基于定子电流矫正的异步电机间接定子磁场定向控制

提出一种基于定子电流误差的间接定子磁场定向矫正控制方法。分析了定子dq轴电流以及定子磁链的关系,推算出q轴电流对定子磁场的去磁分量,在负载变化时加大d轴电流补偿该分量,实现定子电流dq轴分量的分解。采用了磁链开环的矢量控制,避免了传统磁场定向矢量控制在低速时磁场观测的复杂性和不准确性。然而为保证磁场定向的准确性,提出了基于定子电流误差的磁场定向矫正方法,通过分析磁场定向的超前和滞后时dq轴给定电流和反馈电流的关系,补偿到q轴电流,进而改变转差来弥补磁场定向不准带来的误差。最后,搭建了异步电机Matlab仿真模型和实验平台,结果表明,磁场定向在稳态运行和电机参数变化时有良好的矫正效果,保证控制系统的静、动态性能。     

异步电机V/f调速轻载振荡抑制方法研究

针对异步电机V/f控制在空载及轻载状态出现的电流振荡现象,分析得出振荡原因在于定子无功电流分量振荡造成的电机定子磁链及电磁转矩振荡。在定子电压矢量定向坐标系中,对定子无功电流分量进行振荡抑制,电流和转速得以稳定。该方法在通用变频调速装置上由软件实现,不需要额外的硬件成本。实验结果验证所述方法的有效性,目前已应用于通用变频器产品中,取得了良好的经济效益。     

基于逆变器直流侧电流的异步电机转子断条和偏心混合故障诊断

电机发生早期故障时,出现在定子电流中的故障特征频率分量很弱,容易被基波分量的泄漏淹没。很多文献通过各种变换方法将电流的基波分量转化为直流量,以减少频谱泄漏来突出故障特征分量。基于变频器驱动的异步电机,通过分析发现定子电流中的基波分量转化为逆变器直流侧电流中的直流分量,定子电流中的各种故障特征频率分量和逆变器直流侧电流中的频率分量存在对应关系。提出了一种基于逆变器直流侧电流的异步电机转子和偏心混合故障诊断方法,采集逆变器直流侧电流信号,并用MUSIC算法进行频率估计,具有很好的实时性。试验结果证明,提出的方法是一种简单有效的方法。     

十八边形磁链直接转矩控制系统的设计

为解决六边形磁链直接转矩控制定子电流谐波大的缺陷,采用了十八边形磁链轨迹的直接转矩控制方法.该方法不但保持了原有结构简单的特点,而且能有效削弱定子电流中的高次谐波分量,减少对电网的谐波污染,实现了交流异步电机的调速控制.实验结果证明了该方式的合理性和有效性.     

基于小波脊线的笼型异步电动机转子断条故障特征提取

提出了基于小波脊线的渐近信号特征频率提取算法,并应用到异步电机转子故障特征提取中.异步电机转子出现断条故障时,定子电流中相应地会含有频率为(1-2s)f1的故障特征分量.由于异步电机起动过程中转差率s是由1→0连续变化的,故(1-2s)f1将以f1→0→f1的规律进行变化,因此可以通过应用小波脊线分析异步电机定子起动电流信号来提取转子断条故障特征.实验结果证明了本方法的有效性.     

异步电机变频调速的强磁定向控制

本文研究了异步电机暂态中强磁定向控制理论,提出了确定定子电流最佳励磁分量的方法。通过两个系统实验和计算表明:在定子电流限幅值相同的情况下,暂态中实时、适当地增大定子电流的励磁分量,对电机进行强磁定向控制,可以获得比以往的恒转子磁链定向控制更佳的暂态转矩特性和更快的速度响应,因而强磁定向控制是一种比恒磁定向控制更为优越的控制方式。     

低开关频率下异步电机电流环的数字控制

电流环数字控制在异步电机矢量控制系统中占有非常重要的地位,其性能的优劣直接影响电机转矩与磁链解耦控制效果、输出转矩响应速度,甚至牵引变流器–异步电机系统稳定性。而在大功率传动系统中,为降低开关器件损耗,牵引变流器开关频率通常较低,从而产生较大数字控制延时,加剧电机定子电流励磁分量与转矩分量之间的耦合程度。为解决上述问题,文章全面分析异步电机耦合因素,结合零极点对消原理提出一种改进型离散电流控制器,在离散时间域下,不仅确保电流环系统具有良好的动态响应,而且可以实现定子电流转矩分量与励磁分量的有效解耦。模型仿真与实验验证了改进型离散电流控制器的有效性与可行性。     

