基于自适应滑模观测器的感应电动机直接转矩控制

将滑模变结构控制方法应用于感应电动机直接转矩控制系统,介绍了一种自适应滑模状态观测器.以定子电流和转子磁链为状态变量,利用定子电流的测量值与观测值的误差构成滑模面,设计滑模观测器,对转子磁链进行估计.采用李雅普诺夫稳定性理论证明了观测器是渐近稳定的,导出了转速自适应律.将转速观测值用于感应电动机的无速度传感器直接转矩控制系统,实验结果表明驱动系统具有优良的动、静态控制性能.     

六相感应电动机的无源滑模控制研究

在MATLAB／Simulink环境下,利用无源滑模的控制规律,建立六相感应电动机的转速控制器、磁链控制器和电流控制器的仿真模型,进行六相感应电动机无源滑模控制的动态仿真。仿真结果证明,基于此控制规律的六相感应电动机调速系统,能很好地跟踪速度给定和期望的转子磁链,对负载的扰动具有很好的鲁棒性。     

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.     

电流控制电压源逆变器驱动的感应电机逆解耦控制

在转子磁链坐标系下,以电流控制电压源逆变器供电驱动电机运行.通过在电流内环采用高增益控制器,感应电机模型中的2个定子电流分量可近似为定子参考电流,从而可忽略定子电流动态特性的影响,将以定子电压为控制量的感应电机四阶模型降阶成以定子电流为控制量的二阶模型.采用状态反馈线性化方法求得感应电机的逆系统,将多变量、非线性、强耦合的感应电机动态解耦成转速与转子磁链2个一阶子系统.在此基础上,设计一种积分比例(IP)控制器对解耦子系统进行闭环控制.电流内环采用滞环比较器,直接获得PWM信号,控制逆变器实现电流跟踪,从而使调速系统具有快速的动态响应性能.仿真结果验证所提控制方案的有效性和优越性.     

基于MTPF永磁同步电动机直接磁链控制

为了提高永磁同步电动机的调速性能,提出了基于最大转矩/磁链的定子磁链直接控制的方法.研究了基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电动机过调制技术.在控制过程中磁链比较环节的定子磁链给定不再是一个恒定的值,而是根据负载转矩和给定转速来动态调整,从而通过直接控制定子磁链来实现转矩的控制.实验证明基于最转大转矩/磁链定子磁链直接动态控制方式要明显优于传统恒定磁链的直接转矩控制方式,定子磁链的动态控制减少了转矩建立的时间,无需电流控制器,具有减小磁链和转矩脉动的特点;直接磁链控制算法与过调制技术相结合后,在弱磁控制区也实现了快速的动态转矩响应特性.     

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。     

基于定子电压空间矢量感应电动机的转速控制

为了简化控制算法,进一步提高感应电动机转速控制系统的性能,在空间矢量理论的基础上,揭示了定子电压矢量对电动机转子磁场和电磁转矩的控制作用,提出以转差角频率调控定子电压矢量,并通过三相定子电压的SVPWM实现,以形成对转子磁链和电磁转矩的控制,达到快速控制电动机转速的原理、方法和系统。该方法避免了坐标变换,算法简单。通过仿真和实验可看出,由此原理构建的电动机转速控制系统具有良好的起动性能、调速性能、抗负载扰动性能及对电动机电阻值变化较好的鲁棒性。     

基于双参考系的感应电机模型预测转矩控制

在基于无速度传感器的感应电机控制策略中,以转子速度作为自适应变量的模型参考自适应观测器多作为转速估计的基本方法.然而,该方法中转子速度的估计精度不仅影响定子磁链的观测精度,同时也影响电磁转矩预测模型的预测精度.为消除上述缺点,提出了一种基于双坐标参考系的定子磁链观测器,其基本原则是在定子坐标系表示电压模型,在转子磁链矢量坐标系表示电流模型,以取消速度自适应项的方式分离了定子磁链的观测与转子速度估计.此外,与双参考系观测器相匹配,提出了基于双参考系的感应电机电磁转矩预测模型.提出的算法在2.2 kW感应电机实验平台上进行了实验验证,实验结果表明,所提出的控制算法在感应电机全速范围内均具有良好的性能表现.     

基于转子电流的双馈感应电机无速度传感器控制

提出一种基于转子电流的模型参考自适应系统(MRAS)的双馈感应电机(DFIM)无速度传感器控制方法.首先建立了基于定子磁链定向的DFIM矢量控制模型,实现了电机转速/转矩控制和有功/无功功率解耦控制,然后采用基于MRAS的转速辨识方法,将测量得到的转子电流作为参考模型,通过定子电压和电流估测得到的转子电流作为自适应模型,用PI闭环控制构造转子位置和转速信息.为验证理论分析的正确性,以50 kW的DFIM为例设计了一套控制系统.通过电动机运行工况下的空载变速实验和发电机运行工况下的功率控制实验,估测转子位置和转速在不同转速和功率工况下都能准确跟踪实际值.仿真和实验结果表明系统能实现对DFIM无速度传感器控制,证明了所提出的方案的可行性.     

无速度传感器三电平逆变器异步电动机直接转矩控制系统(Ⅱ)--基于全阶定子磁链观测器的参数和速度辨识

在固定合成矢量的控制算法基础上,提出了一种基于定子磁链的自适应全阶观测器的三电平逆变器供电异步电动机直接转矩控制(DTC)方法,在准确观测磁链的同时能够进行电动机定子电阻和转子转速辨识.实验结果证明本文提出的方法实现了三电平逆变器供电异步电动机高性能无速度传感器直接转矩控制系统运行.     

