Nonlinear Decoupling Control of the Bearingless Induction Motors Based on the Airgap Motor Flux Orientation

The bearingless induction motor, which combines the inductionmotor and magnetic bearing is a strongly coupled complicatednonlinear system; the decoupling control of the electromag- net toqueand readial levitation force is the base of the stable operation ofthe benaringless motor. In this paper, the air-gap motor fluxoriented vector control is proposed to realize the decoupling controlof this nonlinear system even in the transient case based on thelevitation principle. Simulations show the stable suspension and goodperformance of the proposed algorithm.

风能接入电机气隙磁链定向矢量控制技术

风能是中国最具潜力的可再生能源之一,而影响风能转化应用的主要因素是风力发电机的控制方法及特性。针对风能转化应用过程中遇到的风力发电机控制方法难以实现对风能的有效捕获问题,提出一种基于气隙磁链定向的矢量控制技术,通过6s/2r矢量变换得到旋转坐标系下电机的数学模型;对气隙磁链定向矢量控制技术进行研究,设计电机电流电压混合磁链观测模型,实现对电机转矩与磁通的独立控制;以双Y移30°六相同步电机为例进行仿真分析。结果表明:所提技术在电机空载启动与突加负载时具有较好的稳态性能和动态性能,解决多相电机控制的非线性和耦合性,提高模型的通用性和快速性。

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。

异步电机精准磁场定向控制策略研究

针对传统的矢量控制方法存在参数易漂移、磁场定向不准的问题,提出了一种基于电机转子磁链位置角的磁场定向校正方法,实现异步电机精准磁场定向控制。具体实现方法为在原有的矢量控制模型下,加入前馈解耦,由解耦后的电机模型推算出转子磁链位置角用以补偿转子时间常数,使电机能够保证精准的磁场定向。仿真和实验结果表明:提出的基于转子磁链位置角的磁场定向校正算法能准确地辨识出转子时间常数,实现异步电机精准磁场定向控制,改善电机的控制性能。

高压变频器在永磁同步减速电机直驱矿井提升机上的闭环矢量应用

针对传统矿井提升机系统故障性高、传动效率低、启动不稳定等问题,高压变频器-永磁同步电机系统的优势得以体现,该系统通过转子磁链定向闭环矢量控制技术和平稳悬停技术来保障矿井提升机的安全性和稳定性,为矿井开采提供了节能、可靠和高效的技术保障。

基于定子电流矢量定向的异步电机转子磁链估计器及其应用研究

异步电机矢量控制的关键问题在于精确地估计转子磁链。然而,传统的磁链估计器的精度会因定子或转子电阻的摄动而降低。文中提出了一种基于定子电流矢量定向的转子磁链估计器。该新型估计器不包含定转子电阻,可以避免电阻参数摄动对估计精度的影响。开环和闭环的仿真结果表明,该估计器具有相当高的精度,并且在定转子电阻大幅度摄动时,估计结果几乎不受影响,显示出比传统的磁链估计器更强的抗扰动能力。

直接转矩控制中一种磁链估计新方法

将直接转矩控制 (DTC)与定子磁链定向矢量控制(SFOVC)相结合 ,利用DTC中电压矢量的空间位置角 ,推导出SFOVC中的磁链定向角 ,然后根据旋转坐标系中的d轴和q轴电流分量 ,建立定子磁链估计的数学模型。这样可使DTC中磁链的估计更简便易行也更精确。给出了一个 7.5kW交流电机DTC的实验结果 。

交流励磁变速恒频风力发电系统控制策略的仿真研究

介绍了交流励磁变速恒频(VariableSpeedConstantFrequency,VSCF)风力发电系统运行的基本原理及发电机的定子磁链定向矢量控制技术。在此基础上,以Matlab/Simulink为工具,建立了系统仿真模型,进行了发电机空载运行、并网、有功、无功功率独立调节、最大风能捕获运行等工况的仿真研究,仿真结果证明理论分析正确,对系统的实验研究具有一定的理论指导意义。

