永磁同步电机新型趋近律滑模控制器设计

针对传统指数趋近律因函数不连续性引起抖振、趋近速度与抖振抑制之间无法同时满足高性能控制系统要求的问题,提出基于系统状态变量的新型滑模趋近律,并应用于永磁同步电机速度、电流控制器中。趋近律引入系统状态变量幂次项和状态变量的双曲正弦值,使系统状态变量以等速和指数2种速率趋向切换面,可以加快系统到达切换面的速度,当系统接近切换面时,指数项接近于0,等速项开始起关键作用,对系统的抖振进行抑制。同时采用双曲正切开关函数替代符号函数,以去除因函数的不连续性所引起的抖振问题。既能提高系统到达滑模面的速度,又能有效抑制固有抖振,提升系统的动态性能。仿真和实验结果表明,新型趋近律相比于传统指数趋近律能够有效降低永磁同步电机启动时转速超调,提高系统的响应速度,抑制系统的抖振。

永磁同步电机非线性增益非奇异快速终端滑模控制

为了研究传统滑模控制中系统误差在有限时间内无法收敛至0以及传统滑模控制中系统抖振与收敛速度互不兼容的问题,提出一种非奇异快速终端滑模控制与扰动观测器结合的速度控制器。通过将参数可变的非线性函数作为增益代替固定增益加入滑模控制策略中从而改善系统响应速度同时减小系统的抖振。针对转矩扰动对系统的影响,加入负载转矩扰动观测器并补偿到q轴电流中以进一步提高控制器抗负载扰动能力。根据李雅普诺夫稳定性理论对提出的新型滑模控制器进行稳定性证明,经过仿真和实验证明,电机在启动时响应快、无超调且抖振较小,在突加转矩时转速波动小且恢复时间迅速,证明了改进后的变增益非奇异终端滑模控制与传统非奇异快速终端滑模控制策略相比可以提高动态性能的同时抑制系统抖振、增强系统的鲁棒性。

永磁同步电机模糊滑模无位置传感器控制

针对滑模量在滑模面切换以及速度非线性变化而致使的系统抖振问题,提出一种超旋转滑模模糊观测器。滑模观测器(SMO)存在的高频抖振会对电机控制系统产生很大的影响,导致电机产生转速波动和稳态误差。为了削弱SMO的抖振问题,首先对滑模动态变量的趋近速度动态变化导致的抖振问题,通过引入模糊逻辑理论使得系统状态量趋动速度智能化,设置模糊规则以达到智能动态化速度,以系统动态变量趋向切换面的距离与状态量动态趋向速度为规则因子,动态智能化趋向速度;其次对系统变换函数导致的系统抖振,进一步采用连续函数F(s)代替不连续的sgn(s)符号函数。该方案有效削弱了系统的抖振问题,相较于SMO控制提高了系统的稳定性。

静止电源的感应电机叠频实验方法

应用静止电源实现感应电机叠频法等效温升实验需要考核静止电源质量和对电机损耗的影响。优化设计的滤波单元使电源输出电压的谐波电压因数小于0.015的国家标准要求。通过仿真实验分析,总结出实验过程中叠加电压和叠加频率变化对实验准确性的影响规律,给出了使用发电机组和静止变频电源进行叠频实验的实现方法和要点。并分析了叠频实验时机组电源和静止电源对电机铜耗、铁耗、机械损耗和杂散耗量的影响。通过对采用发电机组叠频和静止电源叠频温升实验结果与直接负载温升实验结果进行比较分析,铁心和绕组温升分别为66.5 K、62 K,61.3 K和66.7K、61.8K,57.6K,因此静止电源叠频实验法能满足电机温升实验的要求。

大型发电机突然三相短路试验数据分析和动态参数辨识

高速采样和高精度数字化自动测试仪器应用于大型同步发电机测试,需要计算机辅助分析程序自动分析数据和辨识电机的参数。为了提高参数辨识精度,本文提出了一种全新的动态参数辨识方法,即根据短路电流中衰减分量的性质,推导出优化组合模型分时段采用非线性最小二乘回归方法直接辨识发电机参数的原理。另外,还根据IEEEStd-115和GB/T-1029[1,3]有关发电机突然三相短路电流波形处理方法实现对短路电流上下包络线的拟合以计算大型同步发电机的动态参数。并开发了利用突然三相短路试验数据辨识大型同步发电机动态参数的计算机辅助分析软件。通过实际电机的测试数据处理,验证了软件及算法的实用性。

