一种基于间接定子量的牵引电机三电平控制技术应用研究

为满足大功率牵引电传动应用场景对电机输出转矩高精度、快响应等要求,文章提出一种基于间接定子量控制(Indirect Stator Quantities Control,ISC)的牵引电机三电平驱动控制方法。首先,结合ISC控制特点和异步电机模型提出了一种动态弱磁控制方法,保证了电机在高速弱磁区转矩的高动态响应。其次,为有效解决传统三电平算法存在的中点电位不平衡问题,根据中点箝位型(Neutral Point Clamped,NPC)三电平逆变器不同开关矢量对中性点电位的不同作用,基于电荷周期平衡精准计算和比例积分(Proportional Integral,PI)控制器原理,提出了一种具有平衡精度高、抗干扰性能强的新型中点电位平衡控制策略。最后通过仿真研究与某轨道交通大功率异步电机对拖试验测试,试验结果表明文章所提出的控制方法具有高动态响应、高中点电位平衡度、高转矩控制精度等优点。

基于转子磁链q轴分量的异步电机间接矢量控制转差频率校正

异步电机间接矢量控制系统在工业场合应用广泛,然而其性能易受转子电阻参数变化等因素影响。该文将定子电流矢量定向同步坐标系下的转子磁链观测器与间接矢量控制系统相结合,利用观测器得到的实际磁链计算转子磁场定向下转子磁链的q轴分量,并根据定向准确情况下转子磁链q轴分量为零的特点提出一种间接矢量控制转差频率校正方法,保证间接矢量控制系统对转子磁场的准确定向。详细介绍了该校正方法的基本原理和系统框图,并进行了稳定性分析。仿真和实验结果证明了该校正方法的有效性。

一种异步电机定子磁链弱磁控制方法

本文提出了一种电动汽车用异步电机的定子磁链弱磁控制方法,通过引入定子参考电压与逆变器能提供的电压值的比较,确定电机的运行区域,进而确定能够输出最大转矩的励磁电流,再结合给定转矩求出定子磁链参考值。本方法采用定子参考电压与母线电压对应值的比较,仅需简单计算即能实现恒转矩、恒功率、降功率区域的平滑过渡。在逆变器和电机的电压、电流能力一定时,能够输出最大转矩。无需转子磁链定向,适用于定子磁链控制的场合。通过动态调整转矩给定限制值可保证电机稳态运行不过流。仿真和实验结果证明了本方法的有效性。

牵引电机无速度传感器间接定子量控制系统研究

本文介绍间接定子量控制的基本原理以及全速范围间接定子量控制系统结构,提出基于观测器的异步电机无速度传感器控制方法,应用鲁棒控制理论、利用Matlab的LMI工具箱求解两个双线性矩阵不等式(BMIs)得到观测器的增益矩阵,并结合Lyapunov稳定性理论推出速度自适应律。将该速度辨识方法应用到牵引电机间接定子量控制系统中,进行了试验验证。

电力牵引异步电动机无速度传感器间接定子量控制

在异步电动机等效电路模型基础上阐述间接定子量控制的数学关系,论述全速度区域的间接定子量控制方案及恒功弱磁区的动态弱磁方法。采用一种基于Luenberge观测器的转速自适应估计算法,构建无速度传感器间接定子量控制系统。针对在电力牵引中无速度传感器控制系统必须能在异步电动机任何未知转速时重新投入工作,给出了一种初始转速自优化搜索算法。利用TMS320C31和TMS320F240构成的双微机控制系统,对所提出的方案实施了全数字化控制。试验结果表明,该无速度传感器间接定子量控制系统具有优异的动、静态性能。

基于定子磁链定向的间接定子量控制应用

在感应电机定子磁链的旋转坐标系里,采用定子磁链旋转坐标变换简化系统结构,分析了基于高开关频率逆变器的间接定子量控制原理。采用能同时观测定子磁链和转子磁链的u-n模型,计算出电机磁链物理量,并在SVPWM过调制区增加逆变器输出电压的非线性补偿环节,改善了逆变器的线性程度。实验结果表明定子电流为正弦波且谐波和转矩脉动小,且具有良好的稳、动态响应性能。在具有较高开关频率的中小功率应用场合有着非常好的应用前景。

