负载变化下无传感器感应电机主动零频穿越及脉动抑制策略

无速度传感器感应电机系统在低速、变负载工况运行时,转速可观测性较差。为此,提出一种负载变化下无传感器感应电机主动零频穿越及脉动抑制策略。首先,基于误差系数矩阵行列式分析,阐述了低速发电不稳定的原因,揭示了负载变化对感应电机低速运行稳定性的影响,指出负载变化下恒励磁电流策略存在转速不可观测、系统稳定性差等问题。进而,以提高负载变化下系统的转速可观测性为目标,引入主动零频穿越策略,并基于定子电流限制推导出励磁电流自适应变化区间与其修正步长。为提升系统稳态带载能力,分析了同步转速限制值对电机转矩输出能力的影响,并给出同步转速限制值取值范围。此外,为抑制主动零频穿越过程中的转速/磁链/电流脉动,保证电磁转矩和负载实时匹配,提出转矩电流相位补偿方法。最后,在2.2 kW的感应电机实验平台上验证了所提方法的有效性。

考虑参数误差的无速度传感器异步电机低速发电工况稳定性提升策略

对于无速度传感器异步电机控制系统,反馈矩阵理论上可以减小系统发电运行不稳定区域,改善低速发电工况下的转速观测性能。然而,由于电机参数误差,现有控制策略无法在低定子电流频率下实现理想的稳定性目标。针对这个问题,该文提出一种基于多误差项协同的反馈矩阵设计方法,提高系统对电机参数误差的鲁棒性,并提升转速观测的稳定性。首先,该文提出一种基于多误差项解耦的磁链误差在线观测方法,分析并设计了磁链误差权重系数。其次,在观测器反馈矩阵设计中引入电流误差项,实现电流误差项与磁链误差项的协同设计。在此基础上,将误差矢量系数矩阵行列式重构为抛物线函数,通过引入常数项满足系统稳定的必要条件,解决传统反馈矩阵设计方法对电机参数变化敏感的缺陷,提高观测器对参数误差的鲁棒性。在低定子电流频率下,所提方法可以在低速发电区域实现稳定的转速观测。最后,在2.2 kW异步电机平台上验证了所提方法的有效性。

基于电流优化的无速度传感器感应电机零频穿越策略

无速度传感器感应电机在低频区运行时,转速可观测性较差。特别是在定子零频工况时,转速不可观测。为此,该文提出了一种基于电流优化的无速度传感器感应电机零频穿越策略。首先,推导观测转速与转速误差的传递函数,证明零频工况下转速不可观测的根本原因;其次,介绍所提出零频穿越策略的原理,并对典型工况电机运行点的变化进行分析,保证在低定子频率下的转速可观测性;此外,为了在零频穿越过程中获得最优电流,提出一种主动零频穿越边界点电流轨迹优化方法,结合转矩、电流和可观测性等限制条件,将转速能观性和最小定子电流作为优化目标,推导出主动零频穿越边界点优化选择方法;最后,在2.2kW的感应电机实验装置上验证所提方法的有效性。