基于优化PWM的定子磁链轨迹跟踪控制研究

在异步电机的高性能控制方案中,为了降低开关损耗,采用优化脉宽调制(PWM)实现低开关频率下较小的电流谐波畸变。但在调制模式频繁切换时,优化PWM会产生电流和转矩冲击。因此,研究了将优化脉冲在线移位的闭环定子磁链轨迹跟踪控制方法,提出了由基于自控电机的降阶观测器与电机电流模型观测器组成的双观测器模型,实现了基波分量观测。结合电流谐波最小脉宽调制(CHMPWM)开关角,利用其重构参考磁链与实际磁链的差值,实现定子磁链轨迹跟踪。提出了无差拍下修正开关角小于2时的脉冲模式调整方案,消除了系统的动态调制误差,实现了低开关频率下异步电机的高性能控制。在开关频率为300 Hz以下的NPC型三电平逆变器上的仿真和试验证明了定子磁链轨迹跟踪控制策略的有效性。

一种中高速区转矩优化的异步电机直接转矩控制算法

提出一种在异步电机基速内转矩性能优化的直接转矩控制(direct torque control,DTC)算法。该算法在中高速段采用连续定子磁链轨迹切换技术实现了各段定子磁链轨迹平滑切换。随着电机转子速度的升高,定子磁链轨迹依次从圆形、多边形及六边形连续与平滑地切换,算法具有电机转矩脉动小,电机转矩平稳等特点;在高速区段,给出一种非零电压矢量提前注入的控制方案,实现了减小转矩向下脉动,因此有效提高了转矩平均值与转矩平稳性。该DTC算法仅需在传统DTC结构中增加调节定子磁链和调节电压矢量作用时刻算法,既保留了传统DTC算法快速动态响应,以及对电机转子参数不敏感等特征,又确保控制系统较低的计算量要求。理论分析和实验结果都证明了该DTC算法的有效性和可行性。

异步电机低开关频率的模型预测磁链轨迹跟踪控制

提出一种采用优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的模型预测磁链轨迹跟踪控制方法,不需要实时估计定子磁链和电压的基波分量,实现了异步电机低开关频率下的优化PWM高性能闭环控制。通过将控制问题构造为一个带边界线性约束的二次目标函数型最优化问题,即二次规划(quadratic programming,QP)问题,采用有效集法实现其数值求解,将模型预测滚动优化策略结合到磁链轨迹跟踪控制器,在尽可能小地修正优化PWM开关角的同时消除跟踪磁链偏差,实现基于优化PWM的磁链轨迹跟踪控制。所提出的新型闭环控制系统在低开关频率下基于优化PWM获得较小的谐波畸变,同时通过磁链轨迹跟踪获得快速的动态响应。针对4k W小功率和1.6MW大功率的异步电机驱动系统的仿真结果表明,两组驱动系统获得的动静态性能相一致,充分验证了所提控制方案的有效性。

考虑转矩失衡的定子Crowbar双馈风电机组的低电压穿越技术研究

针对故障期间定子Crowbar阻抗计算仅考虑抑制转子侧过电流而忽略风机转速加速问题,提出了一种考虑转矩失衡的定子Crowbar双馈风电机组低电压穿越技术。电网发生故障时,考虑系统间存在不平衡转矩,求解了使风电系统稳定的临界定子Crowbar电路阻抗并结合定子电流跟踪控制策略间接控制风电机组输出功率。仿真分析表明,所提控制方案在确保实现双馈风电机组低电压穿越的同时,能够有效地降低转子暂态电流、超速风险及稳定直流母线电压,并向电网提供无功功率及故障后较快的有功功率恢复速度。

轨道交通异步牵引电机低开关频率下定子磁链轨迹跟踪控制研究

功率器件的低开关频率导致轨道交通牵引系统在全速范围内不能实现圆形定子磁链轨迹控制。直接自控制(DSC)广泛应用于轨道交通牵引传动控制,其定子磁链轨迹为六边形或十八边形,但随着逆变器最大输出电压越来越接近电机额定电压,未能实现对转矩的有效控制,产生较大的电流冲击和转矩脉动,影响系统控制性能。为解决此问题,本文基于优化脉宽调制策略,以异步牵引电机为控制对象将定子磁链轨迹跟踪控制算法应用于高速区,与应用于中低速区的DSC控制算法进行无缝切换,实现全速范围内的平滑过渡。仿真及实验证明了所提算法的正确性和可行性。

