Optimal Efficiency Drive of a Current Source Inverter Fed Induction Motor by Flux Control

When an induction motor is driven under light loads, the efficiency can be substantially improved by reducing the air-gap flux of the motor. The air-gap flux can be indirectly controlled by adjusting the stator current and slip frequency in the case of a current source inverter induction motor drive system. The relationship between the stator current and the slip frequency for an optimal efficiency control is derived, and the control loop is suggested. By this method, ten percent or more improvement in the efficiency is obtained at a quarter of the full load. Generally, the reduced air-gap flux may result in undesirable dynamic responses. The small signal analysis is used in order to estimate the transient characteristics. The experimental results indicate a stable operation and a good dynamic response.     

基于电流滞环跟踪型PWM逆变器的异步电动机间接矢量控制

介绍了电流滞环跟踪型PWM逆变器的控制方式,分析了其在电动机矢量控制应用中的优点;结合异步电动机间接矢量控制的思想,在MATLAB/Simulink环境下建立了基于电流滞环跟踪型PWM逆变器的异步电动机间接矢量控制仿真模型.仿真结果表明该调速系统具有优良性能.     

基于矢量控制的电动轿车感应电机驱动控制器

以电动轿车驱动电机为对象研究其适用的控制算法.描述了转子磁场定向矢量控制的原理,讨论了转子时间常数对矢量控制方法的影响、转子时间常数的实时补偿方法及效果,设计了一套基于转子磁场定向矢量控制的控制软件.并介绍了驱动控制器的硬件结构设计,以及装车调试过程中遇到的问题及相应的解决方法.     

电流源型逆变器供电的感应电动机最佳效率运行的研究

本文提出了一个电流源型逆变器供电的感应电动机在轻载下以最佳效率运行的方法,通过调节定子电路和转差频率,减少轻载时电动机的气隙磁通,提高运行效率,试验表明,四分之一额定负载下,效率可以提高百分之十以上。     

基于合成矢量的双级矩阵变换器驱动感应电机电流控制策略

将双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)作为感应电机的驱动装置,针对传统矢量控制中感应电机参数变化造成控制系统解耦不充分的问题,提出了基于合成矢量的TSMC驱动感应电机电流控制策略。对TSMC与感应电机合成矢量的数学模型进行推导和合理的简化。利用合成矢量根轨迹法设计出一种基于复数比例–积分控制器的电流闭环控制系统,解决了随着系统频率增加控制系统控制性能大大下降的问题,并降低了常规解耦控制系统对电机参数的依赖性。仿真结果表明:TSMC能提供满足感应电机调速要求的高质量输出电压和电流,所提出的控制策略能有效改善控制系统的动态和稳态性能。     

Control System Design of a Current Inverter Induction Motor Drive

An analytical design is presented of the control system of a slip-controlled current inverter induction motor drive. First of all, the drive dynamics are modeled in a control-oriented perspective. Afterwards, the transfer function between the rectifier output voltage and the inverter current is thoroughly analyzed and the results used to design the current controller. Two function generators are then synthetized and incorporated in the speed loop so as to obtain constant rotor flux operation and satisfactory torque dynamics. Lastly, the speed controller is designed for a fast and accurate response. All the parameters of the control system are given in terms of performance specifications and drive data. A computer implementation of the drive system is carried out and performance tests are shown.     

