基于定子反电势衰减暂态的感应电机转子时间常数辨识方法

感应电机转子磁链定向控制的动态性能十分依赖转子时间常数的准确性。针对感应电机断电过程中的定子绕组反电势衰减暂态现象,提出一种利用曲线拟合和差分进化算法进行转子时间常数辨识的方法,通过测量定子电压和电流即可完成辨识。在定子反电势衰减过程分析的基础上,推导了不同负载情况、零序分量以及变频供电条件对辨识过程的影响,并对比分析了所提出的两种辨识方法的特点和应用场景。最后以一台22 kW感应电动机为实验对象,开展了定子反电动势波形测量实验,获得了不同工况下的转子时间常数辨识结果。通过与电机参数设计值进行比较验证了定子反电势衰减模型及辨识结果的准确性。研究成果可为感应电机矢量控制中的转子磁链准确定向奠定基础。

基于新型转子磁链观测器的异步电机转矩闭环矢量控制

在电动汽车等特殊应用领域,异步电机通常需要直接跟踪主控系统下发的转矩指令。扭矩传感器的安装不仅会增加成本,而且降低系统的可靠性。因此,对电磁转矩的准确观测至关重要。在设计滑模观测器实现异步电机反电动势准确观测的基础上,通过构造反电动势和转子磁链的状态方程,提出一种新型转子磁链滑模观测器。该观测器实现了对转子磁链的准确观测,继而实现了电磁转矩观测及转矩闭环控制。该方案的突出优势在于,转子磁链的观测对转子电阻、励磁电感等电机参数有着较强的鲁棒性。同时,基于此设计的转矩闭环控制系统具有较好的转矩跟踪控制能力。仿真及实验验证了该方案的可行性和有效性。

绕线式转子绕组的谐波分析

绕线式异步电机转子相电势是由其线圈电势矢量叠加得到,其电流在空间产生的磁势除基波外还含有一系列的高次谐波,当高次谐波幅值较大时,对电机的起动和运行性能有较大的影响,本文采用槽矢量法对每相均具有两种匝数的转子绕组建立了等效电路,推导出参数的计算公式,通过分析和编程,得到各次谐波的m相正、反转合成磁势相对于基波的比值,为电机设计和绕组选择提供评估参考,最后给出了一组仿真结果。

基于旋转电动势控制的感应电动机转子磁场定向控制

基于机电能量转换原理和坐标变换理论,证明了转子磁场定向不仅实现了电磁转矩和磁链的解耦,而且实现了转子变压器电动势和旋转电动势的解耦,转矩和速度控制可以通过控制转子旋转电动势来实现。提出了基于旋转电动势控制的转子磁场定向控制系统,该系统在磁场恒定时可以实现恒转矩控制,在弱磁时可以实现恒功率控制。仿真结果表明该控制方法具有良好的动态性能,这为感应电动机的高性能速度控制提供了一条新的有效途径。

电动汽车感应电机旋转电动势控制技术

基于机电能量转换原理,阐明了转子磁场定向控制不仅能实现电磁转矩和磁链的解耦,还能实现转子变压器电动势和旋转电动势的解耦,通过控制旋转电动势达到控制转矩和转速。针对电动汽车的感应电动机采用旋转电动势控制技术构成矢量控制系统,仿真表明这种新型的控制方法具有良好的动态性能,为提高电动汽车的控制性能提供了一条有效途径。

交流励磁电机转子电势相位检测器

采用增量式旋转脉冲编码器,设计了一种交流励磁电机转子电势的相位检测器,以所检测到的转子电势相位作为进行矢量控制的参考,从而获得对转矩和功率因数分别控制的优良调速性能。

基于有限位置集锁相环的永磁风力发电机转子位置估计方法

针对风速突变时,同步参考系锁相环(SRF-PLL)估计永磁同步发电机(PMSG)转子位置存在响应速度慢及跟踪精度低的问题,提出一种基于有限位置集锁相环(FPS-PLL)的转子位置估计方法。将某一时刻的转子位置离散出多个位置信息,结合滑模观测器和设计的反电动势代价函数计算评估反电动势准确提取实际转子位置。该方法省略SRF-PLL的PI整定过程,并增强了抗风速突变的系统扰动能力。仿真和实验结果表明:在风速突变下能够快速跟踪转子位置和转速信息,转速跟踪整定时间减少42 ms,位置误差在0.03 rad以下,具有良好的动静态性能及更高的估计精度。

同步电机转子初始位置测量方法

为使电机顺利起动,并获得最大的起动转矩,需要测量同步电机的转子初始位置,以确定合适的起动电压。在分析电机感应电动势的基础上,通过坐标变换推导出同步电机的转子初始位置计算方法,并通过仿真和试验验证了该方法的可行性。

