基于输入均压与虚拟直流电机相结合的直流电能路由器控制策略

针对中压直流配电网接入下的直流电能路由器在新能源出力等工况下,使用传统控制策略对直流母线的控制效果一般、电压易越限等问题,基于模块化的输入串联输出并联(input-series output-parallel,ISOP)型拓扑结构,提出一种基于输入均压与虚拟直流电机相结合的直流电能路由器控制策略。首先,研究输入均压控制过程中模块间的功率均衡控制特性并与输出均流控制进行比较;接着,将虚拟直流电机控制应用到控制算法中,使变流器模拟出直流电机的惯性特性;然后,对虚拟直流电机建立小信号数学模型,分析其工作机理以及参数对系统的影响;最后,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型进行验证。结果表明:所提控制策略能够在实现直流电能路由器各模块间功率均衡的同时,具有类似直流电机的惯量特性与阻尼特性,可显著提高直流配电网直流母线电压稳定性。

基于虚拟直流电机控制的船舶高频高峰值脉冲负载冲击平抑控制策略研究

高频高峰值脉冲负载对具有弱惯量特性的船舶电力系统呈现较大的功率冲击影响,严重时会造成船舶发电机组振荡停机。针对这一问题,该文首先建立典型脉冲负载的数学模型,研究脉冲负载功率特性及其对船舶电力系统冲击机理。根据研究结果,提出采用超级电容冲击平抑装置平抑脉冲功率。其次,通过分析虚拟直流电机(VDG)运行机理,确定通过VDG控制提升双向DC-DC变换器惯量的可行性。基于以上研究,推导双向DC-DC变换器的小信号模型及系统传递函数,分析虚拟转动惯量及虚拟阻尼对平抑装置稳定性的影响。然后,提出一种适用于脉冲负载稳态运行和暂态突变的平抑装置控制策略。最后,基于RT Box 3半实物仿真平台,搭建了具有平抑装置的船舶电力系统模型,验证了所提控制策略的有效性。

直流电机位置伺服系统新型控制策略研究

针对伺服系统控制器参数设计的复杂性和系统抗干扰性低的问题,设计了内模PID速度控制器和基于指数趋近律的滑模变结构位置控制器,并通过李雅普诺夫理论对系统的稳定性进行分析。速度控制器采用内模PID控制,只调节滤波器参数λ,避免了因调参困难而影响伺服系统的控制精度;位置控制器采用滑模控制方式,对参数变化以及外界影响等因素具有强鲁棒性。仿真和实验结果表明,所提控制系统能够满足对直流伺服电机位置控制的快速性和准确性要求。

基于单片机的直流电机变频调速方法与仿真

针对电机谐波损耗及逆变器输出谐波信号影响直流电机变频调速的稳定性,导致调速性能不佳等,提出一种基于单片机的直流电机变频调速方法。建立直流电机变频调速状态空间模型,通过上述模型获取变频调速系统的运行状态;采用电流、速度双闭环PI控制器实现直流电机的变频调速初步控制,使直流电机变频调速系统可同时满足静态性能与动态性能;将直流侧电压输入至SVPWM脉宽调制系统,进一步降低电机谐波损耗和脉动转矩,实现变频调速的精确控制。仿真结果表明,所提方法的直流电机变频调速稳定性更佳、精度更高,整体效果更佳。

虚拟直流电机荷电状态均衡控制

新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。

车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真研究

永磁无刷直流电动机的转矩与转速会对电机的控制精度造成影响,导致电机弱磁控制效果差。为了提升整体控制性能,提出车用永磁无刷直流电机弱磁控制仿真方法。分析车用永磁无刷直流电机弱磁转矩特性,获取电机电磁转矩关系。根据获取结果建立永磁无刷直流电机弱磁控制系统,利用该系统控制电机弱磁的电磁转矩与运行效率,以此实现整体控制。实验结果表明,通过对所提方法开展电机运行效率测试、电机运行稳定性测试,验证了上述方法的有效性。

基于回馈升压逆变器的无刷直流电机宽速度范围转矩脉动抑制

无刷直流电机固有的转矩脉动问题严重限制了其在诸多高精尖场合的应用,为此该文提出一种适用于宽速度范围转矩脉动抑制的回馈升压逆变器拓扑及控制策略。在正常导通期间通过保持非换相相电流的恒定以减小转矩脉动。当电机运行在低速区间时,由于换相时所需的母线电压小于直流侧电源电压,因此通过脉宽调制便足以实现电机的平滑换相;而在更高速的情况下为实现快速换相并有效抑制换相转矩脉动,可在换相期间利用所提拓扑提升母线电压,其中额外补偿的能量均来自非换相期间电机的回馈。最后通过相应的Matlab仿真和DSP驱动实验验证了所提控制技术的可行性和有效性。

