BUCK-BOOST变换器的无源性电流控制方法

为了简化系统控制结构,提高Buck-Boost变换器的控制性能,本文提出了一种通过直接控制电感电流间接控制输出电压的Buck-Boost变换器无源性电流控制方法。首先根据无源性控制方法建立了系统的欧拉-拉格朗日能量模型,然后基于无源性理论和Layapunov稳定性理论,推导出了系统的无源性控制规律。实验结果表明,系统输出电压稳定,鲁棒性较强,动态响应良好。     

感应电动机双闭环无源性跟踪控制

针对感应电动机存在参数时变性、非线性耦合变量和转子电流不易测量等问题,从能量角度分析了感应电动机定子电流-转子磁链动态方程,建立感应电动机的Euler-Lagrange(EL)模型.基于无源性控制方法,以定子电流为状态变量,提出不需要转子电流观测器的改进控制算法,以转矩内环和转速外环,设计了感应电动机的双闭环无源性控制器;以控制期望值注入感应电动机EL模型,反推模型得到系统的控制量.通过与直接转矩控制方法的仿真结果比较,无源性控制器可使感应电动机转子磁链、转矩和转速快速跟踪给定值,鲁棒性好,系统易于实现,而且无源性控制律是全局稳定的控制算法,从而验证了无源性控制策略可行性和有效性.     

感应电机全阶状态观测器及其无源性转速控制

为了实现感应电机的高动态调速性能,针对电机的非线性本质,提出了一种基于全阶状态观测器及其转速自适应估算的感应电机无源性转速控制方案。在基于感应电机无源性与稳定性分析的基础上,设计了渐近稳定转矩跟踪无源性控制器。针对无源控制律所需转子电流难以观测的问题,提出了一种旋转坐标系下以转子电流和转子磁链为状态变量的全阶状态观测器,并应用该观测器对转速进行估算,实现了感应电机无速度传感器的无源性转速控制。仿真结果表明该控制方法易于实现,采用全阶观测器观测转子电流值和估算转速值更为准确,显著提高了感应电机的动静态性能。     

重复控制补偿的有源电力滤波器无源控制

针对基于欧拉-拉格朗日(Euler-Lagrange,EL)模型的有源电力滤波器(active power fil-ter,APF)无源控制方法在受到数学模型不精确、系统参数摄动等干扰情况下稳态跟踪精度欠佳的问题,根据APF的基本原理,对基于EL模型的APF无源性控制规律进行数学推导表明:依靠系统自然阻尼收敛的APF无源性控制律相当于引入前馈和解耦的开环控制方法;向系统注入阻尼的APF无源控制规律相当于在引入前馈和解耦的开环控制基础上加入了比例反馈控制,因此无法实现对期望平衡点的无静差跟踪和系统中"死区效应"等周期性干扰的抑制。为了提高APF无源控制的稳态跟踪精度,提出利用重复控制补偿的APF无源性控制方案。仿真和实验表明所提方法保留了原方法动态响应速度快等优点的同时提高了系统的稳态跟踪精度和干扰情况下的鲁棒性。     

开关磁阻平面电机的鲁棒控制

基于能量耗散理论和开关磁阻电机原理,提出一种鲁棒无源性开关磁阻平面电机控制器,首先研究了开关磁阻平面电机的无源性控制在各种注入阻尼下的稳态和动态特性,指出了无源性控制方法存在的缺陷,并在无源性控制基础上,结合鲁棒控制技术,克服了一般无源性控制在静摩擦力和突加负载扰动下存在的稳态位置误差和动态品质恶化的缺陷,实现了提高控制品质和鲁棒性,仿真和试验结果证明了该方法的有效性。     

基于无源性理论的光伏储能型准Z源并网逆变器控制方法研究

储能型准Z源逆变器（qZSI）在光伏发电中具有突出优势,有助于减少光伏发电系统中的功率波动。为解决比例微分（PI）控制响应速度慢、超调量大、控制参数多且不易确定等问题,提出储能型qZSI的非线性无源控制方法。首先,对储能型qZSI无源控制系统进行无源性和稳定性证明;然后,依据储能型准Z源的E-L模型,设计无源控制器;最后,通过Matlab/Simulink验证了在光伏光照变化及网侧功率变化时,采用无源控制方法的优越性。与PI控制器对比,设计的无源控制器响应速度更快、控制参数更少,实现了对系统的鲁棒性控制,获得了更好的动态性能。     