基于光电编码器的双馈调速系统中数字信号的检测

光电编码器是电气传动系统中用来测量电动机转速和转子位置的核心部件。本文介绍了其工作原理和主要特点,并给出了电机双馈调速系统中基于增量式光电编码器的电机转速、转子位置及转子感应电势相位的检测方法。

内置式永磁同步电机无位置传感器控制研究

内置式永磁同步电机具有功率密度和转矩密度高等特点,已广泛应用于大功率、重负载等变频驱动领域,其中转子初始位置检测技术和无位置传感器控制技术为控制核心部分。为此本文介绍一种基于高频方波电压注入的转子初始位置角度检测方法,以及一种基于电流频率(IF)控制和反电动势锁相环控制相结合的无位置传感器控制策略,控制内置式永磁同步电机静止变频起动与调速运行。仿真结果验证了转子初始位置检测技术准确有效,无位置传感器控制策略具有良好的起动和调速性能,为内置式永磁同步电机的传动应用提供技术保障。

含阻尼环节的电流源型风电虚拟同步发电机控制与分析

针对高比例风电电力系统频率/电压稳定性问题,介绍了虚拟同步控制的理论基础,对比分析了双馈风电机组与传统同步机数学模型。基于模型相似性推导了风电机组虚拟同步发电机的内电势、功角及功率传输方程,并揭示了其变化规律。研究了一种含阻尼环节的电流源型风电机组虚拟同步控制策略,并进行了虚拟同步控制外环和电流控制内环设计。在Matlab/Simulink中建立了双馈风电机组虚拟同步发电机仿真模型,实现了虚拟同步发电机惯量、阻尼、一次调频和无功调压特性的全过程模拟。仿真结果证实了理论分析的正确性与控制策略的有效性。

反电动势三次谐波高占比五相永磁同步电动机转子初始位置估计方法

含有三次谐波反电动势的五相永磁同步电动机,注入三次谐波电流可进一步提高其负载能力,预先获得其精确的转子初始位置直接决定其启动性能。针对反电动势三次谐波高占比的五相永磁同步电动机,提出一种基于脉冲电压注入的转子初始位置估计方法。利用两相静止坐标系下基波平面数学模型,推导转子位置估计公式;分析转子处于不同位置时应注入的最优电压矢量,根据初步估计的转子位置角选择优化电压矢量,通过二次注入提高估计精度。基于绕组函数法,分析电枢磁动势与基波和三次谐波电流的关系,提出在三次谐波平面向电机施加方向相反的2个电压矢量,根据三次谐波平面电流幅值判断转子磁极极性的策略。实验结果验证了所提转子位置估计算法的有效性,最大估计误差为±5°。

基于形态学滤波的反电动势过零检测算法

为了解决传统的反电动势过零点检测算法存在滤波延时以及相位补偿误差的缺点,将形态学滤波应用于二维信号,设计了固定延时的数字滤波器,使滤波延时不再随转速变化,且不需要额外的采样电路;同时采用数字锁相环算法跟踪换相位置,实现换向位置的闭环调节,提高了换向精度.根据以上方法,搭建了仿真模型,设计开发了无刷直流电机控制器.仿真和实验结果表明,这种新型反电动势检测算法可以有效提高无刷直流电机的转子位置检测精度,并使转速波动的控制精度达到万分之一水平.

无刷直流电机在转子偏心故障时的容错控制研究

在一些工业场合,无刷直流电机需要在转子偏心故障的情形下保持运行状态,而传统的控制策略无法有效地实现容错运行。针对这个问题,提出了一种无刷直流电机在转子偏心时的故障容错控制策略。分析了在传统无刷直流电机控制方法中,每相定子电流参考在波形上是一致的,仅存在一定的相位延迟,而没有考虑电机偏心后导致的反电动势和相电感变化,因此电机偏心将导致未知的转矩脉动。新型控制策略在传统控制策略的基础上采用了在线估计方法,获取了相电感和反电动势的值,从而控制器设置定子电流参考时包含了对偏心故障的考虑和相关运算,从而使电机能够降低转矩脉动,具备一定的故障容错运行能力。最后通过对比试验的方法对新型控制策略进行了试验验证。

永磁同步电机新型转子磁链滑模观测器

针对传统永磁同步电机反电势滑模观测器转子位置估计存在的信号抖振和相位滞后问题,提出一种以电机定子电流与转子磁链为状态变量的四阶新型转子磁链滑模观测器。首先,以电机定子电流与转子磁链为状态变量构建四阶状态方程,选取定子电流观测误差为滑模面构建转子磁链滑模观测器。其次,设计一种新型锁相环对转子位置和转速进行进一步估算,避免引入反正切函数和微分运算带来的位置估算不精确问题。实验结果验证了新型滑模观测器在位置估算精度和抖振抑制方面的优势。