基于EKF的感应电机无传感器矢量控制

介绍了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)实现感应电机转子位置和速度估计的方法。该方法通过测量电机的端电压和流过定子线圈的电流在线估计电机转子的位置和速度,实现了感应电机的无传感器矢量控制策略。感应电机无传感器矢量控制系统采用双闭环控制,仿真结果验证了该算法的可行性。     

Diagnostics of an induction-motor rotor by the spectral analysis of stator currents

A method for achieving more efficient revealing and more unambiguous evaluation of various kinds of defects in the induction-motor (IM) rotor, which is based on changes occurring in the characteristic signs of the spectrum of the stator current, is presented. The results and analysis of measurements performed for artificially specified cases of faults in the rotor of a small-capacity IM are presented.     

A method of diagnostics of induction-motor rotor eccentricity

Electroenergetics and industry mainly use induction motors (IMs) as drives of mechanisms. One method to improve their operational reliability and service life is effective and timely diagnosis of abnormal operating modes, in particular, rotor eccentricity. However, for a number of reasons, it has not before been possible to develop a diagnostic system that would allow one to effectively identify the rotor static eccentricity during an operational process. To solve this problem, a method of diagnostics of rotor eccentricity in IM has been proposed that uses a stator current, and the amount of eccentricity is determined by the operative value of additional current. It is proposed to carry out IM diagnostics in an idling regime in two stages. At the first stage, the reference values of a harmonics of stator current’s components of additional current, its operative value, and dependence from the rotor eccentricity are determined and saved for a fully functioning machine. At the second stage, the values of a harmonics of stator current’s and components of additional current are determined. The operative value of additional current is calculated taking into account the relation of the received harmonics to their reference value, and the shift of a rotor is determined by reference dependence.     

基于定子电流微分前馈控制的双馈异步风力发电机低电压穿越复合控制策略

双馈异步风力发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)对网侧电压扰动比较敏感,其低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)措施仍是目前研究的重要问题之一.针对故障期间转子电流过冲而转子侧变流器(rotor side converter,RSC)容量有限...     

基于定子电流模型的MRAS系统仿真研究

传统的模型参考自适应系统（MRAS）以电压模型作为参考模型,由于电压模型中纯积分环节存在初值和漂逸问题并受电机参数的影响,导致系统的低速性能变差。为了改善系统的低速性能和鲁棒性,介绍了一种基于定子电流模型的模型参考自适应法来辨识感应电机转速和转子磁链,并以此构成矢量控制系统。基于Matlab/Simulink仿真平台对该系统进行了大量的仿真实验。仿真结果表明,该方法具有良好的低速性能,并且对定转子电阻参数变化具有较好的鲁棒性。     

直接转矩控制永磁同步发电机相位自校正型定子磁链观测器

直接转矩控制永磁同步发电具有电磁转矩和直流电压输出动态响应快等优点,但这些优点的实现需要准确的定子磁链。实际发电机参数在一定范围内随工作点变化而变化,这就要求定子磁链观测器对这些参数变化具有很强的鲁棒抑制特性。该文提出一种新型定子磁链观测器,该观测器借助有效磁链概念计算出转子磁极位置角观测值,基于此将定子磁链电压模型和电流模型联系起来,无需转子速度信息;为了进一步降低观测的定子磁链相位误差,将观测的定子电流矢量与实际定子电流矢量乘积结果送给PI调节器,利用PI输出值对转子位置角观测值进行校正。实验结果表明,采用该文提出的定子磁链观测器在无需转子速度及参数辨识情况下,对电机参数变化及模拟量采样误差具有很强的鲁棒抑制特性,可以获得准确的磁链观测值,实现电磁转矩和直流发电电压的快速而平稳控制。     

不平衡电压下双馈感应发电机转子侧变流器的灵活功率控制

针对不平衡电压下双馈感应发电机(DFIG)转子侧变流器的控制,分析定子瞬时有功和无功功率与三相定子电压、转子电流的关系,通过引入连续调节系数得到转子三相电流指令值的通用计算式。进一步地,求得指令电流调节系数、转子电流峰值及DFIG定子有功和无功波动的表达式,分析DFIG控制特性随调节系数、电压不平衡度的变化规律;分析不平衡电压跌落下DFIG的可控性,给出电压跌落后定子电压的临界值和转子侧变流器可控的判断条件;以功率波动设定值为目标,计及转子电流峰值限制,建立DFIG单位功率因数和无功功率支持2种模式下的灵活功率控制策略,通过仿真验证所提方法的可行性。     

永磁同步电机直接转矩控制中零矢量的作用研究

通过对永磁同步电机直接转矩控制机理的分析,指出了永磁同步电机与异步电机在实施直接转矩控制上的某些差异,其中零电压矢量的作用有所不同。由于永磁同步电机控制变量中没有转差的概念,电磁转矩变化受控于功角与功角的增量,而零电压矢量对功角增量的作用很弱,因此一般从转矩的动态控制效果认为,零矢量不适合在永磁同步电机直接转矩控制中应用。对此作出了修正,从理论和实验角度证明,零矢量可以参与永磁同步电机转矩的直接控制,在有效抑制转矩和磁链脉动及提高系统性能上有独特的作用。     

Rotor time-constant estimation approaches based on energy function and sliding mode for induction motor drive

To solve the problem of detuning due to parameter variations in the current decoupled control of a direct stator-flux-oriented induction motor (IM) drive, two approaches for the rotor time-constant estimation are presented in this study. The first approach is based on the model reference adaptive system (MRAS) using an energy function, and the second approach is based on the sliding mode technique. The estimated rotor time-constant is used in the current decoupled controller, which is designed to decouple the torque and flux in the stator flux field-oriented control. To increase the accuracy of the estimated rotor time-constant, the estimation methods are implemented using a digital signal processor (DSP). The effectiveness of the proposed estimation methods are demonstrated by some simulation and experimental results.