一种新的异步电机非线性控制策略

提出了一种新的异步电机非线性控制策略。首先根据给定的速度和磁链幅值，应用系统无源化控制（PBC）方法获得电流的参考值，以达到跟踪转速和磁链的目的；然后应用自抗扰控制器（ADRC）设计电流控制器得到最终所需的输入电压，使电机的电流收敛于参考值。仿真试验验证了该控制策略优良的调速性能，对电阻的变化具有较强的鲁棒性。     

基于改进型电压外环弱磁控制的IPMSM控制器

以内置式永磁同步电机(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)为应用对象,研究并实现了电压外环弱磁控制策略。该控制策略是在矢量控制系统中增加一个电压外环,该外环的参考值为电压利用率上限,反馈量为实际电压利用率,输出量为弱磁电流id的参考值。研制了一台30 k W的控制器,给出了详细的硬件设计和软件设计过程。通过整车试验发现了算法中存在的高速弱磁失控问题。应用运动轨迹分析发现弱磁失控的原因在于电流环的限幅环节。提出了基于差异限幅的改进型电压外环弱磁控制策略,并在整车试验中验证了其可行性。     

基于磁链反馈的智能交流接触器串级控制策略

为降低智能交流接触器频繁操作下的线圈温升,该文提出基于磁链反馈的串级控制策略,在智能接触器吸合过程中根据磁链调节线圈电流,实现吸合过程线圈电流的自调节。在串级控制策略中,通过平均励磁电压、线圈电流和线圈电阻反演接触器电磁机构的磁链,根据磁链调整接触器吸合过程的线圈电流参考值,使线圈电流在动静铁心闭合过程中逐渐减小,直到动静铁心稳定闭合。利用3种不同规格的双E型交流接触器验证控制策略的有效性并以其中一种为例与恒流控制策略进行实验比对,实验结果表明串级控制策略可在保证接触器快速合闸的同时实现接触器吸合过程线圈电流的自调节,有效的降低频繁操作下的线圈温升。     

具有效率优化计算的异步电动机自抗扰与滑模直接转矩控制

为了克服异步电动机直接转矩控制中转矩和电流脉动大等缺点,设计改进的自抗扰速度控制器取代传统的比例积分(PI)控制器。根据异步电动机的数学模型以及滑模变结构控制理论设计了一种基于转矩误差和磁链平方误差的新型滑模控制器。考虑电机运行过程中负载转矩未知问题,设计了一种基于Super-twisting算法的负载转矩观测器。Super-twisting定子磁链观测器的应用提高了观测精确度。通过效率优化计算得出稳态时最优定子磁链,并将其引入调速系统。仿真试验结果表明,该控制策略有效地减小了转矩和电流脉动,并且对外部扰动具有较强抑制作用,同时能够降低电机运行损耗,具有良好的动态和稳态性能。     

基于MRAS和FNN的异步电动机无速度传感器直接转矩控制

针对传统直接转矩控制系统中磁链和转矩存在较大的脉动,采用基于模糊神经网络(FNN)控制器的预期电压矢量调制方案.速度传感器安装不方便、成本高,磁链观测对电阻的依赖性强,尤其是在电机低速运行时,应用模型参考自适应控制策略(MRAS)设计速度、电阻自适应定子磁链观测器,以定子电流和定子磁链为状态变量,利用Popov超稳定性理论得到转子转速和转子电阻的自适应律.建立了异步电动机无速度传感器直接转矩控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明系统脉动较小,提高了定子磁链和转速的观测精度.     

内置式永磁同步电机滑模弱磁控制

针对内置式永磁同步电机(IPMSM)的电感和磁链参数随电流和温度变化对弱磁控制性能的影响问题,提出了一种基于滑模变结构控制的永磁同步电机弱磁控制策略。该控制策略在采用对电机参数不敏感的电压反馈弱磁结构的同时,提出了一种滑模弱磁控制调节器结构。通过对该控制器结构的理论分析推出其本质上是一个非线性变参数积分器。相较线性积分器结构,该控制器结构兼具较快的动态响应速度及较好的稳态性能。最后通过仿真和实验证明了所提控制策略的可行性和稳定性。     

基于转子电流反馈与功率不平衡响应的高电压穿越控制策略

传统高电压穿越(high voltage ride through, HVRT)过程的实现主要是针对转子过电流或直流母线过电压的单一场景设计控制策略,容易产生控制盲区。为此,提出一种基于转子电流反馈与功率不平衡响应的高电压穿越控制策略。为抑制转子过电流,在检测定子电压和电流的基础上,通过分解定子磁链获得转子电流直流分量参考值,将转子回路实际电流作为反馈量抵消转子回路中的直流电流分量。另外,考虑到直流母线过电压容易导致高电压穿越失败,采用功率平衡关系式推导稳定直流电压所需的控制电流参考值。若控制电流超过变流器允许工作电流范围,则考虑将输出电流限值作为控制电流参考值以最大限度利用变流器控制能力,降低直流母线过电压。仿真结果表明：所提出的控制策略能在降低过电流以及直流母线过电压的同时确保良好的动态响应性能。     