基于ANFIS系统的无刷直流电机控制仿真研究

无刷直流电机运用环境多变复杂,众多不确定因素都会影响无刷直流电机运行的稳定性和响应速度。传统的模糊控制参数调整困难、性能不稳定、计算开销大。针对无刷直流电机速度控制的优化,本文提出了一种采用评论家学习方案下循环全局反馈的ANFIS系统,其中包括三层级联神经网络和模糊控制算法的结合。ANFIS系统通过采样无刷直流电机实际转速,对比参考转速,实现对PID参数的预测;同时ANFIS系统采用双曲正切作为传递函数来调整权值,缩放共轭梯度法作为优化器来减小训练误差,减法聚类方法来提高预测的适应性和准确性。

基于金豺优化PID的直流电机调速控制系统

针对传统直流(DC)有刷电机调速系统适应性不强、抗干扰能力和稳健性差等缺点,设计了基于金豺算法优化比例-积分-微分(PID)的直流有刷电机控制系统.在建立电机数学模型的基础上,将金豺优化(GJO)算法应用于PID参数整定,实现对电机的控制,并分别与传统试凑法、反向传播(BP)-PID算法和麻雀算法(SSA)-PID进行对比.仿真结果表明:所设计的控制算法在调节时间上减少了12 ms,超调量降低了3.689%,受到干扰后的调节时间减少了17 ms,表现出更快的调节转速、更强的抗干扰能力和更好的稳健性,为直流有刷电机调速控制提供了一种有效的方案.

基于改进超螺旋滑模观测器的无刷直流电机无传感器控制

针对传统滑模观测器存在高频抖振和抗扰动能力差的问题,提出一种基于改进超螺旋滑模观测器的无刷直流电机无传感器控制方法。在超螺旋滑模算法的基础上,采用附加线性环节的线性超螺旋滑模观测器以提升观测性能;对增益参数进行自适应设计,实现观测器增益参数的动态自整定;同时,为抑制切换过程产生的系统抖振,采用softsign函数替代不连续的符号函数;为进一步提高系统抵抗扰动的能力,在速度环加入自抗扰控制结构增强系统稳定性;搭建系统仿真模型,验证所提方法能较好地适用于宽速域工况,具有较好的跟踪性和估算精度。

永磁无刷直流电机中的离散自适应控制技术分析

阐述基于参数估计的离散自适应控制算法的设计。该设计推导BLDCM的离散数学模型,对系统参数进行在线估计,设计离散自适应控制器,通过仿真实验对离散PI控制和离散自适应控制算法进行验证。实验结果表明,在期望转速突变、参数时变情况下,离散自适应控制算法具有较好的鲁棒性,系统超调量、稳态误差和调节时间都有较好改善。

基于改进鲸鱼优化PID的无刷直流电机转速控制算法

针对鲸鱼优化算法易陷入局部最优以及无刷直流电机(brushless DC motor,BLDCM)速度控制响应慢、超调量大等缺点,提出一种改进鲸鱼优化算法(improve whale optimization algorithm,IWOA)优化PID(proportional integral derivative)参数的无刷直流电机速度控制算法.该算法采用高斯变异因子、自适应权重因子和动态阈值相结合对鲸鱼优化算法进行优化.仿真实验结果表明,改进鲸鱼优化PID的无刷直流电机转速控制算法具有更快的收敛速度以及较小的超调现象,鲁棒性也更好.

考虑高温环境的无刷直流电机复合控制驱动系统

无刷直流电机(BLDC)以其效率高、功率密度大、电机温升低等优点,已成为中国油田测井行业的核心部件。但是井下的高温环境会对BLDC的内部参数产生影响,再加上BLDC本质上是一个非线性系统,传统PID控制是基于线性的数学模型,这就导致基于传统PID控制的BLDC双闭环(转速环和电流环)驱动系统性能下降。针对该问题,在BLDC转速环控制器设计中,本文提出使用鲁棒性强的超螺旋算法;为了获得高动态性能的BLDC电磁转矩控制效果,提出使用一阶滑模直接转矩控制系统。通过仿真和实验验证本文设计的BLDC驱动系统的可行性。

直流电机转速PID控制仿真及GUI参数化设计

文章介绍了一种基于MATLAB的PID控制器设计方法,用于控制直流电机的转速.PID控制器是一种常用的控制方法,其可以通过调整比例、积分和微分的参数来实现对被控对象的精准控制.文章在MATLAB中搭建了控制直流电机系统模型,并使用PID控制器对电机转速进行控制.通过仿真结果分析和GUI参数化设计,确定了PID合适的参数.

