基于SRM直接转矩控制的风力机模拟器

提出一种风力机特性模拟方法,以实际系统与模拟系统转动惯量差与系统实时加速度乘积作为补偿项,实现风力机特性动态模拟.研究了一种基于开关磁阻电机(SRM)的风力机模拟器,上位机设定风速,DSP中采集风速和转速信号,执行风力机模型,控制SRM实时输出风力机转矩.基于SRM的转矩近似模型和实验测定的磁化及转矩特性,微步内选择施...     

SRM直接转矩控制调速系统结构研究

直接转矩控制方法的典型结构是转矩、磁链双给定输入,分别构成转矩、磁链两个并联的闭环,没有速度调节的相关信息,这种控制结构对于调速系统的实际应用很不方便。针对开关磁阻电机直接转矩控制调速系统结构进行研究,提出了开关磁阻电机直接转矩控制调速系统的基本构造原则和必须考虑的主要因素,实现了磁链环和转矩环并联为内环、外加转速环的三闭环开关磁阻电机直接转矩控制调速系统结构。该控制结构很容易推广应用,为实现任意电机的直接转矩控制调速系统提供了参考。     

基于迭代学习控制的开关磁阻电机转矩脉动抑制

迭代学习控制具有算法简单,且控制过程不需要预知被控系统模型和参数的特点。针对开关磁阻电机转矩脉动较大的问题,将迭代学习控制(ILC)引入到开关磁阻电机的转矩控制中。以一台8/6极开关磁阻电机为研究对象,建立了基于ILC的开关磁阻电机调速系统的仿真模型,构建了以TI公司TM320F2812为控制核心的基于ILC的开关磁阻电机调速系统的实验平台,并分别进行了系统的计算机仿真和实验研究,仿真和实验结果证明了基于ILC的控制方法能显著减小开关磁阻电机转矩脉动。     

模糊自抗扰优化开关磁阻电机速度环控制策略

开关磁阻电机因其结构为双凸极造成转矩脉动过大,且该系统具有严重的非线性,给定转速变化大,负荷扰动大,为克服这个问题应用模糊自抗扰控制方法,结合开关磁阻电机特性和机械运动方程,建立开关磁阻电机双闭环系统仿真模型,转速环采用自抗扰控制技术并使用模糊控制对其参数实施整定,转矩环采用直接瞬时转矩控制,仿真对比得出,相较于传统PI控制,模糊自抗扰控制能够有效改善调速性能,降低转矩脉动,表现出良好的抗干扰能力。     

开关磁阻电机的自抗扰控制策略研究

开关磁阻电机由于其具有结构简单、可靠性高、调速范围宽等优点,在多种场合如新能源汽车以及家用电器等领域内得到应用和发展。本文以直驱型宽转速调速的多功能食品料理机为研究对象,结合开关磁阻电机特性及机械运动方程,建立系统仿真模型,利用自抗扰控制设计了开关磁阻电机宽转速稳定的调速系统,验证自抗扰系统能更好地抑制外部负载变化引起的扰动影响,并且具有更好的动态响应及稳态性能。最后对一台四相8/6开关磁阻电机进行实验,结果表明自抗扰控制可以有效控制电机的转速和转矩,在宽转速范围变工况条件具有优良控制性能。     

四相开关磁阻电机的四电平DITC调速系统

针对开关磁阻电机转矩脉动过大的问题,研究了四电平拓扑主电路下的直接瞬时转矩控制,分析了滞环控制策略,并选取合适的瞬时转矩控制滞环,再加入PI控制器,构成一个转速、转矩双闭环的开关磁阻电机调速系统。相对于传统不对称半桥功率变换电路驱动系统,四电平功率变换电路能够改善开关磁阻电机固有转矩脉动,加快励磁电流上升和下降时间,提高系统的快速性。系统仿真结果表明该系统的脉动抑制效果好、效率高、动态性能好。     

基于Simulink的三相开关磁阻电机调速系统仿真研究

根据开关磁阻电机的特性,建立电机数学模型,分析了电机工作原理及电机运行中的相电流、磁链和位置角三者之间的关系;在Matlab/Simulink环境下搭建开关磁阻电机调速系统模型,仿真分析了电压、开断角对电机转速、转矩、电流的影响;基于仿真分析,设计了电流、转速双闭环调速控制系统,并将其与电流斩波调速控制系统进行对比,仿真结果表明,电流、转速双闭环调速控制具有起动快、脉动小和运行稳定等优点,更适用于开关磁阻电机的调速控制。     

