风力发电与变流器

讨论了目前流行的两种主流风力发电系统：变速恒频双馈风力发电系统和永磁直驱同步风力发电系统。着重分析了两种风电变流器的拓扑结构、工作原理和性能特点,对风力发电系统发电机、变流器、无功支持和低电压穿越能力等方面进行了论述。     

基于扇形领域扩展的同步双向A*算法

为提高航空器飞行的安全性和平滑性,解决传统A^*算法拐弯角度过大、搜索路径节点过多等问题,提出一种基于扇形领域扩展的同步双向A^*搜索算法。首先,根据栅格图法扩展危险区域边界;其次,设计了基于同步双向搜索的A^*算法,动态定义正反向搜索的目标节点。针对搜索角度有限问题,提出了在5×5领域内的扇形领域扩展策略,并设计了含有双重权重参数的评价函数以减少冗余点的产生。为验证改进算法的有效性,选取方形和不规则形状危险区进行仿真。结果表明改进的同步双向搜索算法搜索的路径更平滑;与传统双向A^*算法的结果相比,在不同形状的危险区域下,搜索路径长度分别减少了1.65%、13.16%,搜索路径节点个数减少了42.6%、46.81%,具有较强的搜索效率。     

三相电压不平衡情况下电机车整流技术的研究

针对煤矿井下直流电机车变流系统中存在三相电压不平衡而使传统的PWM整流器的交流侧出现负序电流分量的问题,提出了一种在三相电压不平衡情况下抑制PWM整流器交流侧负序电流分量的控制策略;详细介绍了该控制策略的具体实现。仿真及现场实验结果表明,采用该控制策略后,PWM整流器的交流侧电流波形基本接近正弦波形,实现了单位功率因数运行。     

基于PR控制器的直接转矩控制策略研究

针对传统直接转矩控制中采用开关表控制造成转矩和电流脉动,以及传统调节器不能实现对交流输入信号的无静差控制等问题,基于电机空间电压矢量的转矩和磁链2个分量解耦的控制方式和PR控制器能够在静止坐标系下实现对交流输入信号的无静差控制,将PR控制器用于永磁同步电机的直接转矩控制中,并由此设计出磁链和转矩的双PR控制器。同时,在定子磁链的观测中,采用基于转子位置和定子电流的新型定子磁链估计方法。试验结果证明,将PR控制器对交流输入信号的无静差跟踪特性应用于基于空间电压矢量调制的直接转矩控制中,系统能获得优良的动态和静态响应,取得了显著的应用成效,由此验证了所提方法的正确性和可行性。     

基于关联规则与PLC的同步电机高精度转角自适应控制方法

常规的转角自适应控制方法未能与同步电机的实际运行数据精准结合,导致实际控制中精度不足,因此提出基于关联规则与PLC设计的同步电机高精度转角自适应控制方法。计算同步电机的增益效率,将结果加权处理,得到同步电机转角理想传动比的计算方法。建立关联数据库,基于关联规则优化转角控制增益系数。以适应性系数判断算法终止条件,建立自适应模型结构,得到同步电机中的转角质心偏离距离,设计转角模糊自适应算法。在对比试验中,试验组中适应性系数均值为0.48/0.92 μm,3个对照组的均值分别为0.27/0.82、0.42/0.57、0.26/0.86 μm。通过试验数据可知,基于关联规则与PLC的同步电机高精度转角自适应控制方法比常规算法更适应同步电机的实际运行,具备更高的精度控制效果。     

基于变论域模糊PI的永磁同步电机无传感控制

受到带通滤波器的影响,永磁同步电机(PMSM)脉振注入法中转子位置估算精度较低。为此,提出了一种基于变论域模糊PI的PMSM无传感控制法。利用变论域模糊的方法对转速环上固定的PI参数进行动态调节,达到减少系统延时、提高转子位置估算精度的目的。仿真的结果表明,变论域模糊PI能够用于转子位置估算,并且比传统PI无传感控制法减少了0.331°平均误差。     

全电飞机用外转子SPMSM机壳结构轻量化设计

随着全电飞机大量使用,如何实现电机轻量化、提高功率密度从而满足更高性能要求,逐渐成为研究热门问题。以一台全电飞机用外转子表贴式永磁同步电机（SPMSM）为研究对象,基于有限元仿真对6063t6铝合金和钢2种材质下静态力学场进行了分析,确定选用更为轻质的6063t6铝合金材料。在安全系数为10的前提下,轻量化设计端盖厚度2 mm、机壳厚度5 mm。提出了一种镂空式机壳结构,并配合“蟹钳”式加强筋,成功将该结构的安全系数由5.5提高到10以上,优化后机壳成功减重51.92%。对比分析“蟹钳”式与“一字型”加强筋结构,验证了“蟹钳”式加强筋的优越性。结构优化后的电机,既满足轻量化设计又满足可靠运行要求。     

基于协同观测器的永磁同步电机无传感控制

针对传统滑模观测器使用符号函数引起的抖振问题,提出了一种基于连续函数的协同观测器方法,实现永磁同步电机(PMSM)的无传感控制。首先,研究PMSM的离散数学模型。其次,建立k+1时刻的电流偏差和k时刻的电流偏差之间的函数关系。最后,利用反正切函数计算转子位置并加入角度补偿,提高观测精度。仿真结果表明,所设计的协同观测器不仅无抖振现象,还具有更高的估算精度及良好的抗干扰性能,比传统滑模观测器可以更好地实现PMSM的无传感控制。     

带式输送机永磁驱动系统自抗扰同步控制策略

针对带式输送机永磁驱动系统采用PID控制器进行控制时电机的控制性能差和采用多电机驱动时电机间转速不同步、稳定性差等问题,提出了带式输送机多永磁电机驱动系统自抗扰同步控制策略。基于自抗扰控制(ADRC)技术设计了2种调速控制策略,并搭建仿真模型进行了对比试验;随后结合模糊PID控制技术对传统偏差耦合控制进行结构改进,并以矿用带式输送机多永磁电机驱动系统为控制对象,开展基于主从、传统偏差耦合和改进型偏差耦合同步控制结构的仿真。结果表明,基于二阶ADRC和改进型偏差耦合控制结构的带式输送机多永磁电机驱动系统同步控制策略具有更好的抗干扰能力、控制精度和同步性,有利于带式输送机平稳高效的安全运行。     

双向准Z源逆变器驱动永磁同步电机的快速有限集模型预测控制

双向准Z源逆变器驱动永磁同步电机(PMSM)系统在兼具Z源逆变器和PMSM优点的同时,还可实现能量的双向流动。针对双向准Z源逆变器驱动PMSM系统的特点,提出一种快速矢量选择有限集模型预测电流控制(FCS\|MPCC)策略。由双向准Z源网络直流链电压闭环与PMSM电磁功率前馈生成电感电流参考值,由电机转速闭环生成电机电流参考值。通过预测直通(ST)及非直通(NST)状态下的电感电流值并引入电感电流子代价函数以确定是否选择ST状态,进而实现对直流链电压的控制。在NST状态下,结合空间电压矢量脉宽调制策略,仅使目标电压矢量所在扇区的4个矢量参与PMSM定子电流预测和代价函数计算,以选择最优的开关状态,在实现对PMSM转速控制的同时减小在线计算量。仿真结果表明,所提控制策略可实现对双向准Z源逆变器的升压及PMSM牵引或制动工况下的转速控制,系统具有良好的稳态及动态性能。