基于高频信号注入的异步电动机转子故障诊断方法研究

鉴于工频分量对异步电动机转子断条故障特征分量的泄露影响,提出了高频信号注入的异步电动机转子故障诊断新方法.推导出高频信号注入后转子断条新的故障特征频率,采用电机多回路理论和绕组函数理论建立异步电动机完好以及转子断条故障数学模型,通过仿真验证了高频信号注入法在电机轻载情况下对诊断转子断条故障的有效性和可行性.     

基于磁感回路参数的异步电动机内部故障仿真

基于电磁学磁感回路分析,建立了异步电动机仿真模型。结合分析异步电动机内部故障时定子阻抗的变化,得到异步电动机启动过程、正常运行、发生故障后的机端侧电流、转子转速、定转子角差、转矩等各电气量的数据变化,为电动机模型仿真提供了一种基于磁感回路参数的新仿真方法,以便于为电动机内部故障分析提供定量分析。     

基于磁感回路参数的异步电动机内部故障仿真

基于电磁学磁感回路分析,建立了异步电动机仿真模型。结合分析异步电动机内部故障时定子阻抗的变化,得到异步电动机启动过程、正常运行、发生故障后的机端侧电流、转子转速、定转子角差、转矩等各电气量的数据变化,为电动机模型仿真提供了一种基于磁感回路参数的新仿真方法,以便于为电动机内部故障分析提供定量分析。     

鼠笼式异步电动机的键合图建模与仿真

在Ghosh和Bhadra所建立的电机键合图模型基础上,根据鼠笼式异步电动机原理和结构,应用功率键合图理论,建立了鼠笼式异步电动机的统一扩展键合图模型,使之物理意义更明确.特别是转子导条的键合图模型的建立更具有实际意义.并利用现有键合图仿真软件对Ghosh和Bhadra电机模型与鼠笼式异步电动机模型进行了仿真对比,同时...     

异步电动机准确数学模型及仿真

给出了异步电动机准确数学模型主要特性计算程序及其仿真计算结果,同时还给出了异步电动机较准确数学模型的有关仿真结果.本文利用异步电动机准确数学模型,就异步电动机定、转子漏电抗之间的大小比例关系对异步电动机的机械特性的影响进行了专门研究,给出了有益的结论.     

复合笼条转子异步电动机的参数辨识

首先建立了复合笼条转子异步电动机的数学模型，然后利用推广的卡尔曼滤波法，将模型中转子电阻和漏感增广为状态变量，对其进行了辨识，利用辨识得到的参数对电机的起动过程进行了仿真，将复合笼条转子感应电机的转子参数及仿真结果与普通感应电动机进行比较，说明复合笼条转子异步电动机良好的起动性能。     

基于转子磁链矢量控制变频调速系统的建模与仿真

介绍了转子磁链定向控制异步电动机调速系统的原理及数学模型的建立,并给出了仿真结果,通过仿真结果证明了此模型的正确可行性.     

电机转子断条故障诊断方法探讨

通过综合国内外相关理论,对笼型异步电动机几种转子断条故障诊断方法进行了研究.仿真或实验验证结果表明,所有的方法对检测笼型异步电动机的转子故障是有效的.在此基础上讨论了转子断条故障诊断方法的发展趋势,为电机转子断条故障研究者提供了理论指导.     

异步电动机的建模仿真方法

为了解决异步电动机的高阶非线性建模仿真问题,根据其在两相静止坐标系下的数学模型,利用MATLAB的Simulink功能,建立了异步电动机的Simulink模块图模型、S函数模型和微分方程编辑器(DEE)模型.以转速、转矩和定、转子电流为特征量,通过对异步电动机的仿真结果,验证了三种模型的统一性和正确性,符合电机实际运行特性,并比较了三种建模方法的优缺点.     