基于矢量控制的异步电机预测电流控制算法

该文提出一种基于异步电机间接矢量控制的预测电流鲁棒控制方法。分析了传统间接矢量控制中电流环比例积分控制器带宽提升受限制的原因,提出基于同步旋转坐标下异步电机数学模型的预测电流控制方法,以提高系统带宽和动态性能。为了增强预测电流控制器的鲁棒性,分析了预测电流控制器使系统不稳定运行的原因,引入鲁棒控制因子来增强系统鲁棒性,降低预测电流控制器对电机参数的敏感度。实验结果表明,与传统的比例积分控制器相比,该文提出的预测电流鲁棒控制能有效增强系统的鲁棒性,提高系统响应速度并且优化系统动态特性。

一种基于定子磁场定向矢量控制的异步电机磁链观测模型

对比了常用的几种异步电机定子磁链的观测方法,针对纯积分环节及一阶惯性环节模型的直流偏置和相移问题,以及低速下磁链电压模型观测结果受定子电阻变化影响较严重的问题,引入了电流模型对电压模型进行补偿,提出了一种基于截止频率及增益可变的串联低通滤波器的新型电压?电流磁通观测模型。仿真及实验结果表明,该模型在较宽的调速范围内具有较好的磁链估计效果及对定子电阻变化的鲁棒性。

矢量控制中感应电动机转子电阻的自适应辨识

异步电动机的转子电阻在电机运行中由于温升、集肤效应等原因 ,往往是电机控制系统中变化最为明显的参数之一。如何准确、快速的辨识异步电动机转子电阻 ,以提高整个矢量控制系统的鲁棒性 ,一直以来是国内外研究的重点。转子电阻对异步电动机调速系统的影响由于控制策略和控制结构的不同而有所差别。本文在异步电动机矢量控制系统中提出了一种基于转子磁场定向的转子电阻自适应辨识方法。这种方法结构简单 ,计算量少 ,而且仿真和实验结果证明这种方法可以准确、快速的辨识转子电阻。

基于开关频率函数的双馈发电机转子励磁I-PI双电流环参数整定

针对双馈发电机(DFIG)转子励磁变流器定子磁链定向的矢量控制方式,对双馈发电机的定、转子双电流环传递函数进行分析。为确保定子电流环及转子电流环的动、静态调节性能,提高风能利用率,降低电网输入电流谐波含量,采用Pade′等效法对变流器的滞后环节进行了近似描述,并依据电流内环的频带特性对其进行了简化,提出了一种基于变流器开关频率函数的I-PI双电流环参数整定方法。推导得出了变流器双电流环参数整定函数,并研究了采用I-PI双电流环的内、外环电流调节器性能。该参数整定方法物理意义明确,易于系统实现。最后,利用Matlab/Simulink仿真,验证了所提方法的有效性和正确性。

利用柔性功率调节器提高电力系统稳定性

多功能柔性功率调节器(FPC)是一个大容量低速飞轮储能系统,也是一种新型FACTS装置。它由双馈电机(DFIG)和作为交流励磁电源的电压源型双PWM变换器组成。类似于超导磁储能(SMES),FPC具有独立的有功和无功调节能力,能提高电力系统稳定和改善电能质量。与SMES相比,FPC易于开发和运行,成本也低。为了提高FPC的控制性能,提出了一种改进型定子磁链定向控制策略。该策略对于电网电压波动具有较好的鲁棒性,且易于实现。针对一个包含FPC的双机无穷大母线系统进行仿真,证明该改进型控制策略具有良好的动态特性,电力系统的稳定性得到明显改善。

基于电网电压定向的双馈风力发电机灭磁控制策略

电网故障造成的电网电压变化会在双馈发电机定子绕组中产生定子磁链的暂态直流分量,造成发电机输出功率波动和电磁转矩振动,需要采取灭磁控制来加快定子磁链暂态直流分量的衰减。文中提出了一种适用于双馈风力发电机电网电压定向矢量控制的灭磁控制方法,首先分析了电网故障对双馈发电机内部电磁关系的影响,在此基础上分析了双馈发电机电网电压定向矢量控制的稳定性,就此提出了一种新型的灭磁控制方法,并进一步阐述了转子侧变换器容量及风电机组运行状态对灭磁控制效果的影响。仿真验证表明,所提出的灭磁控制方法可以在电网电压跌落程度较轻的情况下有效减小双馈发电机定子磁链中暂态直流分量的影响,提高双馈风电控制系统的稳定性,有利于实现风电机组的低电压穿越。