按定子d轴电流定向的异步电机滑差补偿

异步电机在标量控制(VVVF)下,其转速会随着负载的变化而出现误差,转速控制性能差。针对这一问题,提出了基于矢量控制思想的异步电机滑差补偿法。结合了矢量控制和标量控制两者的优点,在异步电机转子磁链近似恒定的基础上,根据空载励磁电流值来实现转子磁链定向,利用李亚普诺夫理论做稳定性分析,实现异步电机定子电流的励磁分量和转矩分量的分解;根据转矩分量和滑差的线性关系对转速进行补偿,使异步电机重载情况转速波动不超过1. 5%。通过计算机仿真分析和实验验证了方法的有效性。     

异步电机参数离线辨识改进算法

为实现变频调速系统的自运行(self-commissioning),提出了一种异步电机参数离线辨识的改进算法,该算法能直接辨识出与无速度传感器定子磁场定向矢量控制相关的大部分电机参数。利用直流实验辨识定子电阻,并通过分析逆变器的开关状态,得到直流实验的等效控制电路。采用单相交流堵转实验辨识定子总漏感和转子电阻,并通过分析异步电机相量图得到单相交流堵转实验稳定运行的工作条件。恒压频比空载实验辨识定子自感,对电机定子频率进行补偿以消除可能出现的定子电流振荡。利用直流侧电压和PWM占空比来重构定子电压,并根据电机电流极性补偿逆变器死区引起的电压误差。最后,在两台不同功率等级的异步电机上进行了参数辨识和无速度传感器定子磁场定向控制的实验研究。实验结果表明,参数辨识结果对直流侧电压不敏感,辨识得到的电机参数能满足无速度传感器矢量控制系统对电机参数准确性的要求。     

异步电机并联运行磁场定向控制

针对两台电机参数和负载不一致的情形,在原有单台电机磁场定向矢量控制模型的基础上,推导出适合一个逆变器控制两台电机的磁场定向控制模型.该方法考虑了电机参数的不同及电机定子电流的不一致,基于转子平均磁链进行定向,以两台电机的定子平均电流为控制目标,定子电流的d轴分量控制平均转子磁链,q轴分量控制平均电磁转矩.理论分析、仿真结果和实验结果表明了该控制方法的正确性和可行性.     

Study of Parameter Sensitivity in High-Performance Inverter-Fed Induction Motor Drive Systems

Vector control schemes are used in inverter-fed induction motor drives to obtain high performance. Crucial to the success of the vector control scheme is the knowledge of the instantaneous position of the rotor flux. The position of the rotor flux is measured in the direct scheme and estimated in the indirect schemes. Since the estimation of the flux position requires a priori knowledge of the induction motor parameters, the indirect schemes are all machine-parameter dependent. Changes in temperature and saturation levels of the machine vary the machine parameters and, hence, indirectly influence both the steady state and the dynamic operation of the drive system. Analytic expressions are derived to evaluate the effects due to parameter sensitivity. The simulation is experimentally verified on a drive system.     

基于交互式模型参考自适应系统策略的无速传感器矢量控制系统

在感应电动机无速传感器矢量控制系统中,在负载条件下转子速度估计的精确度对电机内部模型参数误差非常敏感.为消除速度估计误差,电机参数通过一交互式模型参考自适应系统（MRAS）在线辨识.通过转子磁通定向控制策略在数字信号处理器中的应用描述了速度估计对参数变化的鲁棒性.实验结果证明了该控制系统的有效性以及速度估计具有较高的精确度.     

盘式感应电机SVPWM矢量控制系统建模仿真

针对盘式感应电机的参数特点,建立了盘式感应电机的数学模型和矢量控制模型。根据空间矢量脉宽调制原理和转子磁场定向的感应电机矢量控制理论,在Matlab/Simulink环境下建立了基于空间矢量脉宽调制的盘式感应电机矢量控制仿真模型,并利用模块化的设计思想对仿真模型进行了简化.分别对采用PWM和SVP-WM两种调制方式的矢量控制系统进行仿真,对仿真结果进行了分析和比较,结果表明SVPWM矢量控制系统转速响应迅速,电流、转矩波动小,仿真结果验证了建模方法的有效性。     

Identification of the machine parameters in a vector-controlledinduction motor drive

