采用少量样本的开关磁阻电机磁链SVM建模与分析

开关磁阻电机(SRM)中磁链ψ是转子位置θ和绕组电流i的二元非线性函数,常基于ψ-θ-i关系数据建立磁链的数值模型,但ψ-θ-i关系数据测量成本高。本文基于支持向量机(SVM)算法从少量ψ-θ-i关系数据中建立开关磁阻电机的磁链模型。通过改变训练集均匀采样的步长,发现若电角度采样步长超过14°,模型预测误差约增加50%;电流较小时,模型预测误差随着采样步长的增大先迅速增加后在某一值附近震荡。训练集确定后,采用原始的ψ-θ-i数据训练SVM所得磁链模型,在磁链值较小的区域,预测值的相对误差最大值超过200%。针对误差产生的原因,本文提出一种非线性映射,用于处理训练样本。采用预处理后的样本训练SVM所得模型,在磁链值较小区域预测值的相对误差小于3.5%。为进一步提高最终模型的精度,本文将由原始数据训练所得模型和由映射后数据训练所得模型集成得到最终模型。本文的方案削弱了训练样本的减少对磁链模型精度的影响,使磁链模型预测的相对误差明显减小。     

12/14混合定子磁悬浮开关磁阻电机磁链特性及磁链建模研究

12/14混合定子磁悬浮开关磁阻电机(HSBSRM)的磁链是计算电磁转矩和径向悬浮力的基础,是实现电机稳定旋转和悬浮的前提。针对常规解析法建立的12/14HSBSRM磁链模型的局限性,提出了基于贝叶斯证据框架最小二乘支持向量机(LS-SVM)的磁链建模方法。通过有限元法分析了HSBSRM悬浮绕组与转矩绕组磁链的耦合关系、悬浮绕组间磁链耦合关系绕组磁链与径向位移关系、悬浮绕组磁链与转子位置角关系,建立了基于贝叶斯证据框架LSSVM的磁链模型,仿真结果表明所提方法能够快速准确的建立磁链模型。     

基于二阶滑模和MRAS的PMSM速度与磁链估计

针对永磁同步电机无传感器控制系统,提出了一种基于二阶滑模和模型参考自适应的速度估计算法.估计算法直接在旋转坐标下估计电机的感应电动势,用模型参考自适应辨识永磁体磁链,两种方法相结合,实现电机速度的估计.该算法能有效抑制滑模固有的抖振,还能减少永磁体磁链对速度估计的影响,增强系统的鲁棒性.仿真结果验证了该算法的有效性.     

多绕组交流旋转电机饱和电感的快速求解算法

为了解决多绕组交流旋转电机饱和电感的统一、快速、准确求解难题,从电感的基本定义出发,提出一种磁网络迭代法。在考虑铁心饱和与转子旋转的情况下,分析并建立动态磁网络模型,求解交流旋转电机在给定激励下的磁场分布,然后冻结该工况下定转子铁心各部分的磁导率,计算单位电流产生的绕组磁链,进而求得饱和电感,算法具有很好的统一性。在此基础上,以1台混联式笼型转子无刷双馈电机为例,利用该算法求解多套交流绕组的饱和电感,并将计算结果分别与有限元能量摄动法和样机实测数据进行对比。结果表明,磁网络迭代法在保证电感求解精度的前提下,比有限元能量摄动法具有更快的求解速度。     

基于扩展卡尔曼滤波的无速度传感器无刷双馈感应电机直接转矩控制

本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波的无速度传感器无刷双馈感应电机直接转矩控制策略。通过对三相无刷双馈感应电机在转子速度坐标系下的数学模型进行分析,推导出系统的状态方程和观测方程,实现基于扩展卡尔曼滤波算法的转子速度和功率及控制绕组磁链的估计。根据磁链的估计值计算出电磁转矩,并通过对控制绕组磁链进行定向和逆变器开关状态的判定实现无刷双馈感应电机的转矩控制。仿真结果表明,在速度给定阶跃变化、负载突变的情况下,所提控制策略均能实现对转速和磁链的精确估计,系统运行稳定。     

