基于模型预测的PMSM速度环PI自整定控制

与传统的矢量控制相比,有限集模型预测控制（FCS-MPC）通过算法直接得到驱动信号,省略了脉宽调制环节,且响应性能也比较优越。利用改进型FCS-MPC算法,构建只含有转速环的控制系统传递函数,针对负载变化和参数扰动的工况,分别利用传递函数的频率特性分析法和典型系统整定法设计基于速度环的PI自整定方案。经过仿真对比验证,发现在该控制方法下因负载转矩和参数变化引起转速变化的波动更小且恢复时间更短,证明了该方法的可行性和有效性。     

基于Super-Twisting算法的内燃机车永磁同步发电系统策略研究

为了使内燃机车永磁同步发电系统在内燃机全速范围内和突变性负载条件下均能稳定控制中间直流环节电压且减小电压的脉振,采用Super-Twisting高阶滑模算法对电压外环进行控制得到给定转矩,与传统PI外环控制相比,中间直流环节电压开始的超调减小,且电压跟随性、稳定性得到提升。同时,为了提高发电系统变流器容量利用率,在矢量控制的基础上,提出改进的功率因数控制策略对电机进行控制。仿真试验表明,所提发电系统在内燃机宽转速范围、突变性负载条件下,可以得到平稳且能够快速恢复的中间直流电压。同时,发电系统在切换转矩内无功功率基本能稳定在零附近,超过切换转矩后无功功率依旧保持较低水平,提高了变流器容量利用率。     

一种基于模型预测的永磁同步电机直接转矩控制策略

针对传统直接转矩控制(DTC)方法中电压矢量切换时间不固定以及电压矢量切换点受限于滞环宽度等问题,将模型预测控制(MPC)应用于永磁同步电机(PMSM)DTC系统,提出了一种优化的电压矢量预测选择方法。一方面,将预测的定子磁链和电磁转矩送入相应的滞环控制器,从电压矢量有限集中选择合适的电压矢量以确保预测的磁链和转矩分别在各自的滞环内;另一方面,引入代价函数和优化策略,选择不同情况下相应的最优电压矢量,且可以同时考虑电流保护等额外的控制目标。在一台凸极PMSM驱动平台上对所提出的控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制策略能够有效地将转矩控制在滞环内,验证了该策略的有效性。     

基于改进快速幂次趋近律的永磁同步电机滑模控制

针对永磁同步电机(PMSM)滑模控制指数趋近律中趋近速度与抖振之间的矛盾问题,基于快速幂次趋近律提出一种幂次项系数自适应调节的新型趋近律。所提趋近律将系统状态引入幂次项系数中,实现了系统状态由较远处到滑模面附近的趋近过程中加入幂次项的作用,在保证幂次项特点的前提下,动态响应过程的收敛速度大大提高。负载转矩是滑模速度控制器中的一个扰动项,设计了带有幂次项的滑模观测器,将观测值作为转矩前馈补偿。仿真结果表明,与快速幂次趋近律相比,所提趋近律具有更快的收敛速度,负载观测器能准确跟踪负载变化,提升了系统抗扰性能。     

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环.对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理.通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗.正序网络采用VSG控制实现正序调频调压和电流的自主分配,负序网络加入负序补偿环抑制微电网三相电压负序分量.详细分析了微电网电压负序分量与负序补偿系数和逆变器输出电流负序分量的关系.负序补偿环采用自适应控制,在实现微电网三相电压平衡的同时根据逆变器额定容量自主分配输出电流负序分量.建模仿真结果验证了所提控制策略的有效性.     

一种基于CGAN-CNN的同步电机转子绕组匝间短路故障诊断方法

由于同步电机故障样本数量较少,为解决同步电机故障诊断中普遍存在的样本不平衡问题,提出了一种基于条件生成式对抗网络(CGAN)和卷积神经网络(CNN)的同步电机转子绕组匝间短路故障诊断方法.首先,对传感器收集到的数据进行预处理,对正常样本和故障样本分别添加标签后输入CGAN中生成大量新样本,将生成的新样本与原始样本混合并划分训练集和测试集;然后,利用CNN训练平衡后的数据集,充分、精准地提取有效故障特征;最后,在输出端利用Softmax分类器输出故障分类结果.通过实验证明,与非平衡数据集相比,利用平衡数据集后的故障识别准确率十分稳定且达到99.5％以上,同时与平衡的原始样本数据相比,生成样本避免了噪声和其他干扰,故障诊断的准确率也更高.     

