Sensorless Control of Permanent Magnet Synchronous Motor in Full Speed Range

Aiming at resolving the limitation of the speed regulation range of sensorless control technology,a new composite sensorless control strategy is proposed to realize a control method for a permanent magnet synchronous motor(PMSM)in full speed range.In the medium-and high-speed range,the improved new sliding mode observer method is used to estimate the motor speed and rotor position information.In the zero and low speed range,in order to avoid the defects of the sliding mode method,the rotating high-frequency voltage signal injection method is used.When switching between low,medium,and high speed,the fuzzy control algorithm is adopted to achieve smooth transitions.The simulation experiment results show that the hybrid mode combining the sliding mode observer and rotating high-frequency voltage injection methods,can effectively reduce the jitter in the algorithm switching process,and realize the smooth control of a PMSM in full speed range.

磁链分区的磁场增强型永磁电机全速域模型预测直接转矩控制

磁场增强型内置式永磁(flux intensifying interior permanent magnet,FI-IPM)电机的反凸极(L_(q)<L_(d))特性,使得正向d轴电流增强磁场,提高输出转矩的同时,也使得弱磁升速时d轴电流正负交替变化,电流角度变化大,磁链波动大,进而造成转矩脉动大、电流畸变振荡、响应速度慢等问题。针对这些问题,该文提出一种基于磁链分区的磁场增强型内置式永磁电机全速域模型预测直接转矩控制控制策略。根据FI-IPM电机速度运行区域与磁链状态映射关系,构建磁链和转矩预测模型。在此基础上,提出磁链分区控制,引入磁链差值判断增磁和弱磁运行区,并进行磁链补偿,解决不同速度运行域之间切换的震荡和不稳定问题。最后,通过实验验证所提出控制策略的有效性,为该类电机在电驱动系统中的应用提供技术方案。

大型低速风洞全模阵风试验支撑装置研制与验证

为适应日益增多的低速风洞全模阵风试验的需要,发展阵风试验技术,在航空工业气动院FL-10风洞研制了一套双自由度支撑装置,该装置放开了模型升沉和俯仰方向的较大运动自由度,实现了飞机刚体运动模态的模拟。装置主要结构为“钢梁+小滑车”,小滑车可在钢梁上自由滑动,避免了采用滑轨形式导致模型运动过程中出现卡滞现象;采用整流翼型与风洞上下壁板连接,减小了对风洞的破坏,降低了对风洞流场的影响;装置升沉运动高度为3 m,俯仰角范围可达±34°;升沉摩擦因数小,机构变形量小,具备模型防护功能。应用该装置成功开展了民机阵风载荷减缓试验,证明了装置设计合理,可以应用于低速全模阵风试验。

改进FFT算法在频域全聚焦超声成像中研究

针对钢块中孔洞缺陷的超声成像检测,目前普遍采用时域超声成像算法。该方法中的延时叠加过程需要进行重复、繁琐的迭代运算,无法满足高质量实时成像的需求,频域超声成像算法具有更高的成像分辨率和更快的成像速度。提出了一种针对任意非0值输入的基2-FFT输入分级截断算法,将该算法应用在频域FMC-PSM算法成像中,得到改进的FMC-PSM算法,用于钢块中孔洞缺陷检测超声成像。实验结果证明,相较于标准FMC-PSM算法,改进的频域FMC-PSM算法能够在呈现更高质量图像的同时将成像速度提高了15%,有望解决超声成像中成像质量和成像效率难以兼顾的问题。

永磁同步电机无位置传感器控制技术综述

无位置传感器电机驱动器具有成本低、可靠性高、硬件电路简单以及维护要求少等优势,在学术界和工业应用中受到了越来越多的关注。对适用于零低速域、中高速域以及全速域三种运行范围的多种无位置传感器技术进行了综述。首先,分别对比分析了零低速域和中高速域下各种无位置传感器控制方法的优缺点。其次,梳理和总结了目前全速域运行的切换控制策略。最后,对永磁同步电机无位置控制技术的未来发展趋势进行了展望,并指出了后续研究的关键问题。

抑制抖振的PMSM无位置传感器控制算法优化

在分析无位置传感器控制永磁同步电机(PMSM)发生高频抖振原因的基础上,文中提出对PMSM滑模观测器算法及起动控制进行优化,包括:使用双曲正切函数代替符号函数作为滑模面切换函数,基于李雅普诺夫理论的滑模增益整定,使用锁相环法代替反正切法估计转子位置等。针对PMSM全速域无位置传感器运行时电机低速起动位置估计困难的问题,提出恒电流频比(I/F)控制。考虑零速起动的PMSM由I/F控制转向滑模观测器控制切换时产生的电磁转矩不平稳,引入避免滑模观测器给定观测位置角差值发生波动的q轴电流系数,并制定转子电流控制新策略。仿真实验结果证明该方法相比传统方法能有效降低转速波动且转子位置角估算误差更小,验证了所提优化方法在抑制抖振方面的有效性。该算法可应用于智能制造领域,以有效抑制系统抖振问题,进而提升智能制造企业生产效益。