无轴承异步电机的直接转矩控制技术研究

针对无轴承异步电机气隙磁场定向算法控制复杂、存在失稳转矩及高度非线性等局限性,将直接转矩控制算法引入到无轴承异步电机解耦控制中。利用小信号模型分析了转矩绕组电流波动对无轴承异步电机麦克斯韦力的影响,研究了一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)的直接转矩控制算法,转矩PI环和磁链PI环的输出分别为磁链的相位角增量和幅值增量,经过相位角增量校正环节解决了转矩环和磁链环的干扰问题,对SVPWM的谐波系数进行了分析。针对一台无轴承异步电机,利用数字信号处理器TMS320F2812 DSP实现了电机在两种直接转矩控制(direct torque control,DTC)算法下的悬浮。实验结果表明该算法降低了电流的总谐波系数,减小了电机转矩的脉动,提高了电机的悬浮性能。     

基于预测控制的异步电机直接转矩控制性能的改善

分析了传统直接转矩控制中造成转矩脉动的原因,提出了一种预测控制算法以改善直接转矩控制性能的方法.在每个采样时刻,根据采样值求出一个能正确补偿当前定子磁链偏差和转矩偏差的定子电压矢量,在下个控制周期内作用于定子绕组,使再下一个控制周期到来时偏差刚好被消除.该电压矢量采用SVPWM进行合成并转化成相应的PWM开关信号,并且使用了一种定子磁链混合模型的磁链观测器以改善低速性能.仿真结果验证了该算法的有效性,明显抑制了转矩和磁链的脉动.     

三电平逆变器简化电压矢量及磁链观测控制方案

在二极管钳位型(NPC)三电平逆变器矢量控制系统中,存在着传统SVPWM算法复杂以及转子磁链观测精度不高等不足,提出一种基于三电平简化SVPWM及混合磁链观测的矢量控制方案,通过对空间电压矢量的分解及平移,达到简化算法的目的;引入一种混合模型的磁链观测器计算转子磁链,根据电机运行状态合理选择磁链观测模型。仿真分析与实验结果表明,基于该方法的NPC三电平逆变器矢量控制,具有动态性能好、转矩响应快,调速范围宽等优点。     

一种用于三角形连接绕组的改进型SVPWM算法的研究

星形连接绕组的传统SVPWM算法之前已有大量研究。在分析传统SVPWM算法的基础上提出了一种用于三角形连接绕组的改进型SVPWM算法,推导了改进型SVPWM算法并在Simulink环境下搭建了采用该新算法的绕组三角形连接方式的三相混合式步进电机细分驱动系统的仿真模型。并基于DSP芯片TMS320F28335对该算法进行了试验。改进型SVPWM模块和三相混合式步进电机相电流在不同细分数下的仿真和实验波形与理论分析相符。结果验证了该算法的正确性和对三相混合式步进电机细分驱动系统的适用性。     

感应电机的带通滤波器补偿电压模型及其应用研究

对于高性能的感应电机矢量控制系统,磁链估计是首先要解决的问题。该文阐述了感应电机带通滤波器补偿电压模型的基本原理,提出了基于该模型的新型定子磁链估计算法。深入分析了带通滤波器极点位置对算法的影响,获得了极点位置与电机运行频率的限制条件。在此基础上引入了定子磁链的自适应相位控制器,增大了滤波器极点的取值范围,提高了算法的动态性能。该文提出的定子磁链估计算法在理论上可彻底解决对反电动势积分时的积分初值与直流漂移问题,在较宽的速度范围内均可获得幅值和相位较为准确的定子磁链,可用于高性能的无速度传感器感应电机矢量控制系统,具有较好的实用性。通过仿真及实验对提出的磁链估计算法进行了验证。