基于DSP的开关磁阻电机磁链特性检测与神经网络建模

基于实测磁化曲线提出一种开关磁阻电机小波神经网络磁链模型.设计了基于DSP的开关磁阻电机磁链特性检测系统,在上位机中采用离散方法计算磁链值,获得不同角位置下的电机磁化曲线族;利用实测磁链特性建立神经网络模型,选择Mexican hat小波函数作为隐层激励函数,采用下降梯度法对网络进行训练以确定模型参数.仿真结果表明,所...     

一种无位置传感器SRM位置检测方法的研究

文章在利用ANSYS有限元分析软件得到开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)磁化曲线Ψ-i-θ的基础上,设计了一种基于模糊推理规则的电机转子位置估算方法,此方法定义磁链和电流为输入,相应的位置角为输出,把这些输入、输出数据对系列用作为训练数据,建立模糊模型。经过训练后,利用产生的模糊逻辑规则库就可以定义从输入磁链和电流到输出转子位置角的映射函数。仿真证明在电机运行的不同速度区间中,该方法均能对转子位置进行识别且具有较高的可靠性。     

基于磁共能的开关磁阻电动机控制系统仿真

为了拓展开关磁阻电动机(SRM)的控制技术,引入了一种以磁共能作为控制变量的SRM控制策略。在分析SRM磁链、磁共能和转矩之间关系的基础上,通过实验测得SRM的磁链特性,建立了磁共能-电流-转子位置和转矩-电流-转子位置关系表,并利用转矩分配函数、滞环比较器等实现了磁共能闭环控制。在MATLAB/Simulink中进行了以四相8/6极SRM为控制对象的仿真,仿真结果证明了该控制方法的正确性和可行性。     

电力变压器铁心的非线性磁化特性

电磁暂态仿真是电气设备设计、绝缘等级研究和继电保护的基础。在计算机上进行这些研究,需要提供各种元件的仿真数字模型。变压器及其相关模型的建立对励磁涌流、磁滞、谐波和分次谐波的研究尤其重要,且变压器铁心的非线性特性又是变压器建模的关键。为此,从考虑铁心损耗的空载单相变压器模型出发,根据变压器励磁磁链与磁化电流的关系将基本磁化曲线分段线性化,运用迭代的方法求得每个分段下磁链的最大值。利用分段电压峰值与对应分段的等效电阻的关系,求得了该分段磁链与磁化电流曲线的斜率。根据求得的每个分段磁链的最大值及该线性化分段的斜率,从而较为精确地求得了磁链与磁化电流的关系曲线。分段数N可根据精度的需要选取。该方法充分利用了已知的变压器励磁电压电流关系和空载实验的各种数据,直观简洁,并可以根据需要调节计算精度。仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

改进的永磁同步电机转子初始位置检测方法

为了解决新型无位置传感器永磁同步电机的起动问题,提出了一种在电机静止状态下检测转子位置的新方法.该方法在算法上改进了传统的旋转高频电压注入法,使得可以更为快速、准确的检测出转子初始d轴位置.并且针对传统旋转高频电压注入法无法检测出转子永磁体极性问题,在d-q旋转坐标系下,通过分析永磁同步电机d轴磁链和定子电流之间的关系,利用d轴电流的泰勒级数展开,提出了根据定子铁芯非线性磁化特性获得判别N/S极极性信息的新方案,并建立了系统仿真模型.仿真结果验证了这种方法的有效性和可行性.此方法同样适用于永磁同步电机在中、低速时的转子位置检测.     

使用基频电流注入的感应电机无速传感器驱动

该文结合基频电流注入新策略与磁链估计方法对感应电动机提出了一种无速度传感器控制策略.在电机低速区域,通过在d轴注入基频定子电流以及使用信号处理方法实现转子磁链位置估计.在高速区域,基于定子电压和电流信息通过转子磁链估计方法推算出转子磁链位置.基于转子磁场定向控制的系统实验结果验证了该方案的正确性.     