永磁同步电机对拖试验电压降低问题研究

大型永磁同步电动机(PMSM)对拖做负载试验时,由于作为发电机运行的PMSM端电压随负载电流增加而降低,端电压低于负载回馈的电网侧电压导致无法继续加载的问题,本文提出永磁同步发电机输出端并联电容器的方法,以补偿因电机感性回路中滞后的无功电流导致的发电机端电压下降。根据发电机定子绕组电流计算直轴去磁电流Id,定量计算无功补偿的电容值,既可以满足PMSM加载的需求,也可以避免投入电容量过大导致发电机端电压过高对电机绝缘材料寿命的影响;建立了带电容补偿的PMSM对拖测试的仿真模型。仿真结果表明,电容补偿值计算正确,能有效升高发电机的端电压,实现PMSM的平稳加载。与其它加载方法相比,该方法工程造价低,并能够实际应用于PMSM的性能测试。

永磁同步电机非奇异终端滑模控制器的设计

针对传统滑模控制无法将系统误差在有限时间内收敛和系统存在抖振的问题,提出了非奇异快速终端滑模控制与扰动观测器结合的策略设计速度控制器。通过非线性函数与线性函数结合的方法设计非奇异快速终端滑模面,实现了误差在不同阶段都能快速收敛。对于外部施加的负载转矩对系统性能产生的影响,设计扰动观测器,能够观测外部施加的负载转矩,并前馈补偿到速度控制器的输出端,避免使用较大的开关增益,克服了施加扰动时系统出现抖振大的缺点。仿真和实验的结果表明,电机在启动时能够快速的到达参考转速且无超调。突施转矩时,扰动观测器能够准确的估计系统施加的转矩扰动。削弱了转速的抖振,并使速度下降量小,恢复到参考转速的时间短。表明非奇异终端滑模控制与扰动观测器结合的策略具有鲁棒性强、响应速度快、稳态跟踪性能高的优点。

永磁同步电机改进滑模无位置传感器控制

中高速时永磁同步电机无位置传感器控制系统中传统滑模观测器会存在较大估计误差,根据超螺旋算法,在保证稳定性前提下设计了一种增益值随估计转速变化的变增益超螺旋滑模观测器,实现对转速和转子位置估计精度的提高。针对无位置传感器控制方法中鲁棒性较差问题,在变增益超螺旋滑模观测器估计出转速的基础上,提出一种基于新型趋近律和新型负载转矩观测器的滑模转速控制器,用于提高整个控制系统的动态响应和鲁棒性。根据李雅普诺夫稳定性理论对所提出的新型趋近律和负载转矩观测器进行了稳定性证明,通过仿真和实验证明,改进滑模无位置传感器控制系统能够提高转速估计的精度和控制系统的鲁棒性。

永磁同步电机自构式模糊神经网络控制器设计

针对传统PID控制方法不能对电机在工况状态变化时做出快速反应的问题,结合模糊控制和神经网络的特点提出一种智能控制方法。依据模糊神经网络算法组成新的速度控制器代替传统的PID速度控制器。通过RBF神经网络辨识器给出永磁同步电机的Jacobian信息,传递给模糊神经网络控制器,以此解决算法中转速对网络输出的偏导项无法计算的问题。通过自构式反馈来修正网络的拓扑结构,确定模糊神经网络中隐含层的神经元个数,避免因隐含层神经元个数设定不当引起欠拟合或过拟合。仿真和实验的结果表明,电机在启动时能够快速平稳地达到给定转速,超调量和稳态误差小,转矩脉动小、响应迅速。突加负载时速度变化量小且能快速回归平稳运行,突变转速时能快速稳定在变化后的给定转速。

基于LADRC控制的永磁同步电机无位置传感器研究

在永磁同步电机(PMSM)控制系统中,传统PI控制器因结构简单、易于实现而得到广泛应用,但在系统快速性与超调之间存在矛盾。为了解决以上问题,提出一种以线性自抗扰控制(LADRC)为核心的PMSM无位置传感器控制方法。首先,针对线性扩张状态观测器(LESO)对系统扰动估计负担过大导致系统控制性能降低的问题,通过设计降阶观测器对系统的负载扰动进行观测,并将获取的扰动补偿到控制器以减少LESO对系统扰动的估计负担,提高LESO对扰动的估计精确度、增强系统控制性能;其次,为了实现无位置传感器控制,将电机方程中的反电动势纳入未知扰动并利用LESO对其进行估计;最后,从估计的反电动势中提取转速和转子位置信息。通过仿真和实验表明,采用LADRC所控制的PMSM系统具有更高控制精确度和更强的抗扰性能,而且利用LESO所估计的转速精确度高、鲁棒性强。

新型交流励磁直驱风力发电机的空载特性

为解决现有双馈异步风力发电机低风速段运行范围窄和直驱永磁风力发电机励磁不可控的问题,提出一种新型的采用交流励磁的直驱式风力发电机.利用已经设计的发电机参数,推导新型直驱交流励磁风力发电机的数学模型,同时利用MATLAB的Simulink功能建立发电机空载模型.结果表明,励磁频率、定子频率及转子机械转速频率间存在线性关系;发电机机械转速在低风速段时,通过调节励磁频率和励磁电流,发电机仍能输出额定电压,最终增加了发电机的运行范围.

