不同绕组连接方式对五相电机故障后的电磁性能影响

针对五相电动机的星形连接方式和五边形连接方式进行仿真,得出转矩、转速、气隙磁密、磁密、电磁损耗等数据,以及在缺相故障后星形连接方式和五边形连接方式产生的数据进行比对,尽可能的分析两种不同连接状态下的电磁影响。对在不同工况下的不同连接方式所得的不同结果进行比对,得到这两种连接状态下的优缺点,并对两种连接方式在故障后的电磁影响进行分析,提出在缺相故障后的电磁区别。

船用五相感应电机模型预测电流控制研究

传统五相感应电机矢量控制中包含多个PI参数需整定,且存在电压调制环节而造成控制系统结构复杂。引入模型预测电流控制代替矢量控制以解决该问题。获得预测模型后,在预测电流控制器中对五相逆变器输出的32个电压矢量进行遍历寻优,得到最优电压矢量的开关状态。为解决五相感应电机谐波空间电流影响,在代价函数中使用权重因子对谐波电流项进行调节,实现对谐波电流的抑制,并给出谐波含量与转速及权重因子之间关系。仿真结果表明,应用模型预测电流控制策略的五相感应电机动态响应速度快,在工况切换时依然具有良好的控制效果。

基于SVPWM五相感应电机直接转矩控制研究

针对感应电机直接转矩控制(DTC)采用开关表的滞环方法时,存在电流和转矩脉动等问题,提出在DTC中应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)的方法。根据五相感应电机模型和DTC基本原理,推导出参考电压矢量。分析了五相逆变器的空间电压矢量,并从中选取出22个有效电压矢量,根据最近四矢量SVPWM算法,计算出第k扇区中工作电压矢量的作用时间。建立了基于双DSP控制的实验系统,实验结果表明,该方法减小了电流和转矩脉动,具有良好的稳态和动态性能。

三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法

将空间电压矢量调制(SVM)与直接转矩控制(DTC)相结合,并根据集中整距绕组的特点,提出了三次谐波电压注入的五相感应电机SVM-DTC方法。对3种实现三次谐波注入的五相感应电机的SVM-DTC方案进行比较,并通过仿真实验分别予以实现。实验表明,提出的优化控制方案不仅实现了基波和三次谐波电压的闭环控制,并且同时保证了基波和三次谐波磁链的相位关系恒定,能够达到气隙磁密波形为准方波的控制要求。

H桥型五相感应电机SVPWM控制技术

多相感应电机较传统三相电机具有诸多的优势,但多相电机电压空间矢量多,控制复杂。针对该问题,建立了五相感应电机的数学模型,分析了H桥逆变器的结构与工作原理。对五相电机的电压空间矢量进行了分析与计算,综合考虑电压脉动与开关损耗等因素,给出了五相电机的电压空间矢量脉宽调制SVPWM(space vectors pulse width modulation)算法。该算法在MATLAB的仿真平台和基于双数字信号处理器DSP(digital signal processor)控制的变频调速系统上均予以实现,证明了方法的有效性。

无速度传感器下的五相感应电机三次谐波电流优化控制

针对五相集中整距绕组感应电机,通过注入三次谐波电流来优化气隙磁密分布和定子电流波形,有效提高铁心利用率和功率密度。采用带定子电阻辨识的滑模观测器,实现宽范围的无速度传感器运行,并且将得到的转子磁链用于直接矢量控制,保证电机在瞬态过程中有较好的动态性能。传统谐波注入电流方式仅关注气隙磁密分布,忽略了定子电流畸变,该文采用的方法同时将气隙磁密和定子电流优化成平顶波。构建一套低直流母线电压供电的五相感应电机控制系统,实验结果证明了无传感器下谐波优化控制策略的可行性。

五相感应电机建模与仿真

采用广义两相实变换对五相感应电机的模型进行了推导,导出的结果是;对称多相感应电机的(α,β)平面的模型与三相电机完全相同,而广义零序分量不实现能量转换,只产生定子损耗.仿真结果表明,不平衡正弦供电时,存在转矩脉动、零序分量和较大的相电流不平衡.