一种无刷双馈感应电机无功功率的控制方法

和双馈感应电机相比,无刷双馈感应电机大大提高了运行可靠性。近年来无刷双馈感应电机研究的热点集中在优化设计和控制策略上。间接转矩控制策略是一种新的控制方法,与矢量控制方法相比,该方法无需旋转坐标变换,所用的电机参数较少。在无刷双馈感应电机间接转矩控制系统的基础上进一步提出了一种无功功率的控制方法,在功率绕组静止坐标系推导出无功功率与控制绕组磁链之间的关系,从而设计了无功功率的控制器对无功功率进行控制,仿真结果证明所提无功功率控制策略的有效性。

基于异步电动机动态模型的间接转矩控制策略研究

基于异步电动机的动态数学模型,分析了间接转矩控制技术的基本原理,给出了实现间接转矩控制器的具体算法。在此基础上,以200kW异步电动机作为控制对象,对使用间接转矩控制技术的异步电动机调速系统进行了试验研究。实验结果表明,间接转矩控制策略能够有效地改善调速系统的低速性能。

基于Matlab的异步电机间接定子量仿真研究

分析了基于定子磁链定向的间接定子量控制原理,采用Matlab6.5/simulink软件,按实际控制系统建立异步电动机快速转矩控制系统的动态仿真模型,在全速域分析了基于定子磁场削弱的间接定子量控制系统的动、静态响应。仿真结果表明定子电流为正弦波,且谐波和转矩脉动小,并具有良好的稳、动态响应性能。

大功率牵引交流感应电动机的混合控制方法

在低速区采用圆形磁链轨迹的间接定子量控制,通过计算定子磁链的周期变化量来获得定子电压矢量信息,从感应电动机的数学模型入手,建立交流感应电动机的磁链观测器模型,利用电磁转矩脉动理论分析间接定子量控制适宜于低速范围;在高速区采用十八边形磁链轨迹的转矩控制方法,以实现交流感应电动机全速域控制。试验结果验证了该方式的有效性。

基于小波神经网络的间接转矩控制系统效率优化

为了提高异步电动机间接转矩控制系统在轻载运行情况下的效率,可以通过减小磁链给定值来实现。在电动机等效模型的基础上根据损失最小化方法推导了最优定子磁链给定量,由于该量是电磁转矩、转子速度的非线性函数,且受电动机参数变化影响,经典的控制理论难以达到令人满意的效果,而神经网络对信息的处理具有自组织、自学习的特点,适宜解决非线性变参数问题;小波变换具有提取局部信息的特点,将二者充分结合起来,利用小波神经网络在复杂的工况下得到合适的定子磁链给定值,实现系统效率最优。实验验证了该方案的有效性。

牵引电机无速度传感器间接定子量磁场定向控制

在分析直接转矩控制系统优缺点的基础上,重点介绍了牵引电机间接定子量磁场定向控制方法(ISC),讨论了基于间接定子量磁场定向的无速度传感器牵引电机控制系统,通过仿真验证了基于间接定子量磁场定向的无速度传感器牵引电机控制方法的有效性。对我国轨道交通运输和电力牵引传动控制技术的研究作了简要的总结和展望。

基于间接定子量的永磁同步电动机三电平直接转矩控制

针对永磁同步电动机传统直接转矩控制在低速圆形磁链运行时存在转矩和磁链脉动大的问题,采用基于间接定子量的三电平二极管中性点钳位逆变器供电的空间电压矢量调制(SVPWM)策略的直接转矩控制。首先给出了由间接定子量的方法产生控制转矩所需定子预期电压信号的方法;然后给出60°坐标系下SVPWM的设计方法,与传统算法相比,该算法能够有效地简化计算,在此基础上,通过调整冗余小矢量的作用时间来平衡直流侧两电容电压;最后,为了验证基于间接定子量的永磁同步电动机三电平直接转矩控制的算法的有效性,通过基于MATLAB/Simulink软件的仿真对比了其与传统直接转矩控制单一矢量法的控制效果,结果表明,所采用的方法能够有效改善电磁转矩的脉动、减小定子电流的谐波含量,并具有很好的动、静态性能。