复合实心转子异步电动机的起动特性仿真

本文运用状态变量法和坐标变换理论建立了实心转子异步电动机的稳态和动态特性仿真模型，考察了随转速而变化的实心转子参数对动态特性的影响。用定步长四阶龙格－库塔法对几台个有不同转子外层材料的复合实心转子异步电动机的起动性能进行了数字仿真计算，并进行了测试，计算结果与试验值基本相符。     

基于改进混合模型转子磁链观测器的异步电机无速度传感器控制

针对异步电机无速度传感器控制由于估计转子磁链不准确导致控制精度不佳的问题,提出了一种改进的混合模型转子磁链观测器设计方法。首先,介绍了常规的异步电机磁链观测方法,并借助异步电机的复矢量模型和特征函数详细分析了常规Gopinath型转子磁链观测器存在的主要问题。其次,为了解决常规磁链观测器存在的缺点,提出了一种改进的特征函数设计方法,进而得到了一种改进的混合模型转子磁链观测器。再次,基于特征函数和频率响应函数,进一步对比研究了常规Gopinath型转子磁链观测器和所提改进的混合模型转子磁链观测器的参数灵敏性。最后,利用所提混合模型转子磁链观测器的磁链观测结果和锁相环,实现了异步电机的无速度传感器控制。基于StarSim和YXSPACE-SP2000平台的对比实验结果,验证了所提混合模型转子磁链观测器的参数鲁棒性,同时也验证了所提无速度传感器控制策略的有效性。     

一种改进的电压型转子磁链估计模型

为了实现高性能异步电机矢量控制,必需解决转子磁链的准确估计,本文介绍一种改进电压型转子磁链估计模型,它是针对传统的电压型磁链估计模型在低速时磁链估计不准确而提出的．文中详细介绍了这种改进的磁链估计模型的原理与框图。通过仿真结果与控制系统实验结果表明,这种改进电压型转子磁链估计模型能够准确辨识转子磁链,而且低速时动态性能良好。     

带有转子电阻补偿的异步电机电流型磁链观测器

提出了一种改进的异步电机转子磁链电流型观测器。造成电流型观测器估计误差的转子电阻不确定项,在定子电流方程中同样存在。把它扩张成新的状态变量后,根据扩张状态观测器(ESO)的原理,在电流、转速可测的条件下可以对其进行观测。把所得的对不确定项的估计值引入电流型观测器,则可以消除转子电阻的影响。与传统观测器的仿真对比结果表明,该方法对转子电阻的变化具有很强的鲁棒性。     

Slip-Frequency-Type Vector Control Equivalent to Flux-Feedback Vector Control Using Flux Observer

The slip-frequency type vector control and the flux-feedback type vector control arc typical control methods of induction motors. It is shown that the two methods are similar except for a frame of reference. The flux-feedback-type vector control using the rectangular coordinate uses vertical and horizontal components of the rotor flux. The slip-frequency type vector control using the polar coordinate employs absolute value and angle of the rotor flux. Usually, the flux-feedback vector control does not use the rotor flux model but instead, the rotor flux observer for flux estimation. On the other hand, the slip-frequency type control uses the rotor flux model. Therefore the slip-frequency type vector control using the rotor flux observer is proposed. The proposed method is equivalent to the flux-feedback type vector control using the rotor flux observer. Then it is more robust than the conventional slip-frequency type vector control.     

基于改进磁链观测器的感应电机转速辨识

感应电机电压模型转子磁链观测器由于其算法简单而得到广泛应用,但低速时由于定子电阻压降明显使得测量误差严重影响观测精度,纯积分的应用还存在直流偏置和初始值问题。本文提出了一种改进电压模型转子磁链观测器,引入定子磁链的电流模型和电压模型之间的误差对定子感应电动势进行补偿,理想积分环节采用新型改进低通滤波器代替,再由定子磁链的电压模型推导出转子磁链的电压模型。在此基础上,通过得到的转子磁链对感应电机的转速进行辨识。仿真和实验表明新算法改善了转速辨识的动静态性能,尤其改善了低速时的转速辨识性能。     

