三电平NPC逆变器的简化MPC-DSVM策略

为解决传统模型预测控制结合离散空间矢量调制MPC-DSVM(model predictive control-discrete space vector modulation)方法计算量大的问题,提出了一种基于细化分区的简化MPC-DSVM策略。该方法将电流跟踪转化成电压矢量控制,运用无差拍控制结合数学几何法快速确定最优矢量,简化了寻优过程,将参与在线寻优的候选矢量数目从传统MPC-DSVM的74个减少为3个,大幅度降低了计算成本。结果表明,该方法可以固定开关频率,有效地降低输出电流谐波,具有良好的稳态和动态控制性能。

基于模糊DSVM控制策略的异步电机直接转矩控制

针对传统的异步电机直接转矩控制系统低速转矩脉动大、磁链轨迹内陷、电流畸变严重以及开关频率不固定等缺点,基于离散空间电压矢量调制(DSVM)技术和模糊控制技术提出一种改善异步电动机直接转矩控制系统低速运行性能的控制策略。将一个控制周期细分为m个时间片,每个时间片输出1个电压矢量,可以合成多个等效的空间电压矢量,供控制策略选择,优化了开关选择表。采用模糊控制器选择电压工作矢量,取代传统的滞环比较控制器。仿真结果表明,改进的DSVM控制策略及模糊控制算法的应用,有效改善了直接转矩控制的低速运行性能。在开关频率恒定的前提下,低速时磁链轨迹趋于圆形,电流谐波分量明显减少,平均转矩脉动降低为3.1%。

基于DSVM混合磁链模型感应电机直接转矩控制

在感应电机的直接转矩控制中,为了提高定子磁链观测的准确性,引入一种混合定子磁链观测模型解决电压-电流磁链模型与电流-转速磁链模型之间平滑切换的问题;同时,针对传统滞环直接转矩控制开关表中可选电压矢量数量少,且固定采样周期内作用时间不合理的缺点,运用离散空间电压矢量调制技术(DSVM),在改进原有电压矢量开关表的基础上获得了更多的有效电压矢量。利用Matlab仿真工具对系统进行了仿真研究,结果表明:与传统滞环直接转矩控制相比,转矩脉动有所降低。最后,通过实验验证了方案的可行性。

一种改善直接转矩控制低速性能的DSVM改进策略

传统的交流异步电动机直接转矩控制转矩脉动大,特别是低速区开关频率低且不固定导致转矩脉动尤为明显。在分析离散空间矢量调制(DSVM)方法的基础上,提出了一种DSVM—DTC改进策略,优化低速区的开关表减小低速转矩脉动,提高直接转矩控制的动态性能及系统的稳态性能。仿真结果验证了该策略的有效性和实用性。

基于离散空间矢量调制的永磁同步电机无参数预测电流控制

针对传统电流梯度更新的无参数预测电流控制(parameter-free predictive current control,PFPCC)存在电流梯度更新停滞及电流脉动大的问题,提出一种基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的PFPCC优化方法。首先,通过分析不同电压矢量在α-β轴上的电流梯度关系,得到相邻两个控制周期内各电压矢量与电流梯度的数学关系;然后,在一个控制周期内更新所有电压矢量的电流梯度,有效减小了传统PFPCC中的停滞效应。为了进一步减小电流脉动,将DSVM引入到所提方法中。结合DSVM选矢量的方式,以较小计算量即可将所有的电流梯度更新,从而保证电流预测的可靠性和准确性。实验结果表明:所提PFPCC方法与基于模型的预测电流控制相比,具有类似的动静态性能。与单矢量PFPCC相比,DSVM-PFPCC方法在保证动静态性能的同时,能够显著减小电流脉动,提高在实际系统中的控制性能。

异步电机直接转矩控制模糊DSVM控制策略

针对传统异步电机直接转矩控制系统低速转矩脉动大、电流畸变严重、磁链轨迹内陷以及开关频率不固定等问题,基于离散空间电压矢量调制(DSVM)技术和模糊控制技术,提出了一种改善低速性能的控制策略。利用DSVM技术合成19种电压矢量,使低速区可供选择的电压矢量数目增加,提高了转矩调节器的控制精确度,采用模糊控制器选择电压工作矢量,明显抑制了转矩脉动。仿真结果表明,改进的DSVM控制策略及模糊控制算法的应用,在保证开关频率恒定的前提下,明显克服了低速磁链轨迹内陷、转矩脉动大、电流畸变严重等缺点,有效地改善了直接转矩控制的低速运行性能。

基于DSVM直接转矩控制的风力机实时模拟系统

为解决实验室无法用真实风力机研究风力发电的相关技术问题,提出了用先进的直接转矩控制(DTC)策略控制异步电机模拟风力机特性的技术。设计了风机转矩的计算方法,及异步电机直接转矩控制系统,使其跟随风机转矩变化,进一步利用离散空间矢量调制(DSVM)技术改善了系统的低速性能,并在RT-LAB仿真平台下对所设计的风力机模拟系统进行了实时仿真,验证了系统稳定性好,准确性高的特点,为实验室内研究风力发电技术提供了一个良好的方案。

