轧机主传动中同步电动机控制方法的研究

在可逆式轧机主传动中,根据可逆式轧机主传动逆变侧的工艺特点,选择适用于中低速大功率的凸极励磁同步电动机驱动轧机。为实现高性能调速的目的,鉴于定子磁化电流矢量与定子磁链矢量不会因磁路不对称而产生不重合现象,励磁电流的计算相对简单,且定子磁链估算精度只受定子电阻变化的影响,故采用定子磁链矢量控制方法实现凸极同步电动机控制。根据凸极同步电动机在电流调节过程中变化很快的特点,近似认为在电流调节期间磁链幅值不变,经简化,得到凸极同步电动机在mt轴下的解耦模型,最后通过准确检测电机磁链幅值和相位,采用电压电流切换模型设计定子磁链观测器,并采用PID对逆变侧凸极同步电动机的速度及转矩进行控制,使主传动调速系统获得了高性能动态品质。     

基于递归神经网络定子磁链观测器的凸极同步电动机直接转矩控制系统

针对传统的凸极同步电动机直接转矩控制系统定子磁链观测器存在积分器漂移等问题,提出了一种基于递归神经网络定子磁链观测器的凸极同步电动机直接转矩控制系统的设计方案。该方案将三相电压与三相电流经3S/2S变换后得到的两相电压与电流送到已经训练好的基于递归神经网络的定子磁链观测器中,观测器的输出是定子磁链的α、β分量,即Ψsα、Ψsβ;Ψsα、Ψsβ经矢量分析器处理后得到定子磁链的幅值以及定子磁链的空间位置角,从而可准确得到定子磁链所在的扇区。仿真结果表明,与基于传统的U-I模型的凸级同步电动机直接转矩控制系统相比,该系统具有优良的动、静态性能。     

转子凸极效应对同步电动机矢量控制的影响研究

本文在气隙合成磁链矢量旋转坐标系上，研究了转子凸极效应对同步电动机矢量控制的影响．严格的数学分析、推导和仿真结果表明，由于凸极同步电动机气隙不均匀，转子纵横轴磁路不对称，以气隙合成磁链矢量定向的旋转坐标系并不能使同步电动机的控制解耦．此外还首次得出考虑转子凸极效应后的同步电动机矢量控制数学表达式，并讨论了不解耦性对转子阻尼绕组的影响．     

转子凸极效应对同时电动机矢量控制的影响研究

本文在气隙合成磁链矢量旋转坐标系上，研究了转子凸极效应对同步电动机矢量控制的影响。严格的数学分析、推导和仿真结果表明，由于凸极同步电动机气隙不均匀，转子纵横轴磁路不对称，以气隙合成磁链矢量定向的旋转坐标系并不能使同步电动机的控制解耦。此外还首次得出考虑转子凸极效应后的同步电动机矢量数学表达式，并讨论了不解耦性对转子阻尼绕组的影响。     

双变量交交变频双馈电动机功率因数控制研究

分析了双馈电动机的数学模型,推导出电动机定子侧电流与转子侧电流的关系;采用双变量交交变频器为双馈电动机提供变频励磁电源,并通过控制变频器输出电压的幅值、频率来控制转子侧电流;通过实验研究转子侧电流对双馈电动机定子侧功率因数的影响,得出可以通过控制转子侧电流来调节电动机功率因数的结论。     

感应电动机的T-I型等效电路

感应电动机的矢量控制通过对定子电流的励磁分量和转矩分量进行解耦,从而实现对磁链和电磁转矩进行分别控制。然而,传统的感应电动机T型等效电路所表示的正弦稳态下感应电动机转子侧、定子侧及气隙所包含的电磁关系并不能明显地反映这种解耦情况。有鉴于此,在感应电动机的T型等效电路基础上,提出了一种感应电动机的T-I型等效电路。这种等效电路有助于更好地理解转子磁场定向的感应电动机矢量控制原理。     

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题,提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明,该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗,提高电动机的运行效率。     