基于半周期激励法的SRM磁链特性测量

针对现有开关磁阻电机磁链特性的几种测量方法及其存在的问题,提出一种半周期激励的在线测量磁链特性方法,该方法无需了解电机具体参数,通过构建基于DSP的在线检测系统,在测量前对磁链等效电阻核准和优化,最后在上位机中采用离散方法计算磁链值,从而获得不同角位置和电流时的电机磁化曲线族。最终通过实验验证了理论的正确性与实用性。     

基于饱和磁链模型的永磁电机转子极性鉴别

针对经典高频信号注入法无法鉴别转子极性的问题,基于磁化曲线的非线性,建立了一种永磁电机的饱和磁链模型。根据此模型,可以从高频响应电流中提取出转子极性信号。当位置估计器输出稳定后,通过该信号的正负号来判定转子的N极和S极。仿真结果证明了该方法的正确性。     

基于磁链滑模观测器的IPMSM无传感器控制系统研究

本文根据内置式永磁同步电动机(IPMSM)的线性磁链模型,以定子电流和线性磁链为状态变量构建磁链滑模观测器,用于从观测磁链中提取位置信息实现无速度传感器控制。观测器中用实际电流与重构电流偏差构建滑模切换面,将得到的等效控制信号经反馈矩阵引入线性磁链模型中,利用磁链误差方程的滤波特性消除抖振分量,得到正弦度高的观测磁链。然后利用锁相环的频率跟踪特性,从磁链观测值中提取转子位置角及转速信息。与传统反电动势滑模观测器相比,无需低通滤波器,提高了位置辨识精度,具有更快的动态响应。仿真和实验验证了该控制方法的有效性。     

一种基于DSP的开关磁阻电动机磁化特性测量方法

分析了现有的开关磁阻电动机磁链特性的几种测量方法及存在的问题，给出了一种基于DSP的磁链特性的间接测量方法。通过测量流经某相绕组的电流和该绕组的端电压，并将之由上位机通讯程序采集到上位机，结合数值积分方法，得到该相绕组的磁化特性。这种磁链测量方法所需试验设备常见，试验平台易于搭建，从而降低了测量磁链的成本。试验表明，其测量过程简易可行，测量结果准确。     

基于查表法的电励磁双凸极电机建模研究

为了研究电励磁双凸极电机(DSEM)的控制策略,必须建立精确控制模型。DSEM定转子均为双凸极结构,存在明显的边缘效应和高度的局部饱和现象,其磁链和转矩均为电枢电流、励磁电流及转子位置角的非线性函数,难以采用常规方法建立精确控制模型。在深入分析电机电磁特性的基础上,通过有限元仿真分别建立磁链与转矩关于电流与转子位置角关系的数据表。采用Simulink三维查表法,分别对DSEM磁链函数和转矩函数进行建模,并与电压方程一起构成DSEM仿真模型。针对模型各个环节进行了分析验证,以励磁绕组滞环斩波空载反电动势及电枢电流采用不对称控制策略为例,将仿真结果与有限元仿真及试验结果进行了对比,验证了所建模型的精确性、有效性及建模方法的可行性。     

一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法

针对异步电动机直接转矩控制系统低速时转矩脉动大,定子磁链内陷和电流畸变等问题,提出了一些改进措施.针对U-I模型计算磁链时直流分量造成积分漂移问题,采用具有幅值补偿环节的改进积分器算法取代纯积分环节克服积分漂移;针对传统的6区段电压矢量选择表中当定子磁链处于区段分界线附近控制性能差和未能充分利用电压矢量等缺点,采用细分优化的12区段选择电压矢量开关表来代替传统6区段电压矢量表,构成一种改进异步电机直接转矩控制系统性能的方法.仿真结果表明该方法可以明显改善磁链轨迹和转矩脉动,提高了控制系统的性能.     

A Switching Flux-linkage Reference-based Sensorless Method for Switched Reluctance Motor Drives

A switching flux reference estimation based method for sensorless control of switched reluctance motors is proposed in this article. The basic idea of the method is to estimate switching-on and switching-off flux linkage references from the giving switching angles range and measured phase current. Real-time comparing the estimated flux linkage with estimated switching flux references, the driving signals can be obtained for sensorless control and rotor speed estimation. For closed-loop control, switching-off angle is fixed for speed estimation, and switching-on angle is regulated by the speed deviation proportional-integrator controller. The process to estimate the switching flux references is greatly simplified compared with conventional flux/current methods; it is easily implemented and is suitable for low-cost industry applications. To verify the proposed method, experiments were conducted on a 1-kW, 3-phase 12/8 switched reluctance motor. Experimental results show that speed variable performance of the sensorless drive is comparable with that of position sensors.     