永磁同步电动机定转子磁场正交控制研究

提出一种H桥结构的三相电流合成磁场定向控制的电机控制策略,以避免矢量控制的复杂算法和降低电机参数变化对电机控制性能的影响。依据转子磁场位置确定三相电流的大小和相位以实现三相合成磁场的方向与转子磁场正交;各电流相位决定合成磁场方向;电流的幅值决定转矩的大小。根据H桥结构和永磁同步电动机的数学模型建立了包括电流环和速度环的控制系统仿真模型研究定转子磁场正交控制原理,分析负载转矩波动时和转速给定变化时定转子磁场的正交和速度响应的控制算法。通过仿真分析了定子电流合成磁场定位的准确性和控制过程的实时性,从而为进一步的工程应用研究奠定基础。

新型直驱交流励磁风力发电系统的并网控制策略

介绍了一种新型直驱交流励磁风力发电系统,在推导出新型直驱交流励磁发电机的数学模型基础上,提出一种基于矢量控制的空载并网控制策略。机侧变换器和网侧变换器是双PWM变换器,机侧变换器采用定子电压定向矢量控制,网侧变换器采用电网电压定向矢量控制,两者协调控制,实现直流母线电压稳定,有功功率和无功功率的解耦,功率因数可调。励磁变换器采用定子磁链定向的矢量控制,通过控制励磁电流来控制定子空载电压,保证机侧PWM整流器的可靠运行。在此基础上,对控制策略进行仿真分析。仿真结果表明,在风速大范围变化时,该新型系统有良好的动、静态性能,能够实现并网操作,验证了该控制策略的可行性和有效性。

交流采样在电机测试中的应用

本文介绍了交流采样的原理、实现方法及优点。为电机测试提供了一种新的测量手段。

用VB实现PC机与GPIB通讯卡的通讯

主要研究波形测试及分析系统数据传递问题，测量模块采用ＧＰＩＢ总线标准，模块与计算机间的通讯用ＶＳ［１］编程实现。

同步电机直轴瞬态参数辨识

对基于Matlab的同步电机直轴瞬态参数测试方法进行研究。通过建立相应的数学模型来分析同步电机三相突然短路实验中电机的瞬态过程;运用Matlab分别采用传统方法和最小二乘法对测量的数据进行分析和处理;最后根据实例验证方法的可行性,并通过检测数据的比较选出较优越的算法。

虚拟仪器技术在同步发电机动态参数辨识中的应用

为了灵活处理复杂的大型同步发电机突然三相短路试验的动态数据,本文给出了如何利用LabWindows/CVI设计软件开发大型同步发电机动态参数辨识虚拟仪器(VI)的方法,其中重点阐述了通过混合编程原理调用MATLAB中的小波消噪法(wden())去除噪声对动态测试信号的干扰及利用非线性最小二乘回归算法(lsqcurvefit())直接对发电机各试验的数学模型中各分量优化组合后进行参数辨识。通过汽轮发电机QFSN-600-2YH的突然三相短路试验数据应用上述算法辨识了发电机的瞬态参数。

永磁同步电动机矢量控制技术的研究

介绍了一种新颖的永磁同步电动机系统.该系统的速度环采用模糊控制和PI控制相结合的复合控制算法,电流环采用PI控制算法,同时将矢量控制和空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)控制应用到系统的闭环控制中.实验结果表明,该系统具有转速超调小、响应快和鲁棒性强的特点.

高功率因数整流器控制策略仿真研究

对三相电压型PWM整流器运用空间矢量脉宽调制策略进行运行研究。首先建立PWM整流器的在abc坐标系数学模型,运用坐标变换推导dq坐标系下的数学模型。运用前馈解耦策略,得到整流器的双PI闭环控制结构,同时给出网侧电感和整流侧电容的计算公式。采用基于SVPWM固定开关频率电流控制策略,设计三相电压型PWM整流器。运用Matlab软件中Simulink电力系统动态库仿真,结果表明,该方法使整流器在单位功率因数下运行,负载突变时,同样能保证系统的稳定性与快速响应,为工程实际应用提供了参数运算依据。

虚拟仪器技术在同步发电机动态参数辨识中的应用

为了灵活处理复杂的大型同步发电机的突然三相短路试验的动态数据,本文给出了如何利用LabWindows/CVI设计软件开发了大型同步发电机动态参数辨识虚拟仪器(VI)的方法,其中重点阐述了通过混合编程原理调用MATLAB中的小波消噪法(wden())去除噪声对动态测试信号的干扰和利用非线性最小二乘回归算法(lsqcurvefit())直接对发电机的各试验的数学模型中各分量优化组合后进行参数辨识。