五相感应电机有限控制集模型预测容错控制

针对五相感应电机驱动系统在开路故障时的容错运行问题,设计了一种基于有限控制集模型预测控制器的故障容错运行方案。首先,以正常状态下的五相感应电机模型为基础,针对性地推导了系统开路故障后的电机模型,并采用合理的故障前、后变换矩阵,保证了故障前、后控制器结构的一致性。然后在传统的有限控制集模型预测控制器基础上融入了容错策略,即仅通过改变故障后的模型预测模块即可实现新型容错控制方案。最后,通过试验验证了新型容错控制策略的有效性。

五相感应电机直接转矩控制研究

在对五相感应电机直接转矩控制中空间电压矢量进行详细分析的基础上,给出了一套系统调速整体控制方案。在该控制系统中,磁链和转矩均是闭环控制,其值在一个微小的滞环内波动,稳态情况下,其指令值与实际值可认为相等。此时,定子电流空间矢量幅值是一定值,该值变化可认为是由定子电阻变化引起的,由此给出了一套简单、易于实施的定子电阻在线辨识算法。仿真结果表明,提出的控制方案在理论上和实际上是可行的。

模型预测控制五相感应电机系统开关故障诊断

为了实现五相感应电机驱动系统容错运行,首先需要快速检测和定位系统开关故障。对此,设计一种基于模型预测控制器的故障诊断算法。传统的电机驱动系统故障检测技术是基于磁场定向控制器和旋转坐标变换,对于性能更优的模型预测控制则无法实施。新方案根据矢量空间分解原理设计,从根本上革新了传统故障检测机制,并以较小的计算负担,快速地检出故障。同时该方案易于扩展到其他多相电机。利用五相感应电机驱动实验平台对新型故障诊断策略进行了测试。研究结果表明,新型故障诊断方案对故障的快速检测实现了控制器故障容错运行切换。

一种优化五相感应电机SVPWM算法仿真研究

针对五相电机电压空间矢量多、控制复杂的问题,提出了一种优化的五相感应电机空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法与仿真。依据矢量空间解耦理论与载波统一性理论,采用基于最大矢量的SVPWM算法,综合考虑电压脉动与开关损耗等因素,对算法进行了优化。建立了系统数学模型,进行了仿真验证,对仿真过程中产生误差的部分进行了分析和优化。仿真结果表明,优化后的算法满足电机控制的需求,与传统的SVPWM算法相比,谐波畸变率降低,开关损耗降低约20%。

基于转子磁链优化的五相感应电机电子变极策略

针对五相感应电机(FIM)指数响应转矩跟踪电子变极运行不平稳问题,分析得出转子磁链饱和是导致该问题的主要原因之一,计及磁链饱和提出一种转子磁链优化(RFO)电子变极控制策略。分析了FIM电子变极过程中两个控制平面转子磁链叠加是导致磁链饱和的原因,设计了转子磁链控制函数,并采用磁链幅值和电磁转矩约束函数使转子磁链逼近临界值,优化了转子磁链控制。基于FIM的Speedgoat半实物实验平台,对所提RFO方法进行了实验验证,对采用和未采用RFO的指数响应转矩跟踪电子变极控制策略进行对比实验研究。实验结果表明,所提策略使转速波动减小了50%,转矩波动减小了67%,有效改善了电子变极过程中电机运行平稳性。

五相双绕组感应发电机励磁控制系统硬件设计与实现

本文研究了一种五相双绕组感应发电机励磁控制系统的硬件设计与实现方法。该发电机的转子为笼型,其定子上有两套五相绕组:一套是控制绕组,接有励磁变换器;另一套是功率绕组,经整流输出直流电能。励磁变换器由以绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块为基础的主电路、驱动电路、数学信号处理电路、采样调理电路、保护电路等部分组成。励磁控制器向发电机提供所需的可变励磁无功,控制发电机励磁,从而实现对输出电压的控制。

五相感应电机起动/发电系统起动控制研究

起动/发电技术是多电飞机中的一项重要技术。以五相感应起动/发电机为起动机,研究了一种适用于多电发动机的五相感应电机起动控制策略。该控制策略根据发动机起动要求,采用定子磁链定向方法,在起动过程中对转速进行控制,从而实现了多电发动机的起动任务。在一台五相感应电机起动/发电系统实验平台上进行了起动控制实验,结果表明,该控制策略能够满足多电飞机发动机起动要求。