哈密尔顿系统的无源性控制设计

无源性控制(PBC)是非线性控制的一个新的方向.不过对无源性控制一般都是定性的讨论.本文给出了一种与无源性控制结合的定量化方法.为求解无源性控制中的偏微分方程,需要先将非线性系统的数学模型转化成Hamilton模型.文中以一个磁悬浮系统的无源性控制为例,说明了这个Hamilton系统偏微分方程的求解方法,并给出了无源性控制律.本文的方法为非线性控制提供了一个实用的设计工具.     

应用新型能量函数的PWM整流器无源性控制方法

无源性控制作为一种本质稳定的非线性控制方法,是解决大量电力电子换流器并入电网后引发失稳现象的新型手段,但在PWM整流器直流侧电压参考值突变时,无源性控制下的直流侧电压跟踪其参考值相对缓慢.本文基于能量函数分析了传统无源性控制收敛速度较慢的根本原因,在此基础上提出了一种新型的能量函数,在该能量函数的基础上构建的无源性控制...     

基于无源性与自适应降阶观测器的双馈风力发电机控制

提出一种基于无源性与自适应降阶观测器的双馈风力发电机非线性控制方法。建立了双馈感应电机（doubly-fed induction generator,DFIG）的欧拉方程,将其分解为电气和机械2个无源子系统的反馈并联,在设计控制器时只需考虑电气子系统,简化了控制算法。采用非线性分析方法建立电流误差方程,设计了DFIG的转矩与转速控制器,推导出转子电压控制量。基于模型参考技术设计自适应降阶观测器辨识电机转速,并给出了速度辨识律,观测器的增益通过极点配置得到。仿真结果表明,所提出的无源性控制和自适应降阶观测器具有良好的动、静态性能;无源性控制能够实现定子侧有功、无功功率的独立调节;与传统矢量控制相比,无源性控制简化了控制算法,对电机参数及负载扰动具有很好的鲁棒性。     

三相Boost型PWM整流器输出误差无源性控制

提出将无源性控制与频域理论相结合来控制三相Boost型PWM整流器,得到无源性电流控制器、输出误差补偿控制器和闭环系统的频域模型.仿真结果表明,在电路参数变化和负载扰动时,无源性电流控制器和输出误差补偿控制器可以实现输入单位功率因数和输出直流电压恒定,采用频域方法设计参数的输出误差补偿控制器提高了系统的动态性能.     

Position control of the induction motor using a passivity-basedcontroller

Most position tracking applications employ either DC or permanent-magnet motors. In this paper, an induction motor drive for position control applications is proposed. Such a drive adopts a passivity-based controller which mainly differs from the others because its formulation emphasizes system energy properties and behavior. The controller has simple equations and good robustness without using complex flux observers and the exact knowledge of the motor parameters, as well. The proposed drive has been practically implemented, achieving satisfactory results     

定子磁场定向感应电机无源性控制器设计

基于无源性的基本思想,选取定子磁通幅值作为系统的磁通控制目标,并借鉴间接定子磁场定向的控制方法,构建了一种新的基于定子磁场定向的感应电机(Induction Motor,简称IM)无源性控制器(Pacive Based Control,简称PBC).该控制器保留了IM无源性控制器优点,证明IM无源性控制器以定子磁通作为系统控制目标的设计方法是可行的,扩展了无源性控制器设计方法的应用领域.仿真和实验结果证明,该控制器是稳定且有效的.     

基于无源性的感应电机控制系统设计

感应电机的无源性控制方法从能量的角度分析电机控制系统,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点.本文给出了感应电机的欧拉方程并将感应电机系统分解为电气和机械两个无源子系统的反馈并联,从而说明在设计控制器时只需要考虑电气子系统,简化了控制算法.在此基础上,利用无源性控制原理,设计了电机的转矩和转速控制器.该控制算法具有全局稳定,系统鲁棒性较好的特点.仿真和实验结果均证明了用此算法构成的感应电机控制系统能很好地跟踪速度给定,具有较好的动静态响应能力.     

