牵引电机无速度传感器的间接转矩控制的应用

分析了基于静止坐标系的间接转矩控制原理．在定子坐标系内分别对定子磁链与电机转矩进行计算并得到定子磁链增量值,包括定子磁链的幅值增量和相位增量,由定子磁链增量计算出异步电机定子的空间电压矢量．通过选择适当的定子磁链、转子磁链状态变量,构建一个感应电机的全阶闭环磁链观测器,实现转子转速的自适应辨识．实验结果表明,定子电流为正弦波且谐波小,电磁转矩的稳动态性能好,电机的辨识速度能够快速而准确地收敛到真实转速．     

基于统一矢量模型的无刷双馈电机的转速控制

在风力发电领域,无刷双馈电机(BDFM)因其具有代替传统双馈感应电机(DFIM)的潜力而受到广泛关注。目前,对BDFM的模型改进和控制方法的研究是国内外专家学者的研究热点。针对BDFM缺少一个有利于进行控制分析的转矩方程这一问题,通过对统一矢量模型的研究,给出了两种简便的BDFM转矩方程表达式,即两定子绕组电流矢量的乘积、两定子绕组磁链矢量的乘积。应用转矩方程进行转速控制系统分析,提出了转速的电流滞环控制,并搭建了双PWM变频调速平台进行试验研究。通过将理论计算转矩值与实测电磁转矩值进行对比,证明了转矩方程推导结果的准确性,验证了电流滞环控制的良好控制效果及解耦性。基于统一矢量模型的BDFM转矩方程,将给控制策略的研究带来很大便利,同时有利于电机机电特性的分析。     

新颖的双馈风力发电机灭磁控制策略

电网电压突变会引起双馈发电机输出功率波动和电磁转矩振动。造成这些电磁振荡的根本原因是定子绕组中产生的定子磁链暂态直流分量。本文详细分析了定子磁链暂态分量并推导出定子磁链和转子电流之间的数学表达式,在此基础上提出了一种新颖的双馈风力发电机定子磁链定向矢量控制的灭磁控制方法。仿真结果表明,所提出的灭磁控制方法可以在电网电压跌落程度较轻的情况下有效减小双馈发电机定子磁链中暂态直流分量的影响,提高双馈风电控制系统的稳定性,有利于实现风电机组的低电压穿越。     

级联式无刷双馈航空发电机的仿真研究

为了在飞机发动机转速变化的情况下得到恒频恒压的交流电,通过对级联式无刷双馈航空发电机结构和工作原理的分析,建立了级联式无刷双馈发电机转子机械速坐标系的数学模型,提出了定子磁链定向的矢量控制的级联式无刷双馈发电机控制策略,分析了其电磁和能量各平衡关系,研究了励磁系统核心装置SPWM变频器。使用matlab/simulink软件对系统及其控制策略进行了仿真分析。仿真结果表明采用定子磁链定向的矢量控制策略,可以使级联式无刷双馈发电机在转速变化的情况下,保证发电系统输出恒频恒压的三相交流电。     

感应电机转矩跟踪无源控制及自适应观测器设计

针对感应电机高性能转矩跟踪控制和磁链难以直接测量问题,提出了基于无源性的转矩跟踪和自适应磁链观测器控制方案.首先基于感应电机的无源性特性设计了渐近稳定转矩跟踪控制器,重新配置了系统的平衡点,通过注入阻尼提高系统的收敛速度.然后通过将定子电流和转子磁链作为状态变量构建了自适应磁链观测器,简化了观测器结构,根据Lyapunov稳定性理论设计了自适应控制律,实现转子磁链、转速和定子电阻的在线估计.为减小转速估计误差对观测器的影响,给出了观测器增益矩阵的选择方法.仿真结果表明本文所提出的基于自适应观测器的无源控制方案能够有效提高感应电机的动静态性能.     

不平衡电网电压下双馈感应发电机无源控制

本文以抑制电网电压不平衡所带来的定、转子不平衡电流为目标,提出了一种基于无源化方法的双馈感应发电机不平衡控制策略.首先在分析了正转同步旋转坐标系下的双馈感应发电机正序模型及负序模型无源性的基础上,设计了正、负序模型的无源性状态反馈控制器;然后给出了一种期望状态值计算方法,根据不平衡控制目标得到定、转子电流负序分量的指令值,结合定子电压的正序分量和电磁转矩的期望值计算出定、转子电流正序分量的给定值;最后得到电网电压不平衡条件下双馈感应发电机的无源控制器.仿真结果表明:所提出的控制方案有效地抑制了电网电压不平衡故障时定子及转子的不平衡电流,降低了输出电磁转矩的波动,提高了双馈感应发电机系统在电网电压不平衡条件下实现不间断运行的能力.     