五相感应电机MPC和PR控制器对比研究

五相感应电机驱动系统一大优势是具备故障容错能力,而故障容错算法可以基于模型预测控制器(MPC)和比例谐振控制器(PR)实现。为了对比分析,深入研究了五相感应电机驱动系统故障容错运行时采用 MPC控制器和PR控制器的性能差异。并搭建了五相感应电机驱动系统实验平台对两种控制策略进行了测试,包含了故障前后运行情况。研究结果表明,MPC控制器较 PR控制器具有更快的动态响应,但故障过渡期间鲁棒性一般,并具有较高电流纹波。

小型五相感应电机转子槽数选取分析

三相电机定子槽数常选取3的倍数,由于相数不同,五相电机定子槽数往往选取5的倍数,因此三相电机定转子的槽数匹配无法适用于五相电机。现有文献对五相电机的研究主要针对电机分析、性能研究等方面,对五相鼠笼感应电机的槽匹配、转子槽数选取问题研究极少。本文针对某水下航行器使用的定子40槽的特种小型五相感应电机,采用多回路法和绕组函数法相结合方法,对电磁力计算进行了定性分析,从避免振动、噪音角度对转子槽数进行了初步筛选;利用仿真和计算软件,对定子槽数为40时,24槽、26槽、28槽、30槽、32槽、34槽转子的小型五相感应电机的起动特性、转矩特性、定子电流波形和径向气隙磁密等进行了综合仿真和对比分析,得出26槽、34槽适合作为定子40槽的小型五相感应电机的转子槽,26槽为优选的结论。

基于电感参数补偿的五相感应电机容错控制

为抑制五相感应电机定子开路故障下的转矩脉动,本文提出一种基于不对称电机模型的电感参数补偿策略。从空间矢量解耦的角度,推导了定子绕组不同开路情形的坐标变换矩阵,建立了五相感应电机故障后的数学模型。通过修正故障后电机的电感参数和解耦矩阵的系数,实现了故障情况下五相感应电机的转子磁场定向控制,保证其在故障后平稳运行。以a相绕组开路故障为例,仿真和实验结果表明该策略能够有效地抑制转矩脉动,改善电机故障下运行的性能,此外这种分析方法可以推广到任意的多相电机。

一种电子变极五相感应电机预测电流控制算法

针对电子变极五相感应电机在实际应用中对控制精度要求越来越高,而基于PI电流控制器存在动态响应慢、超调大等控制精度不高的问题,设计了一种用于电子变极五相感应电机的改进电流预测控制(CPC)电流控制器。首先基于CPC理论设计了电流环控制器,以提高电机的动态响应性。其次为保证该控制器的稳态性能,采用扩张状态观测器(ESO)来改进CPC。最后基于电子变极五相感应电机比较改进的CPC和基于PI电流控制器,仿真结果表明所提算法在同等条件下动态响应速度更快且超调量更小,同时稳态性能和PI电流控制相当。

基于有限元分析的五相感应电机参数计算

以自行设计的一台五相感应电机为例,分析了多相感应电动机内部的电磁关系,建立了多相感应电机二维静、瞬态电磁场考虑边界条件的偏微分方程,并在此基础上,对五相感应电动机的暂、稳态电磁场和电机性能进行计算;分别应用场算和路算方法计算了励磁电感,并与设计值进行对比,结果表明本文所用的电磁场计算方法准确有效。

五相感应电机的转子磁链观测器比较研究

五相感应电机参数复杂且存在谐波,要获得准确的磁链观测器值须选取合适的观测器。基于五相感应电机矢量控制系统模型对三种转子磁链观测器进行比较研究,通过Matlab/Simulink将搭建的电压型、电流型和基于扩张状态观测器(ESO)型转子磁链观测器闭环到五相感应电机控制系统进行仿真,以分析不同模型的磁链观测器的观测效果。仿真结果表明基于五相感应电机模型的ESO型转子磁链观测器效果更优。