容错型牵引电机驱动系统的间接定子量控制

针对基于三相四开关容错逆变器的电力牵引传动系统,提出牵引电机的间接定子量控制方案.采用间接定子量算法生成参考电压矢量,以固定逆变器开关频率和减小电磁转矩脉动;通过含有饱和限幅环节的改进型磁链观测器抑制定子磁链的积分漂移.针对三相四开关空间电压矢量的特殊性,给出了容错逆变器SVPWM调制算法;考虑到容错逆变器直流侧电容中点电压不平衡的问题,建立了中点电压补偿模型,提出了一种基于PID调节器的补偿方案.通过MATLAB/Simulink仿真实验证明了所设计的基于三相四开关容错逆变器的牵引电机间接定子量控制方案的可行性和有效性.

基于全阶磁链观测器的间接定子量控制系统

分析了基于定子磁链定向的异步电机间接定子量控制的原理,通过磁链的幅值和位角增量来计算空间电压矢量。以定子磁链和转子磁链为状态变量,构造了感应电机全阶磁链观测器。并采用Matlab对该控制方案进行仿真,结果表明,基于全阶磁链观测器的间接定子量控制系统有很强的鲁棒性,且具有较好的动态和稳态性能。

基于预测模型的异步电动机间接转矩控制系统

本文介绍了间接转矩控制(ISC)的基本原理,分析了基于异步电动机预测模型的间接转矩控制系统的组成及实现方法,给出了ISC的控制算法和电机预测模型,以及该系统的实时控制实验结果。实验结果表明,ISC 控制策略能够有效地改善直接转链矩制系统的低速特性。若ISC和DTC相互配合,可以实现异步电动机直接转矩控制系统在全速范围内的高性能运行。

地铁异步电机间接定子量控制策略研究

异步电机间接定子量控制通过对定子磁链的跟踪实现转矩控制,有效解决了直接转矩控制在低速范围内转矩脉动大、控制特性差的缺点。利用小信号分析法建立间接定子量控制策略近似线性化等效模型,进而给出电机转矩以及定子磁链PI调节器参数整定方法;结合地铁车辆牵引传动系统直流侧输入滤波器模型,根据奈奎斯特对数频率稳定判据着重对车辆运行过程中直流侧滤波器-牵引变流器-异步电机系统的稳定性进行了分析,并在此基础上提出了一种通过在线修正电机输出转矩给定值,获得理想牵引变流器-异步电机等效输入导纳,最终抑制系统直流侧振荡的主动稳定控制器。模型仿真结果验证了所述理论的正确性和有效性。

船舶推进用大功率异步电机控制技术研究

介绍了大功率船舶推进用异步电机控制技术,分析了间接定子量控制基本原理和实现方案,提出了一种基于改进模型参考自适应的无速度传感器辨识算法,并进行了该算法的地面试验和现场运行验证。试验结果表明,该算法在全速度范围内额定转矩运行工况下,转矩输出误差小、电机电流谐波含量低,可实现恶劣运行工况下的快速加、减速要求,牵引系统完全满足船舶驱动应用领域的高性能要求。

基于电压空间矢量调制的间接转矩控制

分析异步电动机间接转矩控制(Indirect Stator-quantities Control,ISC)的基本原理,在定子坐标系内分别计算了定子磁链和转矩,得到定子磁链的幅值增量和相位增量,通过增量值计算出电压空间矢量。采用MATLAB对系统进行仿真,结果表明定子电流为正弦波,电磁转矩的稳态性好,系统具有良好的稳定性和动态性能。