改进U-I法异步电机转子磁链估计器

在磁场定向控制的异步电机驱动系统中,精确的磁链估计是提高系统性能的关键。然而,参数摄动和量测噪声会导致估计器性能的下降。为了减小估计误差,必须抑制这些不确定因素对估计器的影响。在基于跟踪-微分器的电流定向的坐标系中,提出了定子电阻辨识和稳态磁链估计的新方法,该方法本身完全独立于电阻和转速。利用其结果,提出了改进U—I法磁链估计器。该估计器在适应定子电阻和抑止噪声积累方面优于U—I法。仿真表明该估计器具有很高的精度和良好的抗扰性。

基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM高性能闭环控制

在低开关频率下采用优化脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)可获得较小的谐波畸变,但将其直接应用于高性能闭环控制系统时会引起PWM波形紊乱和系统过流.给出了一组离线求解得到的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic eliminated pulse width modulation,SHEPWM)开关角,分析了将优化PWM应用于高性能闭环控制系统会造成系统过流的原因.深入研究了基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM闭环控制方案,给出了一种结合SHEPWM特点的脉冲实时修正策略,实现了采用优化PWM的磁链轨迹跟踪高性能控制.通过三电平逆变器异步电机驱动系统的仿真实验验证了该策略的有效性.结果表明,驱动系统在200～300 Hz的低开关频率下获得了较小的电流谐波畸变,同时具有快速动态响应能力.

基于定子阻值辨识的直驱风电系统无速度传感器技术

为消除直驱式风电系统因测速码盘带来的故障,提出基于定子阻值辨识和跟踪微分器(TD)的永磁同步发电机(PMSG)无速度传感器控制技术。无速度传感器算法中所用到的电流微分项采用TD进行提取,对随环境变化的定子阻值参数提出一种改进模型参考自适应系统(MRAS)算法进行在线辨识,并对定子阻值辨识算法进行了证明。TD的引入提高了发电机动态运行时转速观测的精确度,定子阻值在线辨识抑制了电阻参数变化带来的扰动。仿真结果验证了所提算法的有效性。

双作用海(淡)水球塞泵定子轨道加工工艺分析

文中基于双作用海(淡)水球塞泵定子轨道的结构特点,分析其加工难点,确定合理的数控加工方法,探讨了复杂定子轨道曲面数控加工技巧,克服了一般自动编程软件难以解决的侧向内凹复杂曲面刀具轨迹的计算与加工难题,为类似复杂零件的加工提供了有益的参考。

双馈风力发电机定子绕组匝间短路诊断与实验研究

当双馈风力发电机定子绕组发生轻微匝间短路时,三相定子电流的时域波形变化比较微小,而三相电流Park’矢量轨迹随着故障变化明显。对双馈电机采用多回路理论进行仿真,并进行动模实验测试,得出了正常及匝间故障情况下的Park’矢量轨迹,通过对Park’矢量轨迹的形状和椭圆环的宽度比较来确定是否短路并估计匝间短路的严重程度。

基于跟踪微分器的磁浮列车定位测速系统信号处理问题研究

采用同步直线电机牵引的高速磁浮列车长定子轨道是不连续的,一般采用长定子模块拼接而成。为了轨道安装的方便及考虑到温度变形效应影响,在相邻长定子模块间留有一定的接缝,这使得相对位置传感器输出的磁极相角信号存在畸变,而且不同长度的接缝导致的信号畸变情况也不同。针对该问题本文采用了一种新型跟踪微分器(TD),用于解决轨道接缝导致的信号畸变问题。通过仿真与实验对模型与算法进行了验证,结果表明新型快速非线性跟踪微分器能较好解决过轨道大、小接缝时的信号畸变问题。

最大风能捕获风力发电系统及其仿真

介绍了变速恒频交流励磁双馈电机的风力发电系统。在检测不同风速下,给出最佳电机转速,再根据定子磁链定向方法对电机的有功功率和无功功率的解耦控制,实现最大风能捕获。给出了系统仿真模型和仿真结果,验证了系统控制策略的可行性和正确性。

磁浮上海示范线维修基地钢梁变形测量与分析

上海高速磁浮示范运营线维修基地D轨钢梁是磁浮车辆安装、维修和调试的基准,如果发生变形,将会对车辆维修造成偏差。本文通过对D轨钢梁定子面测点高程和导向面测点平面坐标所进行的高精度测量,分析了D轨钢梁在竖向和横向的变形及变形可能的原因,最终给出高程和平面位移变形曲线和分析结论,为后续研究车轨关系提供重要依据。

