永磁同步电动机无位置传感器全速域控制仿真实验设计

为了解决现有永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器控制方法存在的位置估计精度低、各速域切换不平稳问题,提出了一种全速域复合控制策略。在低速域采用脉振高频电压注入法获取准确的转子位置。在中高速域采用基于快速超螺旋滑模(FSTSM)算法的模型参考自适应系统(MRAS)无传感器控制方法,通过增加反馈校正环节加快误差的收敛;采用FSTSM算法替代比例-积分(PI)环节,并引入双曲正切函数代替FSTSM算法中的符号函数。仿真实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于电流特征分析的五相电机驱动系统单相故障诊断仿真实验

随着仿真软件的快速发展,虚拟仿真实验已成为高校教学中的重要组成部分。为了提高学生的系统建模分析能力,实现电机驱动系统的安全可靠运行,针对五相永磁同步电机(FPMSM)驱动系统单相开路故障问题,提出了一种基于电流特征分析的故障诊断定位方法,并利用MATLAB/Simulink仿真软件进行验证。首先,研究根据故障前后三次谐波平面电流的不同表现特征,依次使用有效值计算、均方根等方法处理三次谐波平面电流,提取故障信号。其次,利用反正切函数求取的故障相位角以及滑动采样获取的符号信息进行故障定位、隔离,克服因谐波污染造成的诊断短时失效问题。最后,搭建Simulink仿真模型并进行相应分析。结果表明,所提的故障诊断算法能够快速准确地实现FPMSM驱动系统单相开路故障诊断,避免因故障长时间存在而产生的系统二次损伤及生产事故问题,为后续容错操作及故障后系统持续稳定运行奠定基础。同时,该研究为电机控制类高校虚拟教学实验提供了一个潜在案例,具有较高的理论与实用价值。

三相并网逆变器模型预测控制研究

三相并网逆变器是连接新能源系统与电网之间的重要环节,针对传统电压电流双闭环并网控制中由于比例积分(ProportionlIntegral,PI)调节器饱和造成的稳态性能较差和控制精度不足的问题,采用模型预测控制器代替传统的PI控制器,提出一种三相并网逆变器的模型预测控制策略。建立三相逆变器在两相静止坐标系下的数学模型,分析模型预测的控制过程并对目标函数进行优化,增加逆变器的限流环节。建立离散动态电流方程,对下一时刻的电流值进行预测,根据目标函数最小原则选择最优的空间电压矢量,将其对应的开关状态作用于逆变器实现并网控制。利用MATLAB/Simulink进行仿真分析,验证了模型预测控制策略的可行性,该控制策略提高了并网过程的稳态性能,有效减小了并网电流的谐波畸变。

基于滑模速度控制器的PMSM无位置传感器控制策略的仿真研究

为解决传统PI控制在永磁同步电动机(PMSM)参数变化或存在扰动时控制精度降低的问题,提出一种新型趋近律,设计相应的滑模速度控制器并应用于PMSM。为解决机械式传感器给PMSM带来体积、重量和成本的增加,根据模型参考自适应原理,实现对PMSM电角速度和转子位置的估计。通过Matlab建立相应的模型并进行仿真。仿真结果表明,相对于传统PI控制采用新型滑模控制具有更好的动态和静态特性,能够实现对电角速度和转子位置准确跟踪。学生可通过对速度控制模块进行替换,直观学习控制理论与实际电动机控制的联系,激发学习兴趣。

三相逆变器控制策略的研究与仿真分

为实现电动汽车能量稳定高效地回馈给智能电网,三相逆变器控制策略的研究仍是当前研究的热点。提出改进的基于dq坐标系下的前馈解耦双闭环控制策略,使系统在单位功率因数下工作,减小并网过程中电流的冲击和谐波,改善控制效果。基于三相静止坐标系和两相旋转坐标系,分别建立三相逆变器的数学模型,在电压、电流双闭环控制的基础上,在电流环中引入电流前馈解耦。建立Simulink仿真模型,分析逆变过程开关器件的脉冲信号、直流侧电压、交流侧电压与电流、谐波等,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

不同负载工况下单相半波可控整流器的Simulink仿真分析

结合单相半波可控整流器的常见案例,建立了系统仿真模型。基于仿真结果详细分析了纯电阻负载时的单相半波可控整流器的工作状况,研究了不同控制角对系统输出电压、电流的影响,并将仿真结果与理论计算值进行了比较。对纯电感负载单相半波可控整流器采用分段线性化方法进行了定量分析,求出不同区段整流器不同输出电压和电流的微分方程,并进行了不同控制角的实例分析,基于仿真结果分析了纯感负载单相半波可控整流器的工作原理,并将仿真结果与所提出的理论计算结果进行了比较。比较结果表明:在误差范围内,仿真结果与理论计算值完全一致。

两级式光伏发电并网逆变系统

针对传统的两级式光伏并网单相逆变系统能量转换效率不高、抗干扰能力较差等问题,对其控制策略进行了分析与研究。在前级升压斩波电路中,为使太阳能板达到最高的能量转换效率,采用了变步长扰动观察法进行最大功率点的跟踪;在后级单相全桥逆变电路中采取了电压、电流双闭环策略,其中外环采用比例积分调节实现直流母线电压的稳定以及为内环提供参考电流,内环采用比例谐振调节实现对并网电流的无静差控制。在该系统中,前级最大功率点跟踪策略与后级的双闭环控制两者互不干扰。最后利用MATLAB/Simulink进行了仿真,验证了最大功率点跟踪策略、比例谐振控制器、锁相环环节以及整体系统的可行性与有效性。