基于Matlab/Simulink模型设计的电动机控制综合教学实验平台

针对利用传统的CCS软件编写和调试DSP代码的工作周期长、效率低的问题,利用Matlab/Simulink模型设计的代码生成技术支持,可快速地生成C/C++代码用于DSP。以F28379D DSP为控制器设计了电源、采样和驱动电路配合使用的电动机综合教学实验平台。介绍了具有扰动补偿的反电动势滑模观测器永磁同步电动机矢量控制设计方法,搭建上位机界面方便实验调试,实验所需观测的电气量可通过串口传输至Simulink的示波器显示。基于模型设计的方法能有效节省代码开发时长和提升工作效率,大大提高学生的学习主动性、实验设计和实际动手能力。

改进型永磁同步电机初始位置辨识方法

针对传统脉振高频电压注入法辨识表贴式永磁同步电机转子初始位置时,因电机凸极性小、采样电路存在误差而产生无法判别实际转子位置的盲区问题,提出一种改进型脉振高频电压注入方法。将估算d轴定向到三个位置角为0、2π/3、–2π/3 rad的位置上注入高频正弦电压信号,比较三次注入高频电压信号后,估算q轴上的高频响应电流大小,以此来确定转子所在区域对应的初次位置角。再将估算d轴定向到初次位置角上继续注入脉振高频电压,进行闭环控制,利用PI调节器使估算q轴的高频响应电流收敛于零,最后通过极性判断得到转子初始位置。还运用以DSP 28379D为控制核心的实验平台进行了验证实验,实验结果表明,该方法位置辨识精度高,能有效识别转子位置。

电力系统设备状态监测与故障诊断技术探讨

随着电力系统规模的不断扩大和复杂度的增加,以及对电力系统运行可靠性和设备寿命的要求不断提高,电力系统设备状态监测与故障诊断技术变得尤为重要。本文旨在探讨电力系统设备状态监测与故障诊断技术。首先,介绍电力系统设备状态监测的意义。其次,讨论传感器技术,包括温度传感器、振动传感器和气体传感器的原理和应用。最后,重点介绍电力系统设备故障诊断技术,通过故障诊断给电力系统设备稳定运行提供保障。

Back-to-Back双三电平电励磁同步电机矢量控制系统

以基于Back-to-Back双三电平功率变换器电励磁同步电机矢量控制为研究对象,提出了适用于全速范围的全阶闭环气隙磁链观测器,阐明了其内部基于滤波器特性的电流-电压模型之间的平滑切换机理。三电平有源前端实现网侧的单位功率因数运行,减少对电网污染的同时实现能量的双向流动。同时引入具有自适应调节中点电位的简化三电平电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略,并在此基础上提出新颖的三电平功率变换器相电压重构算法。现场运行结果表明基于Back-to-Back双三电平功率变换器电励磁同步电机矢量控制解决方案具有优良的控制性能,真正实现了节能调速和绿色环保的高度结合。

基于线电压坐标系的ANPC-5L逆变器SVPWM算法的研究

在6～10kV的高压变频领域，与传统拓扑结构相比，有源中点箝位型五电平（active neutral-point-clampedfive-1evel，ANPC-5L）逆变器具有很高的实用价值。针对传统五电平逆变器空间矢量脉宽调制（spac evector pulse width modulation，SVPWM）控制算法复杂、计算量大等缺点，研究一种基于线电压坐标系的SVPWM控制算法，通过进行坐标变换，减少对基本矢量的确定步骤，简化基本矢量对应作用时间的求解过程，并将其应用到ANPC-5L逆变器中，通过实验波形和电流谐波分析证明控制算法的正确性。结合ANPC-5L逆变器和新控制算法的特点，提出一种高效的中点电压平衡的控制算法，通过对中点电位的检测和判断计算出所需的开关序列及复用矢量的作用时间比值，实现中点电流流入与流出的平衡，进而达到控制中点电压平衡的目的。实验结果证明了该中点控制算法有效性。