基于DSVM的直接转矩控制系统转矩脉动减小研究

传统的异步电动机直接转矩控制(DTC)受电压源逆变器(VSI)电压矢量数量限制,不能合理地制定开关表,造成了转矩脉动过大。采用离散空间矢量调制(DSVM)方法对其进行改进,增加了可选择的电压矢量,使电压矢量在幅值和相位上较为连续,并且根据转速不同分别制定了开关表,避免了较大转矩脉动出现。仿真结果证明转矩脉动、电流脉动明显减小。

基于DSVM的无刷双馈风电系统抗脉动模糊DTC策略

无刷双馈发电机没有电刷和滑环,故障率低,在风力发电系统中有良好的应用前景,但其采用直接转矩控制(DTC),在低转速下运行时转矩脉动较大,不利于系统稳定运行。文章提出一种改进的模糊直接转矩控制策略,在控制输入中增加了转矩误差的变化率,从而改进了模糊规则表中低速运行区的控制算法。同时,将离散空间电压矢量调制(DSVM)技术引入到直接转矩控制系统中,增加了可供选择的空间电压矢量。在MATLAB/Simulink中搭建了无刷双馈风力发电系统模型,并在渐变风和随机风两种工况下进行了动态仿真。仿真结果表明,在低风速运行时转矩无明显波动,在两种工况下该系统都能稳定运行,并快速地跟随风速的变化,该控制策提高了系统的稳定性和鲁棒性。

基于拓展控制集的PMSM有限控制集无模型预测电流控制策略

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)具有高效率、高功率密度与高可靠性等优势,已在工业界得到广泛应用。文中针对PMSM驱动系统,提出基于拓展控制集的有限控制集无模型预测电流控制(finite-control-set model-free predictive current control,FCS-MFPCC)。首先,分析PMSM系统的数学模型并详述有限控制集模型预测电流控制(finite-control-set model predictive current control,FCS-MPCC)的原理。其次,介绍基于线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的传统FCS-MFPCC。针对传统FCS-MFPCC稳态性能不足的问题,采用基于离散空间矢量调制(discrete space vector modulation,DSVM)的控制集拓展方案,将控制集的电压矢量数目拓展至25。然后,为解决拓展控制集带来的高计算量问题,提出一种快速寻优策略,阐述该策略的实施原理与流程。最后,基于一台500 W PMSM实验平台,对比传统FCS-MFPCC与所提FCS-MFPCC的控制性能,验证所提算法的有效性与优越性。实验结果表明,所提算法能够有效提升系统稳态性能,且定子绕组电流总谐波畸变率由10.07%降低至6.48%。

基于DSVM的PMSM无差拍模型预测控制

研究了一种基于离散空间矢量调制的永磁同步电机无差拍模型预测控制策略。采用改进的离散空间矢量调制技术可以合成大量的虚拟电压矢量,而无差拍控制技术可优化电压矢量选择过程,避免穷举所有可用的电压矢量,即每个预测步骤中仅测试3个电压矢量。新型控制策略可以将开关频率从控制器采样时间中解耦,以降少计算负担和降低转矩脉动。最后,搭建了永磁同步电机驱动测试台,开展了若干试验,试验结果验证了该控制策略的有效性。

感应电机DSVM直接转矩控制的DSP实现

给出一种感应电机离散空间矢量调制直接转矩控制(DSVM-DTC)的数字实现方法,详细阐述了以TI公司的TMS320F2812作为控制器核心的直接转矩变频调速系统的软、硬件设计方案。实验结果表明,DSVM技术可有效减小转矩脉动,改善电流和磁链波形,且保持了一般直接转矩控制方法转矩动态响应快的优点。

改进的同步磁阻电机模型预测转矩控制

针对同步磁阻电机模型预测转矩控制转矩脉动大且受电感参数影响大的问题,提出一种改进的同步磁阻电机模型预测转矩控制方法。利用带遗忘因子的递推最小二乘法对电感参数进行辨识,将辨识得到的电感参数用于模型预测转矩控制中,可提高模型预测控制中数学模型的准确性、减少电感参数变化对模型预测转矩控制性能的影响。引入离散空间矢量调制技术,该技术通过合成大量的虚拟矢量提高系统的稳态性能,同时提出一种电压矢量选择简化方法,避免计算全部电压矢量,可减少计算量。仿真结果表明,该方法转矩与磁链脉动小,具有良好的动稳态性能。