磁链跟踪PWM感应电机矢量控制系统

PWM调制方式及控制器参数对感应电机矢量控制系统性能有较大影响,使电机在低速时电流脉动和转矩脉动较大。以磁链、转矩闭环的电机矢量控制方法为基础,提出了磁链跟踪控制(Space Vector PWM,SVPWM)的感应电机矢量控制系统仿真模型及低速变控制器参数的控制方法,高度模拟实际系统,并考虑逆变器死区时间的影响,在不同的调速范围下,进行了系统性能分析。在转子磁链定向准确,转子磁链构造准确的前提下,仿真结果表明磁链跟踪控制的矢量控制系统跟踪磁链为准圆形,在低速下,电机电流脉动和转矩脉动都比较小,使系统能够稳定运行,对于解决感应电机高性能调速的低速问题给出了可行的途径。     

无刷双馈电机的转差型矢量控制

针对无刷双馈电机,提出一种转差型矢量控制策略.首先,在任意旋转mt坐标系下,推导无刷双馈电机的状态空间模型;然后,给出转差型矢量控制系统设计方法,根据控制电机转子磁链给定值和转矩给定计算控制电机电流分量和转差给定,通过调节控制电机定子电流励磁分量、转矩分量对转子磁链和转矩进行控制.仿真结果显示,所提出控制策略对指令的跟踪性能和对负载的调节能力优异,对参数偏差具有鲁棒性.     

双馈感应风力发电系统新型功率控制策略研究

在风力发电功率优化控制问题的研究中,针对双馈感应风力发电系统稳定性问题,推导出双馈感应发电机转子d-q轴电流分量与定子无功功率及转矩之间的数学表达式,提出以定子无功功率和转矩作为参考输入的控制方法,得出系统功率转换的控制策略,建立了风电系统转子侧变换器的矢量控制框图.采用Matlab/Simulink,搭建了1.5MW风力发电系统的仿真模型.运行仿真模型,得到了双馈感应发电机转子电流,双馈风力发电系统的有功功率、无功功率及三相输出电流等信号的波形曲线.仿真结果表明,改进控制策略提高了系统的鲁棒性和输出电能质量,证明了控制策略的有效性和可行性.     

矿山变频矢量控制系统效率优化方案研究

针对矿山变频调速系统感应电动机采用恒定磁通控制,存在损耗严重、运行效率低的问题,提出了一种矿山变频矢量控制系统的效率优化控制方案。该方案在两相旋转d-q坐标系下,建立了考虑定、转子铜损和铁损的系统损耗模型,推导得到不同运行工况下电动机损耗与转子磁链之间的对应关系;为改善因弱磁运行而造成的系统动态响应过慢问题,通过优化转矩电流和磁链电流比重关系,获得电动机电磁转矩的快速响应和转速跟踪。基于DSP+FPGA控制系统搭建22kW三电平感应电动机调速系统实验平台,实验结果表明,该优化方案可以降低感应电动机矢量控制系统运行损耗,提高系统运行效率,并保证系统的稳态性能和动态响应性能。     

间接矢量控制中的转子电阻辨识方法研究

针对感应电机的间接磁场定向控制系统中转子电阻在低速时大范围变化造成定子电流和电磁转矩脉动严重的问题,依据模型参考自适应理论和瞬时无功功率理论,提出一种基于无功功率参考模型的转子电阻在线辨识方法。辨识模型不依赖于感应电机的定子电阻,对定转子电感和转速的变化鲁棒性好,准确观测转子磁链角,使得定子电流和电磁转矩的脉动减小。将该辨识算法应用于电动轮自卸车调速系统实验平台的感应电机转子电阻辨识,仿真结果表明,较未辨识转子电阻时系统性能得到了较明显改善,转子电阻辨识能够快速收敛于实际值,响应速度快,且对定转子电感的动态变化不敏感,能有效降低转子磁链观测误差,抑制定子电流和转矩脉动,在低速时控制性能提升显著,验证了辨识算法的正确性及其工程实用价值。     

无传感器双馈异步风力发电机直接转矩控制

针对有传感器控制的若干缺点,提出一种新塑无传感器控制方法,其采用基于模型参考自适应模块的闭环算法辨识双馈异步风力发电机的转速和转子位置;利用仿真工具Matlab7.1/simulink和S-Function构造仿真模型,仿真结果表明,其具有很好的动态和稳态性能,转速和转子位置观测精度较高,通过控制发电机的转矩、调节发电机转子转速,稳定了发电机输出电能的频率,达到了双馈异步风力发电机平滑稳定的调速目的,适合于双馈异步风力发电系统的变速恒频运行.     

基于DSP的无速度传感器控制系统研究

为了实现快速准确地观测电机转速,在直接转矩控制系统的基础上,采用了基于电机转子磁链的MRAS速度辨识方法对系统进行速度估计,并通过DSP实现无速度传感器的直接转矩控制.利用Matlab对系统进行仿真分析,仿真结果表明,该方案的设计方法正确可行.     