基于满意优化的三电平PWM整流器瞬时开关频率抑制方法

提出一种新型的基于满意优化的三电平脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)整流器有限控制集模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)方法,将满意优化思想引入模型预测控制的在线规划中,代替传统方法中的权值函数,避免了复杂的加权系数整定过程。然而受到电力电子系统结构的限制,三电平PWM整流器仅可输出27种可行电压矢量,过多的控制约束被引入后,极易造成系统优化无解。该文采用几何分析法揭示了优化无解现象的产生原理,并论证了其与瞬时开关频率过高问题之间的内在联系。通过约束松弛的方式弱化满意和失控的界限,使低优先级指标可以参与在线规划。仿真和实验结果表明,该方法在保证系统功率、中点电位等多项指标达到期望满意度的前提下,最大限度的降低了开关动作频率,避免了高采样频率造成器件局部过热损坏。与经典矢量控制的对比结果可知,在较低的开关频率下(fs≈300 Hz)所提方法可获得更优异的动、稳态性能。

基于PLC的中央泵房自动化设计

介绍了一种基于PLC的煤矿井下中央泵房自动控制系统的设计思路,给出了该系统的硬件框图和软件流程图。实践证明该系统设计符合要求,整体运行安全可靠、故障率低、节电效果明显。

3电平VSC-HVDC系统模型预测控制策略

为提高现有电压源换流器型高压直流(VSC-HVDC)输电系统运行性能,提出了一种3电平VSC-HVDC系统模型预测控制(model predictive control,MPC)方案。该方案采用遍历法预测所有开关状态对应的换流器未来系统状态,选择使目标函数最优的开关状态,并将该最优开关状态作用于实际换流器系统。为了减少开关损耗需要降低开关器件动作频率,为此在目标函数中引入降低开关频率目标项,在兼顾控制性能的同时有效地降低开关器件动作频率。与传统电压定向控制策略相比,所提控制策略具有动态响应迅速、处理多目标控制灵活且无需调制模块等优势,这些优势在基于Matlab/Simulink软件进行的仿真中也得以验证。

投切电容式单相九电平逆变器研究

在交流模块结构并网逆变器领域,传统拓扑结构往往采用先升压再逆变的结构,效率进一步提升受到限制且输出电压电平数较少。针对以上问题,提出投切电容式逆变器。以投切电容式九电平(SC-9L)逆变器为例,研究投切电容式逆变器工作原理,给出了投切电容数量为n时投切电容式逆变器的输出特性,研究了该拓扑结构中投切电容电压平衡问题。通过数学推导得到电容电压稳定的影响因素,通过低次谐波最小原则阶梯波调制与EPWM混合控制的方式提升电容电压平衡效果,同时实现了PWM的方式调压。控制系统通过TMS320C28346型DSP和XC95288XL型CPLD数字化实现,搭建了小功率实验平台,通过实验结果验证了所提拓扑的可行性及所提算法的有效性。

基于SVPWM的并联型三电平有源电力滤波器的研究

文章建立了二极管钳位型三电平三相三线制并联型有源电力滤波器(APF)的数学模型,提出了一种将基于ip-iq法的指令电流计算、预测电流控制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)相结合的并联型三电平有源电力滤波器的控制方案,分析了简化的三电平SVPWM控制算法。仿真和实验结果证明,该方案具有良好的谐波补偿效果,同时适合于全数字控制的DSP硬件实现和主回路保护,有较好的应用前景。

双电机独立驱动电动车辆电子差速控制

为了满足电动汽车的驱动要求,达到良好的控制效果,以永磁同步电动机矢量控制技术为基础,提出了一种两后轮独立电机驱动电动汽车的电子差速控制策略,建立了其M atlab/S im u link仿真模型,同时采用混合最优PSO算法对P I参数进行了优化。仿真结果显示,该策略能够使电机表现出很好的快速响应与平稳性,适合独立电机驱动电动汽车的驱动系统。

基于S7-300 PLC的提升机变频调速系统设计

现代交流调速技术因其优越的性能和日益成熟的技术将在包括矿井提升机在内的电力传动系统中普及。根据安全可靠和运行速度平滑原则,提出了基于双PLC控制结构的矿井提升机变频调速系统,对PLC、变频器及制动单元作了设计说明,并给出S曲线速度产生方法和系统软件设计流程图。该系统投入后,运行正常,达到设计目的。系统设计具有通用性,对矿井提升机交流调速系统设计具有参考价值。