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。

10MW三次再热空气透平技术特点

综述了10MW三次再热空气透平开发、研制的技术路线及其独特性、先进性。阐述了全滑压范围内满负荷运行的研究方法,描述了双缸双转速的结构布局。该空气透平的开发对大容量机组的发展具有重要意义。

改进电机全速域无位置传感器转速控制系统研究

针对宽速电机的全速域应用场景,提出改进传统加权平均法,并利用改进后的中高速域滑模观测器法和低速域脉振高频注入法进行复合,实现精确的全速域无位置传感器控制。首先,针对滑模观测器法中符号函数导致的系统抖振,提出指数型复合函数用来替代原观测器中的符号函数;其次,针对脉振高频注入法中高频电流分量与注入信号的相位延迟,提出使用另一轴系高频电流替代注入信号;再次,针对加权平均法在过渡区域的权重分配不合理,提出新型指数型加权系数,同时为平稳过渡提出滞留缓冲带;最后,在MATLAB/Simulink仿真平台搭建基于滞留缓冲加权法的全速域转速控制系统,进行仿真验证。通过仿真结果,表明了改进后的全速域转速控制系统对转速误差和平稳过渡的优化效果。

基于脉振高频注入和模糊超螺旋滑膜观测器的永磁同步电机全速域无感控制

为进一步满足永磁同步电机(PMSM)高精度和高动态响应速度的控制要求,提出一种基于脉振高频电压注入法与模糊超螺旋滑膜观测器法的永磁同步电机全速域无传感器控制策略。基于PMSM数学模型,将电机旋转速度分为零低速域与中高速域,在零低速域内采用脉振高频电压注入法,中高速域采用超螺旋滑模观测器法,提出一种可在不同转子转速和位置估计方法之间平滑切换的基于加权切换的方法,最终实现PMSM的全速域无感控制。仿真结果表明,提出的无感控制策略提高了各个速域内转子转速和位置的估计精度,高低速运行切换平顺,动态响应速度较高。

基于电流误差加权转速自适应律的异步电机无速度传感器设计方法

针对异步电机无速度传感器低速运行不稳定的问题,提出一种基于电流误差加权转速自适应律的异步电机无速度传感器设计方法。首先,采用小信号线性化模型分析方法说明转子磁链误差与励磁电流误差之间的关系,进而得出新的转速自适应律;然后,推导所提转速自适应律的开环传递函数,采用劳斯稳定性判据得出系统稳定运行的条件,借助MATLAB软件确定加权系数的取值;最后,将反馈矩阵引入含有改进转速自适应律的系统中,分析所提方法的极点分布规律。实验分析表明,所提方法具有较好的稳定性和优越性。

RBCC模态特征与热力循环分析样本全覆盖策略

为了获得样本全覆盖的RBCC全模态热力循环分析策略,针对目前尚有争议的低速阶段,采用数值模拟方法研究了支板式RBCC构型在Ma=0~2的流场演化特性,基于对流场演化的认识,区分了火箭-冲压联合工作阶段的模态,提出了除纯火箭模态以外的RBCC样本全覆盖的热力循环分析方法策略。研究结果表明,火箭-冲压联合工作阶段时,RBCC的工作模态包括引射模态、“火箭冲压协同”模态和“加力冲压”模态;在亚声速范围,只要正确赋值来流总温、总压,零速引射分析方法可以用于确定有速度条件的进气道入流流量和混合室出口条件;存在“扫掠激波”的超声速阶段与高亚声速阶段的流场特征相似,零速引射分析方法可用于存在“扫掠激波”的超声速阶段,输入条件取“扫掠激波”后的滞止参数;将零速引射分析方法和以燃烧区特征马赫数为表征的等效热力过程分析方法结合,可以实现RBCC除纯火箭模态以外的各模态样本全覆盖的热力循环分析。

异步牵引电机全速域转子磁场定向校正策略及应用

大功率异步牵引系统通常采用间接矢量控制,磁场定向易受转子电阻影响,且高速方波区采用标量控制。针对此问题,提出了一种分段转子磁场定向校正方法,即在非方波区采用不同坐标系下观测电磁转矩差异性去补偿转差频率;在方波区采用基于q轴电流误差补偿转差频率。其中,磁链观测采用BPF(带通滤波器)电压模型法,可消除采集电流直流偏置及初值误差。针对牵引控制系统双中断架构特点,提出了一种通过定时器中断中指令电压幅值及载波中断中实际电压角度重构电压的方法,提高电压重构准确度的同时易于工程化实现。最后,通过仿真和实验,验证了该方法可对转子电阻变化引起的磁场定向偏差实现全速域定向校正。