永磁同步电动机直接转矩控制的效率优化

针对永磁同步电动机在轻载、高速运行时效率和功率因数下降的问题,提出了一种永磁同步电动机直接转矩控制效率优化策略。该策略通过分析电动机损耗与转矩、转速和定子磁链之间的关系,建立了考虑铁损的永磁同步电动机数学模型,导出了效率最优时的定子磁链幅值;将最优定子磁链计算模块嵌入直接转矩控制系统,构成了效率最优的永磁同步电动机直接转矩控制调速系统。仿真结果表明,该优化策略能有效降低永磁同步电动机功率损耗,提高电动机的运行效率。     

基于转子磁链定向d-q坐标的异步电机控制系统仿真

为了解决异步电机在调速过程中强耦合性的问题,实现定子电流转换成在d-q坐标系下的转子磁链,并保证其同步,通过矢量算法建立磁链电流模型,计算出电动机转子磁链Ψ,,并且在磁链闭环控制下保持不变.根据转差率间接求解方法实现了速度闭环控制,保证了系统在复杂环境下稳定运行.     

高压绕线电动机转子变频调速技术研究

针对目前高压绕线电动机采用定子侧高压变频器进行变频调速存在的技术难度较大、对电力电子器件耐压值要求高、成本较高等问题,提出了一种高压绕线电动机转子变频调速技术。该技术利用转子侧电压等级低的优点,将功率变换由定子侧转移到转子侧,通过通用变频器实现对高压绕线电动机的变频调速。推导了转子变频矢量控制系统数学模型,设计了自适应全阶状态定子磁链观测器,并根据定子磁链观测值实现了转速辨识。Matlab仿真及实验结果验证了转子变频调速技术的正确性及可行性。     

欧瑞传动电气有限公司：F2000-G系列矢量型变频器

欧瑞传动电气有限公司于2007年上半年推出F2000-G矢量型变频器,功率范围从0．75KW到110KW,它采用的基本原理是通过测量和控制异步电动机定子电流矢量,根据磁场定向分别对异步电动机的励磁电流和转矩电流进行控制,从而达到控制异步电动机转矩的目的。将异步电动机的定子电流矢量分解为产生磁场的电流分量（励磁电流）和产生转矩的电流分量（转矩电流）分别加以控制,并同时控制两分量间的幅值和相位,即控制定子电流矢量。     

基于矢量线性组合的直接转矩控制系统仿真

针对传统直接转矩控制存在转矩脉动大和开关频率不固定的缺点,该文提出了一种采用矢量线性组合和SVPWM调制的新型直接转矩控制方法,即由空间矢量脉宽调制（SVPWM）技术产生六个基本的和六个线性组合的定子电压空间矢量,根据转矩偏差和磁链偏差优化选择定子电压空间矢量,实现对电机转矩的控制.将该控制方法应用到异步电动机调速系统,通过系统仿真实验验证,该控制方法的输出转矩脉动小、电流谐波低、开关频率固定,调速系统有着良好的动态性能和调速精度.     

基于电流模型的异步电机双闭环控制系统仿真

分析了直接转矩控制中传统的异步电动机定子磁链观测器——纯积分器的局限性,换用电流模型,在磁场定向的旋转坐标系下,建立了带有转矩、磁链双闭环的交流异步电机矢量控制系统。其转矩、速度、和磁链的闭环都是采用带有限幅的PI调节器。仿真结果验证了带有转矩和磁链闭环的双闭环控制系统具有更好的性能。     

基于直接转矩控制的定子磁链及速度辨识的研究

提出一种高性能的定子磁链观测方法,用一阶低通滤波器替换模型中的纯积分环节,并引入PI闭环校正环节来补偿磁链观测中的直流偏置误差,提高了定子磁链观测器的性能.在速度辩识时,将坐标系建立在旋转的定子电流矢量上并同步旋转,求解过程中未使用含定子电阻的积分器,从而避免了积分误差对精度的影响.仿真结果表明,直接转矩控制中的定子磁链和速度辩识性能有了较大的提高.     