基于模糊自适应PID的SR电机DITC系统仿真研究

针对开关磁阻电机采用传统控制方法存在转矩脉动大、调速系统性能低的缺点,本文提出了直接瞬时转矩控制(DITC)与模糊自适应PID控制器结合的新方法。通过瞬时转矩闭环控制抑制转矩脉动,应用模糊理论根据电机运行情况在线自调节PID的参数改善系统调速性能。仿真结果表明,DITC控制方法对转矩脉动的抑制效果明显优于传统PWM控制和直接转矩控制方法,模糊自适应PID控制器的引入又能使调速系统具有超调小、转速稳定时间短、鲁棒性强的优点。     

基于间接转矩控制的无位置传感器开关磁阻电机转矩脉动抑制∗

针对无位置传感器开关磁阻电机全速范围内的转矩脉动较大问题,设计了一种间接转矩控制方法分别对高低速不同区间内的转矩脉动进行抑制.首先对于无位置传感器控制方法,建立了低速角度估算法和高速简化磁链法的不同控制模型,对于不同转速范围区间的优劣势构建全速范围内无位置传感器的控制.通过模型分析和公式推导得出影响转矩的因素,即限制电流幅值和调节开通角度等两种间接转矩的控制方法,在低速和高速不同的转速范围应用相应的电流斩波控制方法和角度位置控制方法来对转矩的波动进行抑制.仿真试验结果表明,该方法能够有效抑制无位置传感器开关磁阻电机不同转速区间的转矩脉动.     

基于RBF神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制

开关磁阻电机(SRM)因其结构简单、工作可靠、效率高、成本低等优点使之成为当前极具竞争力的一种调速电动机。但由于电机本身的非线性电磁特性,导致了其转矩脉动比其他传动系统严重。如何更好地对开关磁阻电机的转矩进行控制,抑制转矩脉动也成为了近年来研究的热点。针对这一问题,提出了一种基于基于径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络的开关磁阻电机瞬时转矩控制方法。利用从SRM动态模型仿真中产生的数据来对RBF神经网络进行离线训练,使之学习不同转速和转矩下的优化电流波形,再将训练好的RBF网络用于电机的转矩控制中,完成不同转速下,转矩、位置到电流的非线性映射。最后通过瞬时电流跟踪控制使电机电流跟踪参考电流,完成电机的转矩控制。该控制方法充分利用了RBF神经网络逼近、泛化能力强,运算速度快的优点,且控制过程简单,网络无需在线训练。实验结果证明,该控制策略能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,具有控制精度高、能适应转速变化等优点。     

Design and Construction of a Wind Turbine Simulator for Integration to a Microgrid with Renewable Energy Sources

In this paper, a physical wind turbine simulator (WTS) has been designed, constructed, and evaluated in a microgrid environment. The reference turbine is a physical wind turbine (PWT), whose characteristics are obtained through wind tunnel experiments. The main purpose of this WTS is to investigate the integration and coordination control of wind energy systems in a microgrid environment. A comprehensive literature review has been performed, and the lessons learned from existing WTSs have been considered. A vector torque control strategy with an induction motor has been selected for implementation. Due to the feature of independent torque control in a vector mode, superior dynamic behavior, high accuracy at low-wind speed conditions can be achieved. This simulator, therefore, provides flexibility to accommodate a wide range of wind conditions. In addition, the simulator construction and control system design are also included. The steady-state and dynamic characteristics of the WTS correlate well with the considered reference PWT. The performance of WTS has been validated against the reference turbine under realistic wind conditions. Real-time coordination of this WTS with photovoltaic (PV) devices and battery storage within a microgrid has been also investigated.     

一种简单易行的风力机模拟器

为了更系统、全面的对风力发电机组进行研究,设计了一套实验室用风力机特性模拟装置--风力机模拟器(WTS),该模拟器通过BUCK电路控制直流电动机工作在风力机特性的最佳转速或最佳转矩点,可以在不依赖于自然环境和风力机的情况下模拟风力机特性,可以模拟不同特性的风力机,而且可以任意设定风速的变化曲线,方便了实验室对风力发电系统的研究.     

