算各类控制器的参数,通过仿真验证了所设计系统的准确性和有效性。     

一种基于非线性PI的DSTATCOM串级解耦控制策略

建立了配电网静止无功同步补偿器（distribution static synchronous compen-sator,DSTATCOM）在幽坐标系下的数学模型,求得了其解耦后的控制系统结构,使得无功电流和有功电流可以独立控制。在解耦控制基础上引入一种计算简单的具有自整定功能的非线性PI控制方法,提出了基于非线性PI的串级解耦控制策略,并给出了控制器的参数计算方法。最后,在PSIM仿真环境下搭建了仿真模型,对模型参数精确和不精确两种情况及变负荷工况分别进行了仿真试验,验证了所提控制策略的可行性与优越性能。     

基于交叉耦合与交叉解耦的UPFC控制性能对比

交叉耦合与交叉解耦控制是统一潮流控制器(UPFC)的2种主要控制策略,两者内环相同而外环有显著差异。交叉耦合以线路潮流为控制对象,控制结构简单易于实现,属于直接控制方式;交叉解耦的外环控制由电流反馈环与比例积分(PI)控制相结合,以线路电流为控制对象,具有快速调节潮流的能力,属于间接控制方式。交叉耦合不依赖于电流反馈,通过外环PI调节器对线路潮流进行独立调节,因此具有较好的鲁棒性;交叉解耦通过电流环解耦,具有解耦完全的特点。单相接地短路实验体现出交叉解耦控制在三相不平衡状态下迅速限制潮流冲击分量的特点。通过实验波形和仿真分析,对交叉耦合与交叉解耦的控制性能特点予以了证实,并针对交叉解耦控制鲁棒性较差的缺陷,提出了PI控制器的智能化和线路参数在线辨识2条改进途径。     

双闭环解耦附加PI控制策略的仿真研究

针对在dq坐标系下电流型PWM逆变器数学模型的非线性、耦合性的特点,设计了双闭环解耦附加PI的控制策略。首先分析了系统的构成及原理,接下来对PWM逆变器的数学模型和双闭环解耦附加PI控制策略进行详细介绍。最后在MATIAB/Simulink软件中对系统转速、电压电流、有功功率、无功功率及功率因数进行了仿真。仿真结果证明：该控制策略不仅能够实现平滑无极调速,而且能够达到提高功率因数、消除谐波及节能的目的。     

基于量测信号扰动的DFIG变流器控制参数辨识方法

双馈感应发电机(DFIG)的变流控制器模型是整个机组模型中的关键部分。变流控制器的参数众多且内外环比例—积分(PI)控制器之间存在级联,常规辨识方法或遇到参数可辨识性问题,或工程实现难度较大。文中提出一种以"分步辨识、交互迭代"为特点,基于二次侧量测信号扰动的控制器参数辨识方法。该方法分别在变流控制器中各PI控制器输入端所用的量测信号上施加扰动,从而突出某个PI控制器在特定量测信号扰动下的作用,并将该PI控制器的可测量控制目标作为观测变量,进而重点辨识其参数。对于存在级联的两个PI控制器,先对后一级PI控制器所用量测信号施加扰动,同时屏蔽前一级PI控制器所用量测信号的变化,从而可实现两个级联PI控制器参数的解耦辨识。该方法可以使变流控制器中每个PI控制器的两个参数在特定的量测信号扰动下被单独辨识,有效保证了参数的可辨识性;而对于全部待辨识参数,可通过多轮交互迭代辨识进一步提高整体辨识精度。