双馈感应风力发电系统低电压穿越转子侧新型控制方法

建立了增加定子励磁电流变化的双馈感应风力发电系统数学模型,分析了电网电压跌落时以及电压恢复后系统的响应特性.针对电网电压大值跌落的情况,提出了一种低电压穿越控制方案:首先在转子侧变换器定子磁链定向的矢量控制方案中引入一个补偿项——定子励磁电流的微分项;在此基础上,在发电机的转子侧串联电阻.仿真结果表明,该方法在电网电压大值跌落时,能够对定、转子侧的过电压过电流有明显的抑制作用.     

无刷双馈电机的转差型矢量控制

针对无刷双馈电机,提出一种转差型矢量控制策略.首先,在任意旋转mt坐标系下,推导无刷双馈电机的状态空间模型;然后,给出转差型矢量控制系统设计方法,根据控制电机转子磁链给定值和转矩给定计算控制电机电流分量和转差给定,通过调节控制电机定子电流励磁分量、转矩分量对转子磁链和转矩进行控制.仿真结果显示,所提出控制策略对指令的跟踪性能和对负载的调节能力优异,对参数偏差具有鲁棒性.     

一种改进的异步电动机直接转矩控制方法

针对传统异步电动机直接转矩控制方法转矩及磁链脉动大、开关频率不固定的缺点,提出了一种改进的异步电动机空间矢量调制直接转矩控制方法。该方法通过转矩角闭环控制实现定子磁链幅值和相角的解耦,从而获得参考电压空间矢量,实现对磁链误差和转矩误差的控制。仿真结果表明,该方法有效地克服了传统直接转矩控制方法的缺陷,获得了良好的动态响应性能。     

不确定性直接转矩控制系统

在异步电动机直接转矩控制系统中,由于定子电阻变化及负载扰动的不确定性,导致定子磁链、转子转速和电磁转矩估计不准确,从而影响系统的调速性能.本文基于扩展Kalman 滤波器,引进虚拟噪声补偿技术,然后采用sage 和Husa 噪声统计估值器,构成鲁棒扩展Kalman 滤波器.并将定子电流,定子磁链,转子转速,定子电阻及负载作为状态变量,基于鲁棒扩展Kalman 滤波器进行了大量实验研究.实验结果证实：状态变量能够准确估计,且转矩脉动优于常规的直接转矩控制方案,实现了高性能无速度传感器的直接转矩控制系统.     

矿山变频矢量控制系统效率优化方案研究

针对矿山变频调速系统感应电动机采用恒定磁通控制,存在损耗严重、运行效率低的问题,提出了一种矿山变频矢量控制系统的效率优化控制方案。该方案在两相旋转d-q坐标系下,建立了考虑定、转子铜损和铁损的系统损耗模型,推导得到不同运行工况下电动机损耗与转子磁链之间的对应关系;为改善因弱磁运行而造成的系统动态响应过慢问题,通过优化转矩电流和磁链电流比重关系,获得电动机电磁转矩的快速响应和转速跟踪。基于DSP+FPGA控制系统搭建22kW三电平感应电动机调速系统实验平台,实验结果表明,该优化方案可以降低感应电动机矢量控制系统运行损耗,提高系统运行效率,并保证系统的稳态性能和动态响应性能。     

磁链跟踪PWM感应电机矢量控制系统

PWM调制方式及控制器参数对感应电机矢量控制系统性能有较大影响,使电机在低速时电流脉动和转矩脉动较大。以磁链、转矩闭环的电机矢量控制方法为基础,提出了磁链跟踪控制(Space Vector PWM,SVPWM)的感应电机矢量控制系统仿真模型及低速变控制器参数的控制方法,高度模拟实际系统,并考虑逆变器死区时间的影响,在不同的调速范围下,进行了系统性能分析。在转子磁链定向准确,转子磁链构造准确的前提下,仿真结果表明磁链跟踪控制的矢量控制系统跟踪磁链为准圆形,在低速下,电机电流脉动和转矩脉动都比较小,使系统能够稳定运行,对于解决感应电机高性能调速的低速问题给出了可行的途径。