TEST PROCEDURE FOR VERY HIGH SPEED SPINDLE MOTORS

Abstract

In the last ten years, the new power electronic devices and the new control techniques have allowed to open new application fields for adjustable speed/torque electrical drives. Although the traditional dc drives keep still the market supremacy, the new ac drives have performance really attractive and some additional benefits due to the machine structure and to the maintenance costs. Usually, ac drives use induction or brushless motors and the power amplifiers are driven by variable voltage/frequency in order to obtain variable speed. The authors deal with induction motors fed by non conventional supplies at very high frequency. In order to evaluate the total motor losses and the single items, a test bench with a synchronous machine capable to work up to 2 kHz with sinusoidal output voltage has been set up. As a consequence, an induction motor equivalent circuit with parameters depending on the frequency has been proposed. Today, the empirical procedure is that to use for high frequency applications shelf motors derated of a factor 10 to 20 % in order to keep into account the extra harmonic losses. On the other hand, the authors propose to design ‘ad hoc’ the motors for six-steps continuous operation in order to get about the same efficiency of standard motors. The new proposed motor equivalent circuit together with the test procedure seem to be a practical tool in order to aid the new motor design.     

Parameter identification of deep-bar induction motors using genetic algorithm

In recent years, the use of three-phase deep-bar induction motors in power systems has increased. Proper modeling and precise parameter identification of the model are essential for motors’ operating analysis. In this paper, among the proposed models of deep-bar induction motors, a model based on two-axis theory is discussed and developed to improve precision. A real coded genetic algorithm estimates the parameters of the model. The accuracy and validity of the model and its identified parameters are verified with the help of a 5.5 kW, 380 V, 50 Hz, 1,450 rpm deep-bar induction motor.     

感应电动机的综合方法研究

传统的感应电动机综合方法以容量为加权因子进行综合计算。根据电磁�滑差特性曲线的特点,提出了改进的感应电动机分组方法。根据感应电动机的参数对感应电动机的加权因子进行修正,提出了改进的感应电动机综合方法。仿真计算结果表明,与传统方法相比,上述感应电动机的分组方法和综合方法可以提高负荷模型中感应电动机的计算精度。     

六相感应电机的无源性控制研究

无源性控制从能量的角度分析电机控制系统,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点。对六相感应电机的无源性控制进行研究,得到六相感应电机的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,证明六相感应电机E-L模型的无源性。在此基础上,利用无源性控制原理,设计六相感应电机的转矩控制器和转速控制器。在Sim-ulink环境下,进行六相感应电机无源性控制的动态仿真。仿真结果证明了基于此算法的六相感应电机控制系统能很好地跟踪速度给定,具有较好的动态与静态响应能力。     

大型三相感应电机电磁设计程序

提出大型三相感应电机的电磁设计程序，根据近年来的研究成果及设计计算方法，对“电指（ＤＺ）２５－６３大型三相异步电动机电磁计算公式”作了改进，经多台大中型感应电机设计校核，取得了较满意的结果。     

基于无源性的同步电动机自适应控制

同步电动机的高性能控制研究始终是非线性控制领域中的一个重要研究方向,无源性控制(PBC)方法的提出为同步电动机控制系统的非线性设计带来了全新的思路.利用本质上是非线性反馈控制的PBC方法,与自适应控制相结合,实现负载转矩时变未知情形下磁链、转速的渐近跟踪,并可有效抑制由转子电阻变化引起的跟踪误差.该方法从能量角度分析电机控制系统,设计全局定义的控制律,具有形式简单、无奇异点、鲁棒性好等特点.基于dSPACE的实验结果证明了该控制策略的有效性.     

考虑感应电机动态效率的自抗扰控制及混沌优化

在分析感应电机效率优化控制策略的基础上,提出了一种兼顾感应电机动、稳态效率和转矩快速响应的控制策略.首先,设计了一种适用于感应电机效率优化控制的基于自抗扰控制器(ADRC)的解耦控制方案,为了提高轻载时效率优化运行时的转矩动态响应的快速性,设计了一种去掉跟踪微分器(TD),并且采用线性函数的ADRC.然后,为获得ADRC最佳参数,引入了具有全局快速搜索能力的变尺度混沌优化参数的方案.仿真结果表明,与PI控制器相比,该控制方案不仅能提高轻载时电动机的动、稳态运行效率,而且具有良好的转矩响应效果,并且对外部扰动具有较好的鲁棒性和适应能力.