基于改进的形态滤波器信号预处理的感应电机定子磁链信号获取方法的研究

该文提出了一种适合于滤除正、负脉冲干扰的基于形态滤波器的数字滤波方法。该方法具有附加相移小、成本低、可靠性高的特点,用以滤除交流电机无速度传感器矢量控制系统中相电流波形上的脉冲干扰,并且与其他种类的线性和非线性数字滤波方法如平均值滤波、中值滤波相比较,给出了对比实验波形。矢量控制系统中的定子磁链信号由对反电动势积分得到,针对应用纯积分器带来的直流漂移问题、初值问题和磁链失真问题,提出了一种新的带饱和特性反馈的积分方法,饱和阈值可以根据估算的速度实时调整。仿真和在以ADMCF328型DSP为核心的系统实验证实了该方法的有效性。

异步电机参数离线辨识改进算法

为实现变频调速系统的自运行(self-commissioning),提出了一种异步电机参数离线辨识的改进算法,该算法能直接辨识出与无速度传感器定子磁场定向矢量控制相关的大部分电机参数。利用直流实验辨识定子电阻,并通过分析逆变器的开关状态,得到直流实验的等效控制电路。采用单相交流堵转实验辨识定子总漏感和转子电阻,并通过分析异步电机相量图得到单相交流堵转实验稳定运行的工作条件。恒压频比空载实验辨识定子自感,对电机定子频率进行补偿以消除可能出现的定子电流振荡。利用直流侧电压和PWM占空比来重构定子电压,并根据电机电流极性补偿逆变器死区引起的电压误差。最后,在两台不同功率等级的异步电机上进行了参数辨识和无速度传感器定子磁场定向控制的实验研究。实验结果表明,参数辨识结果对直流侧电压不敏感,辨识得到的电机参数能满足无速度传感器矢量控制系统对电机参数准确性的要求。

无刷双馈风力发电机的无速度传感器矢量控制技术

为克服在无刷双馈发电机(BDFG)矢量控制系统中安装速度传感器给控制稳定性和精度带来的不良影响,提出了基于定子功率侧磁链观测的模型参考自适应转速辨识控制策略。该策略是对BDFG功率侧的定子磁链进行观测得到参考模型,再设计可调模型,利用调节两模型间的误差来估计转速。建立了MATLAB/Simulink环境下控制系统的仿真模型,仿真研究结果表明,所提出的速度自适应观测器可实现在静态和动态情况下电机速度的精确辨识和有功与无功的解耦控制,并在小功率的无刷双馈发电机平台上进行了实验,结果验证了控制方案的有效性和可行性。

双三电平双馈电机控制系统

以双馈电机的矢量控制技术为研究对象,采用交流/直流/交流变流器作为主电路。交流/直流采用三相三电平整流器实现网侧的单位功率因数,减少对电网污染的同时实现能量的双向流动。直流/交流采用三电平逆变器,并对双馈电机进行定子磁链定向的矢量控制,定子侧功率因数为1,且电机动态性能良好。本文还采用了一种新型的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,将三电平逆变器电压空间矢量平面简化至两电平空间矢量平面,并方便地实现了对中点电位平衡的控制。

双馈式风力发电系统的运行控制与建模仿真

建立包含风速、风力机、风力机机械控制部分、双馈发电机及发电机电气控制部分的双馈式风力发电系统模型。基于最佳叶尖速比(即最大风能利用率),给出速度和桨距角控制器的控制策略。采用定子磁链定向的矢量控制技术,对双馈发电机转子进行交流励磁控制,实现发电机有功、无功功率的解耦控制。对风力发电系统的空载并网及低风速下的发电运行进行仿真,验证了双馈式风力发电系统建模和控制的正确性与有效性。

双馈式变速恒频风力发电机的空载及负载并网策略

双馈式变速恒频(DFVSCF)风力发电机在转子侧施加交流励磁,快速调节定子电压,以满足并网条件。本文利用这一柔性连接特性,采用磁场定向矢量控制技术,研究了双馈式变速恒频风力发电机的空载、负载两种并网控制原理,建立了基于定子磁链定向矢量控制下的两种并网策略,给出了两种策略下的转子电流控制模型,并设计了不依赖于发电机参数的u-ω型磁链观测器,实现了变速情况下DFVSCF风力发电机的安全并网。最后进行了实验研究,证明了两种并网策略的正确性及有效性。