永磁同步电机的模型预测控制研究

模型预测具有动态响应快速和电流跟踪精确等优点,广泛应用于功率变流器领域。采用模型预测电流控制策略,主要研究永磁同步电机的控制,解决传统PI控制器动态响应慢、有超调等问题。整个实验平台以TMS320F28335为控制器,设计了永磁同步电机控制实验,分析了电动机电流环的稳态和动态响应以及转速的动态跟踪性能。实验验证了模型预测在永磁同步电机控制中的优越性能。     

基于开关电容的三端口DC-DC变换器

三端口直流变换器(TPC)应用于新能源供电系统与电动汽车供电系统,可将系统中原有的多个单向和双向直流变换器在电路结构上实现合并,具有结构简单、成本低、控制灵活等优点。根据TPC的分类和组成规则构建一族含有开关电容、自举电路、BUCK、BOOST电路的高压比三端口直流变换器。形成的新型三端口变换器具有压比高、结构灵活、调压范围广等特点,可以很好地应用在新能源发电应用系统中。最后对提出的新拓扑进行理论分析和实验验证。     

高压断路器永磁电机机构及控制系统设计

为实现126 k V高压真空断路器的智能化操作,满足断路器分合闸速度要求,提出一种新型的断路器分合闸电机操动机构及控制系统。结合126 k V高压真空断路器的负载特性,在分析表贴式、燕尾槽表贴埋入型、直线内嵌型和外V内嵌型4种电机转子后,提出了一种多槽双层表贴埋入式定子及转子永磁电机设计方案,并设计了以数字信号处理器为核心的硬件控制装置。开展126 k V高压真空断路器的联机实验,结果表明,采用上述操动机构及控制系统能够满足126 k V高压真空断路器分合闸速度指标的要求,且分合闸时间具有良好的稳定性。     

大功率直线感应电动机推力脉动研究

直线电机边端效应是由定子铁心、次级开断所致的固有效应,该效应会引起电机电磁推力的不同频率的脉动。本文首先基于电磁推力公式对边端效应所致的推力脉动频率进行了理论分析。然后利用一维磁路法对动态纵向边端效应引起的次级感应涡流沿轴向的分布规律进行了理论分析和解析计算,根据次级感应涡流进而计算得到了动态纵向边端效应引起的转差频率两倍频推力脉动幅值的解析表达式,并得到了推力脉动幅值和不考虑边端效应时的电磁推力值的比例关系,最后通过峰值功率20 MW,最大出力900 k N的大功率直线感应电动机实验系统对分析结论进行了试验验证。理论分析和试验结果表明:计及边端效应时直线电机电磁推力存在供电频率两倍频和转差频率两倍频的脉动,其中转差频率两倍频的脉动由动态纵向边端效应导致,主要和次级极数以及转差频率有关。     

异步电机电感参数的离线辨识

在异步电动机反Γ型等效电路的基础上,提出了一种定转子总漏感与互感的离线辨识方法。在已有的异步电机运动控制平台上进行含高频成分很重的单相脉冲和单相低频正弦实验,然后根据霍耳传感器检测到的电压电流信号,经傅立叶变换来实现对异步电机参数的辨识,实验表明辨识结果具有较高的精度。并对逆变器的死区效应进行了一定的补偿,使计算得出的电压与逆变器实际输出电压基本一致,电流波形接近正弦波,补偿效果能满足参数辨识精度的要求。     

基于RLS的永磁同步电机离线参数辨识研究

为了获取准确的电机参数以提高电机驱动系统的控制性能,针对面贴式永磁同步电机,通过直流注入的方式,采用递推最小二乘法(RLS)对定子电阻和电感进行离线辨识。辨识方法为在α轴注入阶跃激励电压在稳态阶段辨识电阻,在阶跃过渡过程中辨识电感。辨识中通过补偿驱动器因死区时间及IGBT、续流二极管导通压降造成的电压误差来提高电阻辨识结果的准确性。并通过加入基值电压的方式消除这些因素对电感辨识的影响。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的正确性和实用性。     

电动汽车牵引电机新型控制系统的设计研究

以电动汽车的牵引永磁同步电机为研究对象,确定了作为电机运行基准的电动汽车NEDC行驶工况。为提高永磁同步电机矢量控制的指令响应速度,提出一种基于转矩指令的最大转矩/电流比控制策略。最后采用先进汽车仿真器软件(Advisor)与Matlab软件的联合仿真,以及基于Infineon公司XC2000芯片的驱动-负载电机对拖硬件平台实验,根据行驶工况指令要求共同验证了控制策略的有效性以及在电动汽车中应用的可行性。     

一种新型SPMSM无位置传感器驱动系统研究

针对表贴式永磁同步电机(SPMSM),提出了一种基于新型反电动势观测器的无位置传感器驱动系统控制方案。为了实现无传感器控制,该系统在传统反电动势观测器的基础上进行了一定的改进,并引入锁相环(PLL)来确保估算器能够快速、准确地获取转子位置信息和转速信息,从而实现电机的转子磁场定向及转速调节。建立了系统数学模型、控制系统结构框架,并且对该速度/位置估算器原理进行了理论分析及Matlab仿真验证。最后,基于TMS320F2808的永磁同步电机实验平台进行了相关实验,实验结果验证了该控制算法具有调速范围宽、动态响应快、带载能力强及系统可行性、实用性强等特点。     

感应电机直接转矩控制系统的滑模观测器设计

提出了一种感应电机直接控制系统的滑模观测器。采用定子电流估计误差构成滑模函数,通过选取足够大的切换控制增益,使定子电流的估计值收敛到其实际值,进而获得定子磁链和转速估计值。基于Lyapunov稳定性理论证明了观测值渐近收敛。将该滑模观测器用于感应电机的无速度传感器直接转矩控制系统,仿真结果表明驱动系统具有优良的控制性能。     

一种方底座短柱超声波电机的设计

柱体超声波电机不仅具有低速大转矩、断电自持、响应快、无电磁干扰等良好特性,而且由于采用兰杰文振子,结构较为简单。为了提高其实用性,在设计过程中,支撑方式简单,易于生产,长度小成为重要的设计目标。提出了一种自由-固支振动模式的定子结构,长度直径比小,支撑部位位于定子方形底座的四角。分析了电机运行机理,并采用有限元法计算了周向不对称性对定子上端表面各节点轴向位移的影响。利用Labview对样机进行扫频,最后,利用PSV—400—M2型激光测振仪测量了定子振型及定子上端面质点的轴向振动幅值,其振型接近自由-固支振动模式,最大轴向振幅为1.96?m,仿真和测量数据表明方底座电机的设计是可行的。