有源钳位三电平变频器及其结温平衡控制

传统中点钳位(NPC)三电平变频器存在功率器件结温不平衡的缺点,严重限制了变频器容量的提升,采用有源钳位(ANPC)三电平拓扑可平衡功率器件的结温。本文对ANPC三电平变频器的开关状态及其换流方式进行了分析,并给出了功率器件的损耗和散热模型。介绍了ANPC三电平变频器的两种PWM方式,在此基础上提出了一种结温平衡控制方法。实验结果表明,该方法能够随着调制度的变化动态改变PWM方式1和方式2的工作比例,实现结温平衡控制。相比于NPC三电平变频器,ANPC在逆变和整流模式下的容量可分别提高23.1%和33.3%,具有较高的工程应用价值。

三电平PWM整流器定频直接功率控制技术研究

直接功率控制(DPC)具有响应快、算法简单的特点。传统的DPC采用bang-bang控制,存在开关频率不固定等缺点,将DPC控制与空间矢量脉宽调制(SVM)算法的思想相结合,两者的优势互补,同时克服了传统DPC开关频率不固定的缺点。利用矢量控制中SVM技术,实现了动态过程中有功功率和无功功率的解耦控制,相对于传统的DPC开关表控制方式,VF-DPC-SVM控制方法保证了固定开关频率,同时使系统具有较好的动态性能。仿真和实验结果表明,该控制方法动态效果较好,能够实现有功和无功功率的解耦。

基于DSP的异步电动机SVPWM变频调速系统的设计

文章分析了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理,设计了以DSP芯片为控制器的SVPWM变频调速系统,介绍了该系统的硬件构成和软件实现,建立了系统的仿真模型,并用Matlab/Simulink软件对该系统进行了仿真实验。仿真结果证明,该系统启动快、超调小、稳态转矩脉动小,具有良好的静、动态性能。

基于WinCC的主运带式输送机实时监控系统

阐述了矿井多条带式输送机间的自动化整合的系统实施方案,利用工业以太网和Profibus-dp现场总线设计了一套针对主运带式输送机的监控系统。介绍了整套系统的结构与软、硬件实现方法,着重论述了W inCC(W indows Control Center)与S7-300(PLC)之间的通信以及对整个系统实时监控的软件设计。

大功率开关磁阻电机调速系统

介绍了一种基于DSP(TMS320LF2407A)的大功率开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)调速系统,对其主回路及控制系统的软硬件进行了阐述,文章最后结合一个100kW的SRM,对其系统进行了分析和试验。试验结果证明,该系统的综合性能良好。

三电平变频器控制策略的仿真与实现

采用新型电压空间矢量脉宽调制算法对三电平逆变器的电压空间矢量平面进行简化,将其电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,使用两电平逆变器脉宽调制方法对三电平逆变器进行调制,简化了中点电位平衡控制策略。分别建立了MATLAB7.0下的仿真平台及DSP F2812为主控制器的硬件实验平台,通过仿真及实验验证了该算法及其对中点电位控制的有效性。

电压斩波控制的开关磁阻电机非线性仿真分析

依据通过有限元(ANSYS)计算得到的开关磁阻电机φ-i-θ数据,借助于MATLAB/Simulink环境建立了三相开关磁阻电机非线性模型,由该模型可直接输出电机各相瞬时转矩、磁链和运动电势的大小。在此基础上在电压PWM控制下对运动电势解耦,可以在克服由于电机运动电势非线性特性对电流调节器性能的影响。最后通过仿真,验证了SRM非线性模型的正确性也表明了运动电势解耦控制方法的可行性。

基于PLC控制的矿井提升机冗余操作保护系统

针对矿井提升机操作保护系统的高可靠性要求，基于容错理论和方法，提出一种ＰＬＣ控制的三模冗余比较容错系统，并将该容错系统用于国产化全数字提升机电控系统中作为操作保护系统执行关键任务．工业试验证明，该系统容错性能好、可靠性高．