风力机模拟器的阻尼补偿策略与实验验证

风力机模拟器作为模拟实际风力机的重要工具,可以简化风电研究的实验过程、缩短研发周期。由于模拟器的转动惯量远小于实际风力机,现有研究主要关注于应用转动惯量补偿算法的模拟器的稳定性问题。文中发现忽略阻尼或阻尼补偿不准确会严重影响模拟的准确性,导致转速偏低以至无法准确模拟实际风力机的机械动态过程,并完善了风力机模拟器的传动链模型,分析了风力机模拟器与实际风机传动链的阻尼差异对动态模拟准确性的影响机理,并设计了风力机模拟器的阻尼补偿策略。基于最大功率点跟踪控制实验验证了阻尼补偿策略,结果表明改进后的风力机模拟器能够更加准确地复现风力机的机械动态过程。     

基于永磁同步电机的风力机动静态特性模拟

风力机模拟系统使在实验室内开展风力发电技术的各项研究成为可能.以永磁同步电动机作为原动机,提出并设计了一套完整的风力机特性模拟系统.在分析了风力机静态特性的基础上,指出采用基于加速度反馈的动态转矩补偿可以实现风力机动态性能的模拟.对动态补偿环节进行分析,结果显示补偿环节中的滤波器对模拟系统的性能有直接影响,并以一阶低通滤波器为例,推导了风力机转动惯量与滤波常数之间的内在关系.在仿真研究的基础上,构建了一套完整的风力机模拟控制平台,对不同风速、负载以及转动惯量等条件下的风力机运行特性进行了模拟.实验结果验证了文中所用方法的可行性和相关理论分析的正确性.     

兆瓦级风力机特性模拟器

针对传统的风力机特性模拟器只能对等功率风力机特性进行模拟的缺点,开发了一套新型的兆瓦级风力机模拟器实验平台。首先对实际风力机静态和动态转矩特性进行了分析,搭建了由变流器、异步电机和减速箱构成的风力机模拟实验平台,采用矢量控制方案分别对异步电机和发电机进行转矩和转速控制,使减速机输出的转速符合兆瓦级风力机实际运行的工况特性。在MATLAB/Simulink环境中,分别对风速变化和转速变化2种情况进行了仿真分析,结果表明该方案能准确模拟兆瓦级风力机的运行特性。     

基于直接转矩控制的风力机模拟器研究

介绍了风力机的数学模型,分析了风力机运行特性及最大跟踪原理,并在研究异步电动机的直接转矩控制的基础上通过Matlab/Simulink实现风力机模拟系统。该模拟装置是依据风速和转速的变化得出异步电机的电磁转矩指令从而来控制电机,并给出模拟风力机最大功率跟踪的仿真结果,验证该模拟系统的可行性和有效性。     

基于LabVIEW的风力机模拟装置上位机监控系统设计

风力机模拟装置,由上位机和下位机共同构成,能够控制异步电动机按照上位机给定的转矩运行,从而可在实验室模拟风力机对发电机的作用。采用LabVIEW语言建立了上位机监控系统,通过内部建立的风力机数学模型,完成了风速输入到转矩输出的转换,并利用串口实时向下位机发送转矩指令值;同时监控系统能够实时采集异步电动机运行参数,监视各模块的运行状态。实验室测试表明,上位机监控系统功能正常,达到了设计要求。     

变速恒频双馈风电机组恒功率非线性控制

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅...     

一种改进的虚拟永磁风力发电系统模拟平台

提出了一种包含风剪塔影效应的风力发电系统的改进型模拟方案。以背靠背三相变流器平台为基础,建立了考虑包含风剪塔影效应的虚拟永磁直驱风力发电系统的数学模型,进而搭建其控制系统;针对简化叶尖速比与转矩系数拟合的问题,提出了一种基于Kalman滤波的分段线性拟合的方法来简化拟合方程;利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建虚拟风力发电系统模拟平台,对负载变化时的模拟平台输出以及有无风剪塔影效应时风力机的机械转矩变化进行仿真分析。仿真结果表明,该平台能够较好地模拟出风力机发电机组地运行特性。