一种基于离散空间矢量调制的Vienna整流器模型预测控制方法

应用于三相整流器的有限控制集-模型预测控制(finite control set model predictive control,FCS-MPC)方法以指标函数最小为目标,遍历计算输出单一最优电压矢量,开关频率不固定,输入电流品质依赖较高的采样频率。该文提出一种基于离散空间矢量调制(discretespacevector modulation,DSVM)的Vienna整流器模型预测控制方法。该方法采用由实矢量线性组合而成的虚拟矢量,在一个采样周期内可输出多个实矢量,能固定开关频率;通过引入虚拟矢量,增加预测控制中的可控矢量集,能有效减少参考电压和预测电压之间的误差,从而降低输入电流总谐波畸变率(total harmonics distortion,THD)。该文分析虚拟矢量及其调制方式,给出DSVM-MPC的实现方法。为验证所提DSVMMPC方法的正确性,与常规FCS-MPC方法进行仿真和实验对比分析,结果表明所提方法可提高输入电流品质。

基于双空间矢量调制的双级矩阵变换器共模电压抑制研究

针对双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)的共模电压问题及现有共模电压抑制方法存在的不足,通过对TSMC共模电压分布规律的分析,在保证整流级零电流换流的基础上,提出对零矢量重新分布的改进的TSMC双空间矢量调制(double space vector modulation,DSVM)方法,有效降低了TSMC的共模电压幅值。仿真和实验结果验证了系统设计的可行性和改进调制方法的正确性。

直接转矩控制系统中减小转矩脉动方案的比较

采用离散空间矢量调制(DSVM)和转矩预测技术减小感应电机直接转矩控制系统(DTC)低速时的转矩脉动,为了系统实现时编程简单,对DSVM的开关表进行了优化,将每个采样周期分为3个相等的时间段,每个时间段中作用一个电压矢量,采用单一非零电压矢量与零电压矢量的组合来代替非零电压矢量与非零电压矢量的组合,简化了开关表,降低了开关频率,保证了低速时的带载能力。在此基础上将DSVM与转矩预测进行了实验对比。实验结果表明:与转矩预测相比,开关表优化后的DSVM在减小低速时的转矩脉动,改善电流和磁链波形方面取得了更好的控制效果,且保持了转矩动态响应快的优点。

采用离散空间电压矢量调制方法的异步电机直接转矩控制

异步电机直接转矩控制 (DTC)方法在数字实现时 ,由于电压矢量个数的有限和采样及数值运算带来的的滞后 ,使稳态输出转矩的波动远大于给定转矩容差。采用离散空间矢量调制(DSVM)方法可以在不增加功率管开关频率的前提下明显改善转矩和电流波动 (尤其在低速时 ) ,且不增加系统和电路的复杂性 。

基于改进的直接转矩控制的风力机模拟系统

传统的异步电机直接转矩控制系统模拟风力机特性存在低速转矩脉动大、电流畸变等缺点,严重影响其在直驱永磁同步风力发电模拟系统中的应用。采用离散空间矢量调制技术,以改善风机模拟系统的低速性能。设计了基于改进的直接转矩控制的风力机模拟系统的结构,并与直驱式永磁同步发电机组成风力发电并网模拟系统,实现了最大功率点跟踪(MPPT)控制。在Matlab/Simulink仿真环境下建立仿真模型,为实验室建立实物系统奠定了基础。

基于神经元的异步电机直接转矩控制系统速度辨识

为避开传统的模型参考自适应(MRAS)方法需要求解反馈增益矩阵的问题,在直接转矩控制理论基础上,基于DSVM-DTC系统,在静止两相αβ坐标系下建立异步电机数学模型,推导出定子电流状态方程,并转化为带有5个输入节点、1个输出节点的神经元定子电流自适应辨识可调模型。采用Window-Hoff学习规则,推导出速度辨识公式,把辨识出的速度估计值反馈回可调模型中,在线修改可调模型参数,使其输出的定子电流估计值逼近于实时检测的定子电流,产生自适应性,提高定子电流和电机转速的辨识精度。最后,使用37kW异步牵引电机参数在Matlab/Simulink软件平台上进行仿真。仿真结果表明:辨识转速能够准确地跟踪实际转速,动态响应性能好,尤其当参数发生突变时,系统具有很好的鲁棒性,并且实现简单。

离散傅里叶变换在异步电机参数辨识中的应用

矢量控制系统中需要用到的参数较多,能否获得良好的调速性能往往取决于电机参数的准确性。由此,对一种采用离散傅里叶变换的参数辨识方法进行了研究。通过空间电压矢量算法实现相应的电压激励的产生,并注入电机,根据电机等效特性辨识出电机参数。为了提高定子电阻的辨识精度,利用最小二乘法对传统的直流实验进行优化。针对单相交流实验和空载实验中,检测电压和电流信号可能出现的干扰信号,利用离散傅里叶变换的方法以减少误差,实现对电机的电流幅值、电压幅值及其功率因数的测量,进而准确辨识电机定转子电阻、定转子漏感和互感。为了对辨识参数的准确性进行验证,将所辨识参数在异步电机矢量控制系统进行应用。实验结果表明:所辨识的参数具有较高的准确性。本辨识方法模型简单,易于实现,具有广阔的应用前景。