一种改进的异步电机VVVF系统稳定性改善方法

通用脉宽调制(PWM)变频器驱动异步电机工作在VVVF模式下时,系统较易遭受持续振荡问题,该问题在轻载和低频条件下尤为突出。为抑制振荡,提升这一简单变频调速方案的工程实用性,这里在分析系统振荡内在机理的基础上,提出了一种增强型VVVF控制策略。该策略依据定子电流的振荡分量,对通用逆变器输出电压的幅值和频率进行下垂调节,其对应定子电流振荡分量的提取是通过定子电压定向坐标系下双低通滤波器的设计实现的。在下垂算法设计中,有功电流振荡分量用于电压频率下垂控制,而无功电流振荡分量则用于电压幅值下垂控制。该策略在维持VVVF模式参数鲁棒性和简单性的同时,如同小信号分析所表明的那样,较好地改善了系统的稳定性和运行性能。方案的有效性通过仿真和实验得到了证明。     

基于单神经元控制器的异步电动机矢量控制

文中提出了采用单神经元智能控制器代替传统PID控制器以改善异步电动机矢量控制的性能。在分析单神经元控制器结构与控制原理的基础上，为了提高单神经元控制器的学习能力与自适应性，将无监督的Hebb学习规则与有监督的Delta学习规则相结合，运用改进的学习与控制算法，实现单神经元控制器的参数优化与在线自动调整。采用Matlab软件建立单神经元控制器与异步电动机矢量控制模型，进行仿真研究；并将单神经元控制器的控制软件应用于异步电动机矢量系统，进行实验研究。仿真与实验结果表明，单神经元控制器可以改善异步电动机矢量控制的性能，具有较强的自适应性与鲁棒性。     

基于固定合成矢量的三电平异步电机直接转矩控制

针对传统的具有中点电位平衡功能的三电平固定合成矢量异步电机直接转矩控制(direct torque control, DTC)方法会引起较大的定子磁链和转矩纹波的缺点,该文改进固定合成矢量的合成方式,提出了适用于高性能三电平异步DTC系统的"24矢量"法和"24矢量+变调制比"法。从磁链、转矩控制性能的角度出发,分析了其对电机性能的改善。这两种方法物理概念清晰,结构简单,易于实现,同时还保留了传统固定合成矢量方法的优点。实验结果证明了控制方法的正确性和可行性。     

无刷直流电机软开关逆变器矢量控制

为了改善传统无刷直流电动机驱动控制存在的转矩波动大、效率低以及硬开关模式下逆变器侧的开关管功率损耗大等问题,本文提出了一种新型无刷直流电机驱动谐振极逆变器的矢量控制策略。该策略通过矢量算法进行驱动控制,并在传统硬开关逆变器的基础上添加辅助谐振电路,然后根据不同模式下的等效电路图,分析了逆变器的工作原理。最后,在Simulink中进行仿真,其结果验证了该方法在电机正常工作情况下,具有转矩波动小、开关损耗低以及工作效率高等优点。     

基于IMC5桥臂逆变器双电机矢量控制研究

提出了一种基于间接矩阵变换器(IMC)5桥臂逆变器的双电机矢量控制方法,该方法将IMC 5桥臂逆变器的电压矢量脉宽调制(SVPWM)策略与异步电机的矢量控制相结合,实现了2台异步电机的独立控制和较好的动静态性能。相比于传统IMC双电机传动系统,该系统的开关器件数目进一步减少,从而降低了系统成本,提高了系统的效率。另外,该系统也可以作为传统IMC双电机传动系统一个桥臂故障情况下的容错运行模式。仿真结果验证了所提系统的有效性和可行性。     

基于转速动态估计器的无速传感器感应电机矢量控制系统

介绍了一种直接转子磁场定向无速度传感器的感应电机矢量控制系统.该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,有三个PI控制器分别控制转速、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,该系统具有较好观测精度和鲁棒性,动态和稳态性能也较好.     

基于转速动态估计器的无速度传感器感应电机矢量控制系统

本文介绍了一种直接转子磁场定向无速度传感器的感应电机矢量控制系统.该系统使用定、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,有三个PI控制器分别控制转速、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,该系统具有较好观测精度和鲁棒性,动态和稳态性能也较好.     