采用VSG策略的MMC阻抗建模及并网稳定性分析

随着分布式能源并网的增多,局部电网逐渐呈现出弱电网特性,虚拟同步发电机（VSG）控制由于可以模拟同步发电机的特性,能够为弱电网提供惯性和阻尼支撑。本文采用谐波线性化方法对采用VSG控制策略的模块化多电平换流器(MMC)进行阻抗建模。所得到的阻抗模型在低频段主要呈容性,在高频段主要呈感性,在复杂电力系统中,可能会与电网阻抗存在谐振点。分析了VSG主要控制参数对MMC阻抗的影响,发现有功-频率下垂系数、阻尼系数和虚拟转动惯量主要影响50Hz附近的阻抗。根据阻抗稳定性判据对MMC并网系统进行稳定性分析,发现并网系统在高频段有振荡的风险。     

基于矢量拟合法的永磁同步电机EMI模型

电动汽车中永磁同步电机常采用星型联结,因此建立星型联结的永磁同步电机高频阻抗模型是有必要的。首先,采用常见的电机EMI模型（π型）作为星型联结的永磁同步电机EMI模型,使用矢量拟合法推导电机EMI模型等效电路的阶数。在20 Hz~30 MHz范围内,永磁同步电机π型EMI模型的等效电路需要225个储能元件,为了降低电机EMI模型等效电路的复杂性,进一步分析了Γ型阻抗模型和反Γ型阻抗模型,将星型联结的永磁同步电机EMI模型的等效电路储能元件数降到56个。通过对比3种阻抗模型的端口阻抗特性,验证EMI模型优化方法的可行性。将电机EMI模型的等效电路代入电机驱动EMI仿真系统中进行时域仿真,仿真时域波形经EMI接收机模型处理得到噪声频谱。在150 kHz~30 MHz频率范围内,电动机驱动系统EMI接收机测试结果与仿真结果基本一致。     

基于SWT的GIS电压互感器二次侧干扰分析

特快速暂态过电压（VFTO）是气体绝缘变电站（GIS）中切换隔离开关时产生的特殊电磁暂态现象。VFTO会以传导和辐射方式影响二次设备的正常运行。为探究VFTO对二次设备的干扰特性,文中采用自制的二次侧干扰测量装置对某1 000 kV GIS的电压互感器（PT）二次侧共模干扰进行现场实测。接着,对比了5种时频分析方法的性能,采用其中性能较优的同步压缩小波变换（SWT）对实测波形进行了时频分析。实测结果表明：PT二次侧的共模干扰电压峰峰值最高可达9.65 kV。微脉冲的时频分析结果表明：7.8 MHz频率分量幅值高,且贯穿波形的始终,是PT二次侧干扰的主导频率分量。该分析结果可为GIS中二次设备的电磁抗扰度测试和电磁防护设计提供参考。     

含储能型虚拟同步发电机的直驱风机并网系统自适应协调阻尼控制策略

储能型虚拟同步发电机(VSG)的灵活控制特性能够为风电并网系统提供有效的频率和电压支撑,然而系统振荡特性会受到一定程度的影响,同时风电时变出力特性导致的运行点变化也将使得定参数阻尼控制表现出适应性不足的问题.为此,提出了适应风电出力时变特性的自适应协调阻尼控制策略.首先,在风电并网系统状态空间模型的基础上推导线性变参数模型,以直驱风机的有功功率为调度变量,根据稳定域确定运行空间范围;然后,利用间隙度量对运行空间进行划分,确定各子运行空间的典型运行点并将其作为多胞形顶点,建立调度增益与系统运行工况以及控制器的映射关系;最后,针对不同频率振荡模式协调设计自适应控制器.测试系统的仿真结果表明,所设计的自适应协调阻尼控制器不仅能够同时阻尼含储能型VSG并网系统中的次同步振荡和低频振荡,也能在风电出力大范围时变工况下保持良好的阻尼水平.