感应电机无速度传感器直接转矩控制系统研究

直接转矩控制技术以容差形式的Bang-Bang控制模式给系统的稳态运行带来了转矩脉动大、电流谐波成分重、定子磁链轨迹畸变等严重问题,大大限制了其应用领域,这一点已经成为传统直接转矩控制技术不可逾越的缺陷。本文基于模型参考自适应系统（MRAS）原理设计了一种自适应速度磁链观测器,把磁链观测和速度辨识结合在一起,将定子磁链观测值直接应用于直接转矩控制算法。运用SIMULINK中的库元件和S-function构建了感应电机无速度传感器直接转矩控制系统仿真模型,仿真波形验证了上述控制模型可行性。     

硬件在环系统中电机参数辨识及状态估计研究

矢量控制电机中的敏感参数转子时间常数的实时辨识和电机状态实时估计是电机高性能运行的保证,首先讨论了转子时间常数参数辨识,其次讨论了滑模观测器并给出了观测器稳定性分析,通过观测器得到感应电机磁链状态估计值;将得到的转子磁链值用于MRAS状态估计,得到实时的电机转速.设计了硬件在环仿真系统验证电机状态估计方法及参数辨识方法;硬件在环试验系统包含感应电机,电气测功器以及实时仿真器等硬件,通过硬件在环实时试验得到了实时的电机状态估计及参数辨识结果,试验结果验证了参数辨识及状态估计方法的有效性和实时性.     

内置式永磁同步电机无传感器矢量控制方法的研究

本文介绍了一种内置式永磁同步电机无传感器速度控制器.它能够充分的利用电机的转矩转速特性,包括在弱磁区.它是一个基于Luenberger状态和扰动观测器反电动势空间矢量的估计方法.估计得到的转子磁链位置和转速被用于一个最优化的dq轴电机电流轨迹矢量控制方案.最终实验结果证明了解决方案的可行性和性能的可靠性.     

无刷双馈感应电机统一矢量模型的研究

无刷双馈感应电机(BDFIM)统一矢量模型的转矩方程和功率方程不利于进行控制策略研究。针对这一问题,通过对统一矢量模型的理论推导,得出了由两定子绕组的电流和磁链矢量等可控量表示的电机转矩和功率方程。为验证理论方程的准确性,为样机搭建了变频调速试验平台。试验结果表明,所推导的转矩和功率方程可准确预测试验样机的实际转矩值和功率值。     

双馈感应风力发电机组的非线性变结构空载并网控制策略

采用矢量控制结合PI控制来实现双馈感应发电机并网时,电机的各种磁链以及电压电流交叉耦合补偿部分都会降低电网电压跟踪的速度,使动态响应性能不够理想,令超调量增大.本文采用变结构控制与全状态反馈线性化解耦相结合的控制策略,来控制双馈感应发电机组的空载并网过程.在MATLAB仿真模型基础上,从空载并网时发电机定子电压对电网电压的跟踪、并网过渡过程中定转子电流变化情况,和并网后功率调节和最大风能捕获这3个阶段进行了仿真分析.最后将非线性变结构控制器与传统矢量控制外加PI调节控制的仿真结果进行了对比分析.结果表明,采用全状态反馈线性化变结构控制的双馈感应风力发电机组,可以实现发电机的平滑并网,并网效果较好,定子电流对电网冲击小,转子电流实现比较平稳的过渡.并网后,发电机能够有效地进行最大风能捕获,实现变速恒频发电和有功、无功功率的独立调节控制.通过与传统矢量控制的比较分析,可以看出,双馈感应风力发电机组采用状态反馈精确线性化变结构控制器比传统矢量PI控制器对电网电压跟踪速度更快,动态响应更快速、调节时间和超调量更小.     

无刷双馈电机的模糊占空比直接转矩控制

针对无刷双馈电机在采用传统直接转矩控制方法时存在转矩和磁链脉动大等问题,对无刷双馈电机内部电磁关系、传统直接转矩控制产生脉动的原因进行了分析。在传统直接转矩控制中,当磁链所处位置不同时,所选电压矢量对转矩及磁链幅值的影响也不同。在此基础上,提出了一种基于模糊占空比调制的直接转矩控制策略,并制定了相应的模糊控制规则。将电磁转矩偏差、磁链幅值偏差及磁链角所处位置模糊化后送入模糊控制器,根据制定的模糊控制规则,确定一个控制周期内有效电压矢量的占空比;通过有效电压矢量与零矢量的不同作用时间来减小直接转矩控制时的转矩与磁链脉动。试验结果表明,基于模糊占空比调制的直接转矩控制方法在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能够有效减小转矩脉动与磁链脉动,改善了无刷双馈电机直接转矩控制的性能。     

一种基于锁相环原理的参考模型自适应感应电机转速估计方法

针对超低速及零定子频率运行条件下感应电动机转速的不可观测性导致基于电机模型的传统速度估计方案无法实现速度估计,引入了高频信号注入法来获得转子磁链矢量位置角并得到转子磁链的参考模型,并以转子磁链的电流模型作为调节模型,在此基础上,提出了基于锁相环原理的参考模型自适应速度估计方案．仿真结果进一步验证了该方案的有效性．