永磁同步电机无磁链电流预测控制

针对永磁同步电机PWM电流预测控制对电机模型参数的依赖性问题,研究了基于增量式模型的永磁同步电机无磁链电流预测控制方法。对传统PWM电流预测控制的稳定性以及参数摄动造成的电流静差进行了理论分析,表明参数摄动会对系统稳定性造成影响,造成电流控制静差。建立基于增量式状态方程的永磁同步电机模型,基于该模型设计无磁链电流预测控制器,保证控制器能够在无磁链参数参与的情况下运行,增强系统对磁链参数摄动的鲁棒性。选择适当的评价函数获取最优控制电压增量数学表达式。实验结果验证了新型控制策略的可行性。     

永磁同步电机变论域模糊直接转矩控制

直接转矩控制(DTC)相比矢量控制转矩响应快,能够很好地适应对转矩响应要求较高的应用场合。但常规DTC存在转矩脉动、磁链脉动大和谐波电流较大的缺点,可能导致更高的定子铜耗,从而降低驱动效率。针对这一问题,以DTC基本原理为出发点,提出一种用磁链和转矩模糊控制器代替传统滞环比较器的控制策略。常规模糊控制器可能会出现模糊规则不足或得不到充分应用的情况,导致模糊控制效果变差,针对这一不足在转矩环加入变论域模糊控制。使用MATLAB/Simulink对变论域模糊DTC系统进行仿真。仿真结果表明:该变论域模糊控制系统能够有效地抑制转矩脉动、磁链脉动和谐波电流。     

考虑定子侧暂态过程的双馈感应发电机转子电流解耦控制

转子侧变流器过载能力是制约双馈感应发电机(DFIG)低电压耐受能力的主要瓶颈,合理的转子电流控制策略是DFIG安全度过电压跌落与恢复期暂态过程的保障.为改善转子电流的动态特性,以DFIG的5阶模型为基础,研究了考虑定子侧磁链暂态的转子电流解耦控制模型,通过前馈补偿环节消除定子磁链暂态对转子电流动态的不利影响,提出了DFIG转子侧变流器控制参数的设计方法.仿真结果表明,提出的控制策略可使转子电流快速跟踪参考值的变化并抑制过电流,改善了DFIG对电网电压波动的耐受能力,验证了该解耦控制模型的正确性和有效性,为DFIG转子电流动态响应特性的参数化设计提供了依据.     

基于自抗扰控制器的无刷直流电机控制系统

自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上，通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器，性能优良并且算法简单。无刷直流电机作为一个非线性系统，采用经典PID控制难以得到满意的控制效果。为了提高控制系统的动态性能和鲁棒性，文中给出了无刷直流电机的自抗扰控制方案。该控制方案不需要精确电机参数就可以实现干扰补偿，控制器的设计也不需要建立电机的精确数学模型。自抗扰控制器利用其内部的扩张状态观测器可以估计出系统的内外扰动，据此将电机等效为由两个非线性系统构成的串联对象，然后设计两个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制，内环控制电流，外环控制转速。实验结果表明，自抗扰控制器对电机模型的不确定性和外部扰动变化具有较强的适应性和鲁棒性，控制系统具有优良的动态性能。     

电动汽车异步电机变频驱动系统的自抗扰控制

电动汽车异步电机电驱动系统通常采用效率优化策略以节约电能,但效率优化异步电机变频驱动系统存在磁链、负载变化以及电机参数时变等多种不确定因素,对闭环系统的控制器设计提出了较高的要求.为提高电驱动系统的运行性能,设计了效率优化异步电机变频驱动系统的自抗扰控制器,根据在不同负载时电机磁链变化大的特点,给出了自抗扰控制器的参数整定方案.实验结果表明,采用自抗扰控制器的效率优化异步电机变频驱动系统与传统的采用PI调节器的效率优化异步电机变频驱动系统相比,具有更好的抗干扰性能和快速的转速跟踪性能.     

