PWM变换器在矢量旋转坐标系下比例谐振控制策略及其鲁棒性设计

提出基于矢量旋转坐标系选取合理的电感电压矢量进行脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器调制的方法,建立扇区位置计算和最优开关状态判定规则,从而取代传统空间矢量调制中派克变换及dq坐标系下非线性、强耦合特性,省去锁相环(digital phase-locked loop,PLL)相角实时检测与前馈解耦等环节,并给出对此调制方式的实现方法。针对产生的电流误差矢量消除,提出优化的内环电流矢量旋转比例谐振控制器,利用零极点匹配与抵消法对控制器进行配置,探讨控制器各参数与系统鲁棒性的关联规律,借助零极点簇云图和频域响应特性提供系统稳定性判据,明确变换器控制系统参数整定和鲁棒性设计的一般方法,并采用脉冲响应周期延拓映射法离散化实现。通过仿真和实验验证所提出基于内环电流比例谐振控制器的矢量旋转坐标系调制方式的有效性及正确性,电流环基本实现零稳态误差快速跟踪,电能质量得到明显改善。

基于电流误差矢量的绕组分段永磁直线同步电机电流预测控制

为了在不降低电机的推力平稳性的前提下,使直线电机具有大推力、高效率的特性,提出了绕组分段永磁直线同步电机。该电机的定子铁心连续,而初级绕组断开,推导了该电机的离散系统模型。通过电流误差矢量的定义与价值函数的选择,阐明了基于电流误差矢量的电流预测控制方法的原理。针对绕组分段结构的特点,将动子运动区域分为5个子区间,并介绍了不同区间中各段电机电流预测控制方法的实现。实验结果表明,系统电流控制的动态响应特性良好,且动子能够顺利经过共用区。

以电流矢量为目标的永磁同步电机定子电流动态预测

提出一种以电流矢量为目标的永磁同步电机(PMSM)定子电流动态预测方法。通过研究αβ静止坐标系下PMSM定子电流矢量动态响应,得出电流矢量变化的三个作用分量,并在离散周期上,利用泰勒级数对每个分量截断近似,进而得到PMSM定子电流矢量的动态预测方法。对方法中各个分量的近似误差进行了分析,同时为参数选择和应用条件提供了理论依据。最后,利用实验验证了预测方法的准确性。

感应电动机无速度传感器控制系统低速发电状态稳定性研究

基于全阶状态观测器的速度观测法以其简单、计算量小、不容易受纯积分的影响而在无速度传感器矢量控制系统中得到了广泛的运用。它以感应电动机本身作为参考模型,用一个模拟的全阶感应电动机模型为调节模型,定子电流的估算值与测量值相比较产生自适应信号,以波波夫超稳定性理论或者Lyapunov稳定判据设计转速自适应律。但它在低速发电状态存在不稳定区,分析了该不稳定现象的原因,给出了不稳定区的范围,并根据电流误差矢量轨迹提出了一种改进办法。仿真结果表明该方法能消除不稳定区,电动机能稳定运行于各种工作状态,具有一定的实用价值。

双滞环空间矢量电流控制的三电平有源滤波器

为了克服传统有源滤波器开关频率波动较大和电流跟踪效果较差的问题,提出了一种双滞环空间矢量控制的电流跟踪方法,并应用于三电平有源滤波器。该方法以同时减少开关频率和电流跟踪误差为目标,直接在复平面上进行控制,通过判断误差电流矢量幅值的大小,运用双滞环控制方案对开关频率进行优化,能够在满足输出电流误差要求的前提下有效减小开关频率,并采用脉宽调制技术,实现对指令电流进行精确跟踪。结果表明该方案实时性高、鲁棒性强、具有良好的谐波补偿性能。

基于电流观测器的三相逆变电路开路故障在线诊断

为了保障三相逆变电路运行的可靠性,提高逆变电路功率管开路故障后的检修效率,提出一种基于电流观测器的逆变电路功率管开路故障在线诊断方法。首先,在建立三相逆变电路状态空间模型基础上,分析开路故障后其状态空间模型的附加函数,构建三相逆变电路电流观测器。然后,根据三相电流测量值与观测值之间的误差,利用误差周期平均值以尽可能地避免噪声等引起的干扰,随后误差周期平均值经坐标变换后,得到故障矢量角。结合三相电流测量值的绝对值之和,获取其标准化处理后所得到的故障参数,实现了开路故障的实时在线诊断和故障功率管的定位。最后,利用Matlab/Simulink和dSPACE平台进行了仿真和实验验证。