基于改进遗传算法的直流电机双闭环调速系统控制参数整定

直流电机的双闭环控制被广泛应用于直流拖动系统,采用的控制器是传统的PI控制器。在工程应用中,通常采用人工整定PI控制器的参数,往往不能得到最优的控制参数。同时,许多研究采用智能群算法进行整定。针对直流电机双闭环系统的PI参数整定,提出了一种基于改进遗传算法的参数整定方法。与传统遗传算法相比,改进遗传算法的整定效果更佳,具有较快的响应速度、较好的稳定性和较小的超调,更适用于对直流电机双闭环调速系统的控制参数进行整定。

基于滑模控制的无刷直流电机控制研究

通过分析无刷直流电机控制系统,基于滑模变结构的原理设计出了采用指数趋近率的滑模变结构控制策略,将该控制策略应用于无刷直流电机的调速系统中,并通过仿真与实验验证了系统的可行性。该方法设计算法简单,容易实现,对比传统的六步控制方法,滑模变结构策略的响应速度更快,系统对外部的扰动及参数的摄动影响小,鲁棒性强,增强了控制系统的动态性能和稳定性能。

基于端电压尖峰的无刷直流电机无位置传感器换相控制策略

针对现有的换相误差补偿方法需要额外滤波电路和检测电路导致无传感器换相方法变得更加复杂的问题,提出一种端电压尖峰脉冲换相误差补偿方法,实现了对无刷直流电机无传感器换相误差的准确补偿。研究了抗干扰性强的端电压尖峰脉冲信号的变化特性,得出了端电压尖峰脉冲持续时间是随着换相误差单调变化的结论,并利用端电压尖峰脉冲设计了换相误差闭环控制方法。该方法无需额外的滤波电路和检测电路,简化了换相误差补偿方法的电路设计,并且具备良好的鲁棒性和准确性。搭建了仿真和实际实验平台,对比了补偿前后的换相误差,实验结果表明,所提出方法能够实现准确的换相误差补偿。仿真实验和实际实验中,换相误差分别被控制在了1.1个电角度范围内和4个电角度范围内。在速度调控实验中,补偿后的无传感器方法表现出了和霍尔传感器相似的动态特性。相比于现有方法,提出方法更适合无刷直流电机无传感器方法在高性能电机控制场景的应用。

无刷直流电机短反馈分数阶PID滑模的优化控制

针对无刷直流电机(BLDCM)的非线性、强耦合、多变量及参数时变等特性,导致其调速系统的控制性能欠佳的问题,提出了一种灰色预测短反馈分数阶PID滑模优化控制算法。引入内分泌激素调节中的超短反馈算法构成系统双层反馈机制,补偿自身的输出信号;系统反馈环节,引入GM(1,1)模型灰色预测,用灰色预测值取代测量值进行超前控制运算。针对分数阶PID型滑模趋近律参数,采用了一种改进蜣螂优化算法进行寻优,实现更加精确的控制。仿真模拟对比实验结果表明,经蜣螂算法优化的灰色预测短反馈分数阶PID滑模控制下的无刷直流电机调速控制系统,具有比常规PID控制更出色的响应速度、控制精度和鲁棒性等性能。

虚拟直流电机的虚拟储能控制策略

虚拟直流电机控制在平抑直流微电网的功率波动、提升直流母线电压稳定性等方面已经得到广泛的应用。由于微电网中分布式电源的随机性和不确定性以及微网中负荷的投切都会使得直流侧母线电压出现较大的波动,为了提高母线电压的调节能力,利用可控负荷的调节能力,结合负载变换器的虚拟电机控制,提出了1种虚拟直流电机与可控负荷协调的虚拟储能控制策略。通过调节虚拟电机的角速度实现对可控负荷消耗功率的调节,进而补偿母线功率波动,提高母线电压的稳定性。建立了虚拟直流电机旋转动能与直流电容充放电能量关系,通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型,验证了该控制策略的有效性。

基于GD32F103的无刷直流电机控制电路设计

无刷直流电机的主流控制方法有矢量控制、方波控制和正弦波控制。无刷直流电机采用方波控制方法,在简单控制算法和低硬件成本下,实现精确的速度和电流双闭环控制。方波控制根据获得的电机转子位置,在360°的电气周期内,进行6次换向,实现电机六步电子换向。设计以单片机为主控制单元,通过上位机给定信号与控制电机反馈信号和电流采集信号比较,实时调控PWM波,结合三相桥式逆变电路,实现对目标控制。该设计输出了实际产品,验证了此方案的可行性。