一种用于谐波检测的改进虚拟磁链定向方法

针对传统基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测算法对网侧电压畸变应变能力弱的缺点,提出一种基于复合三阶广义积分器的虚拟磁链观测的定向方法,并将其应用于ip-iq谐波检测算法。该方法采用虚拟电网磁链作为锁相环的改进环节,利用复合三阶广义积分器和正负序分量计算模块来实现正序磁链的提取;在准确锁定电网相位角和频率的基础上,消除了传统ip-iq谐波检测算法由于电网电压不对称,波形畸变和直流偏移分量的注入等原因造成的检测误差。仿真和实验表明,改进后的方法基本不受网侧恶劣工况的影响,应用于谐波检测得到的基波电流基本不存在畸变,且能够实时跟踪频率变化,证明了本文提出的基于复合三阶广义积分器的虚拟磁链定向方法的有效性。     

直接转矩控制中一种改进的定子磁链观测方法的研究

直接转矩控制技术作为一种被广泛使用的高性能交流电机调速策略,具有控制结构简单,转矩响应迅速,受电机参数变化影响小的优点。然而,传统直接转矩控制技术所采用的基于u-i模型的定子磁链观测器,由于纯积分环节的存在不可避免的带来了直流量的累积,进而产生定子磁链的观测误差。针对上述问题,给出了一种对幅值和相位进行补偿的基于低通滤波器的定子磁链观测器模型,通过仿真分析验证了该方法的正确性和有效性。     

异步电机全阶状态观测器极点配置方法

深入分析了以定子电流、定子磁链为状态变量的异步电机状态观测器方案,提出了一种异步电机状态观测器的极点配置方法,系统地给出了这种观测器的设计过程。仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性好,磁链观测精度高,收敛速度快。基于该状态观测器方可实现高性能的无速度传感器运行。     

基于遗传算法优化的定子磁链扩展卡尔曼估计方法

定子磁链估计的精度直接关系到异步电机直接转矩控制(DTC)的控制效果,本文提出了一种基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的定子磁链观测方法,该方法选取DTC反馈通道中多个主要参数作为状态变量进行联合滤波估计,为保证EKF算法滤波参数的准确性,采用遗传算法(GA)对EKF中的系统噪声矩阵和测量噪声矩阵进行了优化处理.通过使用该方法设计的磁链观测器与DTC构成闭环系统进行仿真实验表明,滤波参数优化后的EKF算法更加有效地提高了磁链估计精度,从而提高DTC系统的低速控制性能.     

基于预测控制的SPMSM直接转矩控制最优电压矢量选择策略

针对传统开关表实现的表贴式永磁同步电机直接转矩控制中不合理转矩脉动的问题,提出了最优电压矢量选择策略。依据电压矢量对转矩和磁链的作用规律得到电压矢量选择区间表,建立了磁链和转矩误差成本函数,基于预测控制对区间内的电压矢量进行最优选择,并采用空间矢量调制技术实现。仿真结果表明:所提最优电压矢量选择策略可完全消除因开关表选择电压矢量不当引起的不合理转矩脉动,使得转矩平均误差降低58%、峰值误差降低67%,定子磁链幅值均值误差降低28%、峰值误差降低53%,同时由于采用了空间矢量调制技术,从而使得逆变器开关频率恒定。     

基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器

为了研究异步电机矢量控制系统,本文提出了应用电流模型设计Kalman滤波转子磁链观测器的新思路。为一台模型样机设计了基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器,并设计了基于异步电机全阶模型的Kalman滤波转子磁链观测器,还迚行了对比研究,结果表明,两者的估计精度相当。可见,本文所提的基于电流模型的Kalman滤波转子磁链观测器是有效的、可行的。由于其状态方程的维数降低,它比基于全阶方程的Kalman滤波转子磁链观测器更适宜于在线观测。     

基于微分型MRAS模型的速度估算方法

模型参考自适应(MRAS)方法一般采用电压模型来进行磁链估计,但电压模式的纯积分环节的直流分量一直困扰着MRAS方法在低速时的控制性能。对电压模型进行了改进,把输入改为磁链,输出改为电压,然后把计算的电压与测量电压进行比较从而校正转速,彻底解决了电压模型的积分问题。利用Simulink搭建仿真模型分别在高、低速进行转速仿真实验,证明了该模型的观测转速效果好。