考虑预测误差的改进双矢量模型预测电流控制

传统模型预测电流控制策略中由于作用的电压矢量方向固定,电流存在明显脉动,且依赖于系统模型参数,在参数不匹配时会影响系统的稳态性能。针对这些问题,提出了一种考虑预测误差的改进双矢量模型预测电流控制策略,利用相邻2个有效电压矢量合成1个方向可调的虚拟电压矢量,且在预测电流时考虑了预测误差。实验结果表明,相比于传统模型预测电流控制策略,所提出的控制策略明显减小了电流脉动,提高了参数鲁棒性。

空间矢量变环宽滞环电流控制方法

提出了一种适用于电压源型逆变器的变环宽空间矢量滞环电流控制方法。该方法借助传统空间矢量的调制方法,从参考电压矢量的瞬时采样位置获取滞环控制器的滞环宽度。基于逆变器零电压矢量对应的误差电流调整a轴b轴2个多阶滞环比较器的滞环宽度,由滞环比较器的输出值根据开关矢量表确定下一控制周期的逆变器输出电压矢量。该滞环控制器维持了空间矢量滞环控制器动态响应迅速,系统对负载参数变化的不敏感,优选相邻空间电压矢量输出等特点。与固定环宽的空间矢量滞环控制器相比,该方法简化了空间矢量滞环控制器的滞环参数整定过程,提高了控制器的动态性能。仿真及实验算例验证了所提方法的可行性。

基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电机死区效应分析与补偿

逆变器死区时间使逆变器输出谐波分量增加,电压和电流发生畸变,甚至导致电机在低速下的不稳定运行。为解决上述问题,提出一种基于扰动电压检测的死区效应补偿策略。通过判断输出电压矢量角度获取三相电流方向,从而确定补偿电压矢量。同时,为提高输出波形质量,结合一种零电流钳位效应消除方法,可以同时补偿死区引起的误差电压和消除零点电流钳位现象。仿真和试验结果表明该方法能明显改善电流波形畸变,具有很好的实用价值。

空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿方法

针对电压源型空间矢量脉宽调制逆变器的死区效应,提出了一种根据电流矢量判断电流极性的死区补偿方法.分析了因死区时间、功率器件导通关断时间引起的误差电压矢量,在不同的电压矢量扇区内根据电流极性的不同,通过矢量合成的方法得出了误差电压矢量的幅值,给出了该矢量和三相电流极性的对应关系,并在静止参考轴系内完成了补偿算法.结果表明,死区效应引起了逆变器输出电压波形畸变,引起了电机电流波形畸变和转矩脉动.该补偿方法能有效改善电机导流波形,提高了逆变器的输出性能.

基于支持向量机的电流互感器非线性校正方法研究

针对电流互感器的磁滞特性引起的非线性问题,提出了一种支持向量机的非线性回归校正算法,对电流互感器的输出电压波形进行建模,参数优化和线性回归,从而达到非线性校正的目的。通过支持向量机算法对电流互感器的输出模型拟合仿真,与BP神经网络相比,支持向量机算法具有较好的非线性拟合能力,拟合误差小于3. 987e-05。在构造回归模型的基础上采用最小二乘法建立k值参数与输出电压的线性函数关系式,实现了对电流互感器输入电流的准确计算,使电流互感器非线性输出波形幅度平均均方误差降低到0. 434 9,相位误差小于1. 64%,且对失真畸变的波形进行了修正,提高了电流互感器的测量精度。

三相PWM整流器基于旋转坐标系的电流控制方法

为了达到三相PWM整流器内环电流协调控制,可以通过空间矢量模型选择合理的电感电压矢量(IVV),使电流变化率朝着正确的方向变化,消除电流误差。为了精确选择合理的IVV,并保证其简便性,提出了旋转坐标系的方法,即通过扇区旋转和矢量旋转,选择与电流误差矢量相邻的IVV,并确定其位置关系。此方法能够分别运用滞环电流控制(HCC)或空间矢量调制(SVM)两种形式得以实现,进而达到不定频或定频控制。最后通过实验对比研究,说明该理论的有效性和两种方法的差异性。

基于支持向量机的电流互感器零点误差非线性校正

为了提高电流互感器自动测试系统的测量精度,提出一种非线性的电流互感器零点误差校正算法(QPSO-LSSVM);采用量子粒子群优化的最小二乘支持向量机算法对电流互感器的零点误差进行自适应处理,消除零点误差对测量精度的影响;结果表明,QP-SO-LSSVM算法有效的抑制零点误差,提高电流互感器自动测试系统的测量精度;QPSO-LSSVM是一种有效的电流互感器零点误差非线性校正方法。