永磁无刷直流电机转矩波动的自抗扰控制

自抗扰控制器(ADRC)是在继承经典PID不依赖于对象模型优点的基础上,通过改进经典PID固有缺陷而形成的新型控制器,性能优良且算法简单。在分析永磁无刷直流电机转矩波动研究现状的基础上,根据其自身特点以及自抗扰控制器的设计原则,提出了基于自抗扰控制器的永磁无刷直流电机转矩波动抑制方法。将电机等效为由2个非线性系统构成的串联对象,设计了2个一阶自抗扰控制器实现对电机的内外环控制,即外环控制转速并给出内环转矩参照值,内环控制转矩以抑制转矩波动,其实质是改善馈电电流波形。内环转矩子系统采用3个相同的扩张状态观测器(ESO)对三相转矩分别进行观测,进而得到电磁转矩估计值及转矩子系统的实时作用值,据此构造以逆变器直流侧电压为控制输入的转矩子系统一阶自抗扰控制器。实验结果表明,该控制方案不仅能够明显抑制电机运行中的转矩波动,而且电机具有良好的动态响应性能,控制系统具有较强的适应性和鲁棒性。     

基于自抗扰控制器的开关磁阻电动机转矩控制系统

将具有优良抗干扰性能的自抗扰控制器(ADRC)引入开关磁阻电动机的转矩控制系统中,回避了传统转矩控制器设计中对转矩逆模型精确建模的要求。将模型的不确定性及负载作为干扰,利用自抗扰控制器内部的扩张状态观测器观测系统的内外扰动项,并进行前馈补偿,从而实现转矩控制系统中转速环与电流环之间的精确解耦。仿真结果表明该控制系统具有良好的动、静态特性,对负载扰动、电机参数变化都具有较好的鲁棒性,可以实现高性能的转矩控制。     

基于自抗扰控制器的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统

利用自抗扰控制器(ADRC)理论,提出一种新颖的永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器矢量控制系统。控制系统的速度环采用ADRC速度调节器,将负载看作速度环的扰动量,由ADRC观测出并加以补偿,实现了"大误差,小增益;小误差,大增益"的非线性控制,提高了系统的动静态性能和抗扰动能力;采用ADRC速度观测器,将转速和d轴电流对转矩电流环的耦合作用看作转矩电流环的扰动量,由ADRC将其观测出来,从而估计出电机实际转速。仿真和实验表明在0~1500r/min的调速范围内,转速估计准确,系统对负载的变化具有很强的鲁棒性,系统具有良好的动静态性能。     

基于自抗扰控制器的无刷直流电动机速度控制

无刷直流电动机作为一个多变量强耦合非线性系统,采用经典PID控制难以得到满意的控制效果.采用自抗扰控制器来提高无刷直流电动机控制系统的动态性能和鲁棒性,自抗扰控制器设计过程中不需要对象模型结构和参数的精确信息.实验比较了PI控制器和自抗扰控制器的控制效果,结果表明自抗扰控制器(ADRC)对外部扰动和电动机参数的变化具有较强的鲁棒性.     

基于自抗扰控制的交联电缆悬垂控制系统

交联悬垂控制系统是一个非线性、时变、强耦合多干扰的复杂控制系统,为提高悬垂控制系统的抗干扰能力和鲁棒性。提出一种基于自抗扰的悬垂控制策略。文中分别针对下牵引交流异步电机的速度环、电流环以及磁链还进行自抗扰控制器的设计,通过所设计的自抗扰控制器有效地提高了系统的悬垂控制精度。考虑到悬垂控制系统是一个非线性时延系统,时延的存在一定程度上降低了系统的控制性能。本文将史密斯预估技术引入到自抗扰控制器的设计中,设计了一种基于史密斯预估器的输出预估自抗扰控制器,有效地降低了时延的影响,提高了系统的鲁棒性和抗干扰性能。文中最后给出了仿真分析,仿真结果验证了所设计的复合控制器的有效性。     

基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制

位置传感器故障是内置式永磁同步电机可靠性降低的重要原因之一。针对无位置传感器算法中滑模观测器存在观测角度滞后和系统抖振的缺陷,提出了一种以自抗扰控制器为核心的无速度传感器控制方法。该方法基于内置式永磁同步电机的扩展反电动势模型,重新设计了适用于其电流内环的自抗扰控制器,使之不再依赖于永磁体磁链参数。针对位置和速度估计问题,系统将扩展反电动势纳入未知扰动,采用状态扩张观测器对其进行估计,最后使用锁相环生成转速和转子位置。仿真和实验结果表明,该控制策略能够准确估计电机转子位置,并具有很好的稳态性能。     

自适应FC的无速度传感器感应电机矢量控制系统

设计了一种二维自适应模糊控制器(FC)作为无速度传感器感应电机矢量控制系统的速度调节器.这种自适应模糊控制器可以根据速度给定和负载转矩的变化实时调节解模糊的比例因子.系统使用定转子自适应磁通观测器和转速动态估计器来估算转子磁通和转速,有两个PID控制器分别控制转矩和磁通的电流分量,输出电压空间矢量控制电机.仿真结果表明,与PID控制器比较,FC具有更好的动态性能和稳态性能,鲁棒性得到很大提高.