基于矢量控制的感应电机弱磁控制算法研究

变频调速控制系统要求电机具有宽范围的恒功率弱磁调速能力,并能输出较大的转矩。提出一种感应电动机弱磁状态下励磁电流和转矩电流轨迹控制的新方法。在满足电机和驱动器最大电压和电流约束条件的前提下,对电机励磁电流轨迹和转矩电流轨迹分别独立控制,实现全速度范围内的最大转矩输出。设计了该弱磁控制算法的实现策略,并在7.5 kW感应电机上进行实验研究,与传统弱磁控制方法相比,提出的弱磁控制方法可以输出更大的转矩,电流波动小,系统更稳定。     

基于通用多电平SVPWM算法的三电平无速度传感器矢量控制系统

多电平变换器在高压大容量工业场合得到了广泛应用,采用合适的PWM控制策略是多电平变换器应用的关键.基于虚坐标系的空间矢量PWM算法主要包括两个部分:一是根据参考矢量计算合成基本矢量的作用时间;二是根据控制策略对零序分量进行控制选择合适的开关状态.应用该算法在一个三电平二极管钳位型逆变器上实现了异步电机的无速度传感器矢量控制,实验结果验证了其有效性和可行性.     

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.     

The Stator Voltage-Controlled Current Source Inverter Induction Motor Drive

The steady-state and dynamic performance of a stator voltage-controlled current source inverter (CSI) induction motor drive are presented. Commutation effects are neglected and the analytical results are based on the fundamental component. A synchronously rotating reference frame linearized model in terms of a set of nondimensional parameters, based on the rotor transient time constant, is developed. It is shown that the control scheme is capable of stabilizing the drive over a region identical to the statically stable region of a conventional voltage-fed induction motor. A simple approximate expression for the drive dominant poles under no-load conditions and graphical representations of the drive dynamics under load conditions are presented. The effect of parameter variations on the drive dynamic response can be evaluated from these results. An analog simulation of the drive is developed, and the results confirm the small signal analysis of the drive system. In addition the steady-state results of the analog simulation are compared with experimental results, as well as with corresponding values obtained from a stator referred equivalent circuit. The comparison indicates good correspondence under load conditions and the limitation of applying the equivalent circuit for no-load conditions without proper recognition of the system losses.     

Analysis of Field Orientation Control of Current Source Inverter Drive Induction Motor Systems

The field orientation control of current source inverter (CSI) drive induction motor (IM) systems has been known to give an induction motor dc motorlike characteristics. As a result of an analysis, the characteristic of these systems does not necessarily coincide with that of dc motor systems, especially with light loads. The result of the analysis is verified by experiments.     

电流控制逆变型感应电机的神经网络逆系统控制

针对电流控制逆变器供电的感应电机系统的特点,提出了不依赖于对象精确数学模型与参数的感应电机神经网络逆系统控制方法.由静态神经网络加积分器来构造感应电机的逆系统,并与原系统串联,实现感应电机的转速和转子磁链真正的动态解耦.在此基础上,设计线性闭环调节器对两个解耦的伪线性子系统进行控制,获得优良的动、静态控制性能.仿真结果表明这种基于神经网络逆系统方法的控制策略可实现感应电机的高性能控制,且对电机参数的变化与负载扰动具有较强的鲁棒性.     

基于全阶观测器的三电平逆变器异步电机无速度传感器矢量控制系统

采用全阶观测器的方法在三电平逆变器平台上实现了异步电机的无速度传感器矢量控制。针对观测器中增益矩阵选择困难的问题,采用解析推导的方法借助数学软件完整地得出了六组增益矩阵,并指出了采用不同状态变量时增益矩阵之间的联系。全阶观测器只需要两路直流母线电压和两路电机电流信号,可以在全速域范围内准确的观测磁链和转速,并成功的将观测得到的转速和磁链用于闭环矢量控制中。仿真和实验表明基于全阶观测器的矢量控制系统动静态性能良好,对电机参数变化具有较好的鲁棒性。采用预励磁的方法可以在减小起动电流的同时增大起动转矩,保证系统的低速稳定运行。