Design and implementation of a closed-loop observer and adaptivecontroller for induction motor drives

This paper discusses the implementation and experimental results of a closed-loop rotor flux observer and model reference adaptive system (MRAS) of a direct field-oriented control (FOC) of an induction motor drive. The motor was supplied from a high-frequency (20 kHz) AC resonant link via a MOS-controlled-thyristor (MCT)-based bidirectional converter. Hardware and software implementations of the various motor control functions are presented. The closed-loop observer combines the current and voltage models via a speed-dependent gain (SDG). The current model was formulated to operate in the rotor reference frame and requires only an encoder angle and not the actual rotor speed for implementation. The closed-loop observer permits the use of a pure analog integrator to calculate an adequate stator flux. The use of an AC resonant link further complicated an all-digital calculation of the stator flux. The observer and adaptive controller were tested on a 400-Hz 2-hp induction motor for low and high speeds. The closed-loop observer showed sensitivity at low speeds to the rotor circuit time constant which attributed to the current model rotor flux estimation. At high speed, the closed-loop observer followed the voltage model rotor flux estimation attributes. The MRAS was able to improve the complete speed response by correcting the current model rotor flux observer for errors in estimation of its parameters     

基于闭环扩张状态观测器的转子磁链观测

针对转子磁链观测易受转子电阻变化影响的问题,设计了一种基于闭环扩张状态观测器(ESO)的转子磁链观测器。该观测器将电流模型和电压模型中的不确定部分与已知模型分离,扩张为新的状态变量,并将转子磁链的观测值补偿到已知模型中,形成闭环的磁链观测器。这种闭环的ESO缩小了观测对象的不确定性范围,提高了ESO的收敛速度和观测精度。不同转速下的仿真结果表明,提出的ESO对转子电阻摄动具有很强的鲁棒性。     

单相感应电机无速度传感器矢量控制系统

通过分析不对称单相感应电机(SPIM)在不同形态下的数学模型,解决了椭圆形磁场和电机不对称运行的问题。通过电压和电流混合模型磁链观测器计算转子磁链,并进一步计算转子磁链位置和转子转速。在三桥臂逆变器基础上,进行了基于转子磁场定向的不对称SPIM无速度传感器矢量控制仿真,验证了该控制系统的可行性与有效性。     

ROTOR FLUX COMPUTATION IN SATURATED FIELD-ORIENTED INDUCTION MACHINES

ABSTRACT

The paper discusses effects of main flux saturation in field–oriented induction machines and proposes improved schemes for rotor flux space vector calculation. Field–oriented control with rotor flux computation out of the measured quantities is elaborated. Two rotor flux computer structures are analyzed. The first one is based on stator voltages and currents as measured variables, while the second scheme carries out calculations on the basis of sensed stator currents and rotor speed (position). The sensitivity of the constant parameter rotor flux computers to saturation degree variation is investigated in detail. Modified structures of the computing schemes are then proposed, which account for change in saturation level in the machine. The modified rotor flux calculators are derived from flux state–space model of a saturated induction machine. Accurate computation of rotor flux space vector is enabled in this way, irrespective of the actual saturation level in the machine. Verification of the developed modified rotor flux computers, which account for main flux saturation, is provided by the aid of digital simulation.     

感应电机高性能鲁棒速度跟踪控制器设计

针对系统模型不确定性和干扰对矢量控制性能的影响,利用Q-参数化理论设计控制器,设计了一种简单有效的感应电机速度控制策略。该速度控制器由鲁棒转子磁链估计器(RRFE)以及参考模型跟踪控制器(RMTC)两个部分构成。RRFE主要用于转子磁链估计,以确保转子磁链获得快速准确的定向,而RMTC则在电机参数发生变化和出现干扰的情况下,获得磁链和转速的渐进跟踪性能。仿真试验结果表明,干扰得到有效抑制,系统具有较好调速性能。