跟踪—微分器在感应电动机定子磁链估计中的应用

针对传统微分器的噪声放大问题及低通滤波器代替纯积分器带来的固有误差问题,对跟踪-微分器在感应电动机定子磁链估计中的应用进行研究。首先,引入跟踪-微分器对检测的定子电流进行了预处理来抑制噪声,再利用跟踪—微分器提取定子电流角频率信息。在此基础上,进一步提出一种利用定子电流角频率信息进行增益及相位补偿的可编程级联低通滤波器代替纯积分器的定子磁链估计方案。仿真与试验结果验证了改进方案的实用性和优越性。

基于单神经元控制器的2.3kW变速恒频风力发电控制系统研究

在分析双馈电机动态数学模型和定子磁链定向矢量控制的基础上,针对变速恒频风力发电系统中定子有功功率PI调节器自适用能力较差,提出了用单神经元控制器代替定子有功功率PI调节器,实现双馈发电机的有功和无功功率的解耦控制以及最大风能追踪。和传统系统相比,系统对有功功率跟踪速度快、无超调。仿真结果表明系统具有优良的动、静态性能,从而验证了控制策略的可行性。

基于定子电压定向的自适应控制在电网故障下双馈异步发电机的优化运行策略

提出了一种基于定子电压定向(SVO)的定子磁链动态过程改进控制方案,引入积分环节到转子电流控制器,消除电压故障状态产生的静差,通过自适应调节补偿定子电阻,联合优化的最大功率跟踪器,增强风电机组供电质量,提高系统的稳定性和鲁棒性。基于PLECS算例分析验证,在出现电网电压瞬态跌落故障和电网谐波下,即使风机运行在次同步或超同步状况,提出的控制策略都可以实现谐波抑制,减小定、转子功率振荡、电磁转矩脉动、传动系统机械损耗,为进一步高渗透率风电场研究提供依据和参考。

VSV作动筒跟踪误差分析及减小误差方法的研究

基于对发动机可调静子叶片作动筒跟踪误差的要求,对影响跟踪误差的因素进行了分析,并从影响因素中寻找减小误差的方法。从可调静子叶片作动筒液压控制系统的给定误差和反馈误差分析了影响误差精度的程度;基于可调静子叶片作动筒的原理进行分析,建立了电液位置伺服系统的动态模型,并从动态模型中分析出VSV作动筒所受的负载力为影响跟踪误差的主要因素,提出通过力传感器的数值及其变化速度来补偿位移的方法;通过半物理试验表明所分析的跟踪误差来源的正确性,通过仿真试验验证了位移补偿方法的有效性。

高速磁浮轨道长定子铁心片间短路故障的研究

针对搭载式高速磁浮轨道综合检测系统拟采用磁场检测方法实现长定子铁心片间短路故障检测的需求,建立长定子与悬浮电磁铁的二维和三维涡流场模型。综合车辆运行姿态的变化,分析研究铁心片间短路故障时长定子牵引行波主漏磁场的表现和规律。研究结果表明:片间短路造成的涡流既影响行波主漏磁场叠片方向分量的对称性,也削弱行波主漏磁场垂向分量,其衰减约为20~300 Gs;电磁铁的悬浮漏磁场沿车辆运行方向呈指数衰减,距离电磁铁200 mm以外的行波主漏磁场不受影响;车辆悬浮与导向波动影响搭载式磁场检测的结果,其变化范围为±75 Gs,车辆侧滚及俯仰变化对搭载式磁场检测影响较小。这些结果为利用行波主漏磁场的变化实现非接触地快速检测定位铁心片间短路故障提供了理论依据。

基于LabVIEW及StarSim的双馈风力发电机离线仿真

以Lab VIEW与Star Sim软件为平台,建立了含风力机、双馈发电机及其矢量控制系统的仿真模型,应用定子磁链定向矢量控制策略,对有功功率和无功功率进行解耦控制,实现了不同风速下的最大风能捕获以及变速恒频运行。依据双馈风力发电机的运行特性对仿真结果进行校验,验证了基于该平台对双馈风力发电机组进行离线仿真的可行性。

磁浮轨道定子线圈限界监测系统设计

磁浮轨道定子线圈限界监测系统能进一步保障磁浮列车的行车安全。通过对磁浮轨道定子线圈结构特点的研究,选择符合需求目标的检测原理和实现方法,并详细描述系统构成、软件硬件系统及辅助系统等关键问题,实际使用证明其原理正确,方法可行,能达到预期的设计目标。