声共振风传感器用全相位风速风向解算方法

提出了一种超声波共振式全相位风速风向解算方法,搭建以间距L呈等边三角形分布的3个超声波换能器A、B、C,测量了超声波换能器A、B、C回波初相,根据得到的回波初相解算出从顶点无角度直接吹风和从顶点有角度吹风情况下的风速与风向数据。结果表明,该文建立的全相位风速风向解算方法连续无奇点,与其他方法相比,在输入量相同的情况下风速波动较小,风向解算较准确。

动车组逆变器CHMPWM调制技术的应用分析

近年来动车组和电力机车电传动系统由于功率大、安装空间有限等特点,使其逆变器功率器件的开关频率通常会被限制在几百赫兹,导致逆变器在中高速区载波比会降得很低,载波比的降低使得输出电压和电流中谐波含量大为增加,引起电机损耗增加、温升升高、机械噪声等,因此低载波比下的脉宽调制技术逐渐成为大功率动车组逆变器控制的重要技术之一。为了降低低载波比下输出电压和电流的谐波含量,众多学者从不同角度提出了多种优化调制方式以及实现方法,其中电流谐波最小PWM(CHMPWM)以总谐波电流最小化为控制目标,通过降低总谐波电流,使电流谐波损耗、电磁转矩脉动、电流冲击等多方面的性能得以优化,从而提高动车组牵引电机的控制效果。文章阐述了动车组逆变器CHMPWM的工作原理,并对CHMPWM的开关角进行了求解,提出了基于CHMPWM的动车组全车速调制策略,在CR200J型动力集中动车组电传动系统平台上进行了CHMPWM与中间60°调制方式的对比试验,试验结果验证了CHMPWM调制技术能有效降低电流谐波含量。

全功率变速抽水蓄能技术应用前景研究

全功率变速抽水蓄能机组具有诸多技术优势,但受大功率变频装置制造难度及成本制约,目前仅在中小容量机组上具有应用经济性。中小型抽水蓄能电站与全功率变速机组完美适配,打开了其推广应用空间。为促进抽水蓄能全功率变速技术的国产化、规模化应用,满足新型电力系统更优质的调节能力需求,首先介绍了变速抽水蓄能技术原理及其发展现状,然后从技术优势、应用场景和发展面临的挑战三个方面分析全功率变速抽水蓄能技术的发展前景,结果表明缺乏科学的变速机组作用效益量化评估方法、相关工程配套设计以及全功率变速机组实际运行经验,是当前制约全功率变速技术推广的主要因素,建立变速机组应用收益指标评价体系、加快推进全功率变速机组相关配套设计、因地制宜开展中小型抽水蓄能全功率变速机组示范工程建设是破解上述问题的关键之要,可为后续全功率变速技术在中小型抽水蓄能项目落地应用、高质量服务新型电力系统提供参考。

永磁同步电机无传感器转子位置估算方法

永磁同步电机无传感算法为电机驱动系统的降本增效提高了支撑,得到了学术界与工业界的广泛研究。文章对现有的无传感估计算法进行了回顾与讨论,将电机运行于零速、低速、中高速以及全速域等4种不同工况下的转子位置估计方法进行阐述与对比,分析不同工况下转子位置估计方法的优缺点,同时对近年来新出现的智能控制位置估计算法进行分析,并对无位置控制算法未来的技术发展趋势进行展望。

矿用通风机安装角对风机运行特性影响的研究

为了进一步提升煤矿FBDNo.7.1/2×37型对旋式轴流风机运行全压及全压效率,利用正交优化的方案对风机不同叶轮转速、风机不同叶片安装角配合情况下的风机运行状态进行了研究。根据实际验证可知,风机在一级叶片安装角角度为65°、二级叶片安装角角度为40.5°、风机转速为560r/min时具有最佳的运行工况,极大地提升了矿井通风系统的运行可靠性。

基于模型预测控制的全功率变速抽水蓄能与SVG功率协调控制

全功率变速抽水蓄能机组(FSC-VSPSU)通过背靠背变流器接入电网,具有功率快速可调、有功无功独立解耦的优点,在近年来得到了广泛关注。由于新能源场站具有波动性,通常配置静止无功发生器(SVG)来维持系统电压稳定。针对SVG易出现容量不足的状况,研究FSC-VSPSU与SVG功率协调控制。分析了FSC-VSPSU与SVG无功调节特性,提出了基于模型预测控制的功率协调控制策略。采用模型预测控制协调响应时间不同的FSC-VSPSU与SVG,通过电压灵敏度计算无功和电压的关系,建立以并网点电压、FSC-VSPSU电压偏差最小以及SVG无功储备最大为目标的模型预测控制(MPC)问题数学模型,求解得到FSC-VSPSU与SVG功率参考值。通过仿真验证了所提模型预测控制的可行性以及其相较于下垂控制的优越性。