High dynamic performance of pulse-width-modulated (PWM) inverter-fed induction motor drives was achieved by using the method of field-oriented control. This method requires the actual value of the rotor time constant as essential system information, based on how the magnitude and the position of the rotor flux are calculated. An online identification technique for the rotor time constant and for other machine parameters is described. The identification is based on an evaluation of the stator current trajectory, which is the dynamic response of the induction motor to the PWM-switching sequence. An analytical machine model is operated in parallel to the actual machine, having the stator voltages and the mechanical speed of the induction motor as input signals. The coincidence of the two stator current trajectories of the model and the machine serves as an error indicator for the parameter identification scheme, permitting repetitive updates of the model parameters     

基于DSP＆IPM的矢量控制系统优化控制

对考虑铁损时感应电机在同步旋转坐标系统下的数学模型进行了分析。在分析基础上，通过研究不同运行条件下电机损耗与转子磁通的关系，实现了矢量控制变频调速感应电机（IM）的优化控制。为了进一步提高电机的调速性能，根据电机矢量控制的基本原理，利用数字信号处理器（DSP）和智能功率模块（IPM），给出了矢量控制硬件的实现；阐述了系统的软件实现方法。实验表明，矢量控制变频调速系统能平稳运行，具有较好的静、动态特性，可以广泛用于以IM为驱动装置的电气传动系统中。     

基于模型参考自适应律的无速度传感器交流异步电动机矢量控制仿真

针对异步电动机矢量控制中对定子电阻和转子时间常数等参数的依赖性,设计了一种基于模型参考自适应律(MRAS)的参数辨识器。该辨识器同时还可以观测定子磁链及转子速度,并以此为基础,利用MATLAB/Simulink构建了以定子磁场定向的无速度传感器矢量控制系统。仿真结果表明:该方法实时辨识电机参数的变化,提高了控制系统的准确性和鲁棒性。     

基于模型参考自适应律的无速度传感器交流异步电动机矢量控制仿真

针对异步电动机矢量控制中对定子电阻和转子时问常数等参数的依赖性，设计了一种基于模型参考自适应律（MRAS）的参数辨识器。该辨识器同时还可以观测定子磁链及转子速度，并以此为基础，利用MATLAB／Simulink构建了以定子磁场定向的无速度传感器矢量控制系统。仿真结果表明：该方法实时辨识电机参数的变化，提高了控制系统的准确性和鲁棒性。     

Improved cage rotor models for vector controlled induction motors

Variations in motor model parameters lead to the detuning of vector controllers which, in turn, cause a deterioration in performance, particularly during transient and field weakening operation. Parameter adaptation schemes seek to change the model parameters based on observed performance, but are still based around a simple model for the machine which is not adequately representative. Improved motor models, based on deeper phenomenological understanding of the machine offer a viable alternative. In this paper, the authors present a model which enables rotor leakage and main flux path saturation and deep-bar effects to be taken into account. The model is verified experimentally using a 7.5-kW 4-pole motor, mounted on a piezoelectric force table which enables transient torques to be measured     

Digital field-oriented control for dual three-phase induction motor drives

A direct rotor-field-oriented control of a dual-three phase induction motor drive is described in this paper. The induction machine has two sets of stator three-phase windings spatially shifted by 30 electrical degrees. The stator windings are fed by a current-controlled pulsewidth-modulation (PWM) six-phase voltage-source inverter. Three key issues are discussed: (1) the machine dynamic model is based on the vector space decomposition theory; (2) the PWM strategy uses the double zero-sequence injection modulation technique which gives good results with low computational and hardware requirements; and (3) to eliminate the inherent asymmetries of the drive power section, a new current control scheme is proposed. Experimental results are presented for a 10-kW dual three-phase induction motor drive prototype.     

感应电动机系统的变结构反推控制研究

感应电动机系统的矢量控制为了进行电流(或电压)的3/2(或2/3)坐标变换需要进行转子转差或磁链角的计算，转子转差的计算容易受转子电阻变化的影响，而磁链角的直接计算容易受定子电阻变化的影响，因此避免转子转差或磁链角的计算对于感应电动机系统的控制是非常有意义的。文中把变结构反推控制运用于感应电动机系统的转矩和磁链控制，设计方法避开了转子转差或转子磁链角的计算，通过一定的坐标变换，基于定子侧的静止坐标系实现转矩和磁链的解耦控制。变结构反推控制设计能够实现快速的速度、转矩和磁链的渐近跟踪，同时系统控制器能够保证系统性能在电动机参数和外部负载变化时具有强的鲁棒性，通过Matlab仿真验证了系统设计的有效性和可行性。