基于误差电流最优的三相四开关有源电力滤波器空间矢量控制方法

为提高容错三相四开关有源电力滤波器谐波补偿性能,提出一种改进型三相四开关有源电力滤波器的SVPWM控制方法。与传统SVPWM控制方法以电流误差量变化率为控制目标不同,该方法以误差电流最优为控制目标,首先计算出实时基本电压矢量,然后结合指令电流和误差电流计算出最佳输出参考电压,使控制目标电流误差量减小至零。相比传统SVPWM控制方法,该方法能有效降低三相四开关有源滤波器输出电流与指令电流的误差量,提高谐波补偿性能;同时易于DSP数字化实现,最后仿真结果验证了本文算法的有效性。

误差自校正混合脉宽调制策略

针对基于传统空间矢量脉宽调制方法的单电流传感器相电流重构存在不可观测区域,且无法实现零点漂移校正问题,提出一种误差自校正混合脉宽调制方法,通过在不可观测区域各载波周期插入两个互补有效电压空间矢量代替零电压矢量,为电流传感器提供可靠的采样窗口,消除了电流不可观测区域。同时,通过对互补有效电压矢量进行动态电流双采样,实现电流零点漂移量的自检测和自校正。实验工况下所提方法重构相电流误差小于3.57%,相电流总谐波畸变率低于4.02%,可为控制系统提供可靠的重构相电流。

直流母线单电流传感器零点漂移误差自校正策略

为了研究三相两电平逆变器中直流母线单电流传感器零点漂移对相电流重构精确度的影响,阐明了直流母线单电流传感器相电流重构原理,对比了多电流传感器与单电流传感器零点漂移误差,揭示了零点漂移误差产生的原因及扩大效应的产生机理,基于插入互补有效电压矢量代替零矢量的空间矢量脉冲宽度调制方法,提出了零点漂移误差自校正策略。分析了各扇区电流观测窗口时长,利用互补有效电压矢量动态电流双采样,实现了相电流重构与电流零点漂移量的自检测和自校正。搭建了基于TMS320F28035型DSP为电驱动控制器的实验平台,在额定转速以内的工况下,自校正后的重构相电流误差小于3.56%,表明了所提误差自校正策略能为控制系统提供可靠的重构电流。

漂航状态矢量修正海流测量数据方法研究

针对舰船在漂航状态(停航不抛锚)时,海流计实测数据不准问题,基于天气海况条件良好的试验海区,分析海流计数据误差原因,提出流速矢量修正海流计实测数据的方法,将修正后结果与《T-D值表》潮流推算值对比发现:13:20时刻的流向误差为0.6%,流速误差为3%;14:20时刻流向误差为1.6%,流速误差为0%,修正效果理想,误差较低,所以此方法对于漂航状态海流测量数据的修正是有效的;由此可知在浅海、近岸海域,漂航状态的舰船在海面风较小时,海流计的测量数据经流速矢量修正后精度较高,可用性较强,可以解决漂航状态海流数据不准问题。

基于支持向量机回归的曲面零件涡流测距标定方法

以燃料贮箱筒段外表面聚氨酯泡沫层厚度测量精度要求为例,开展4种常见曲率筒段试件标定试验;提出基于支持向量机回归的涡流测距标定方法,建立提离距离预测模型(LDPM),用于曲面零件涡流测距;研究曲率对涡流测距测量误差的影响规律.根据测量误差产生的原因将测量误差分为两部分:表面曲率误差和其他误差,分析误差分量在传感器量程范围内相对大小的变化规律,为曲面测量误差补偿提供参考依据.此外,对比分析LDPM与常用标定方法获得的标定函数在测量精度、计算速率方面的优劣,为曲面零件涡流测距选用何种标定方法提供建议.研究结果表明:LDPM在传感器量程初始阶段,表面曲率误差对曲率不敏感;在量程中点附近,表面曲率误差绝对值随着曲率的增加,先减小后上升;在终点区域,表面曲率误差绝对值随着曲率的增加而上升.在整个量程范围内的不同测量区间,其他误差保持不变.此外,LDPM可以将测量误差控制在[-0.5, 0.5] mm,精度与5项多峰高斯拟合相当,高于4次多项式拟合,能够满足厚度测量精度要求,无损检测操作方便.

无速度传感器矢量控制系统电压电流获取误差分析

针对无速度传感器矢量控制系统定子电压和定子电流获取误差,进行了系统研究,分析了误差产生的原因,以及它们对控制系统性能产生的影响,并对误差产生的各种原因进行了归纳,对研究高性能的无速度传感器矢量控制系统具有参考价值。

一种基于电流修正的SVPWM死区效应补偿算法研究

在分析驱动器死区效应产生机理的基础上,首先指出死区效应是永磁同步电机(PMSM)产生电流过零钳位及转矩脉动主要原因;其次完成SVPWM控制算法下因死区效应导致的误差电压矢量描述程式推导,给出了基于d-q坐标系下基于电流修正的死区效应补偿方案。最后,通过电流环试验验证了补偿方案的有效性。