基于同步旋转坐标系的有源电力滤波器控制延时动态预测补偿策略

提出一种基于同步旋转坐标系(SRF)的有源电力滤波器(APF)控制延时动态预测补偿策略。该方法通过对各次SRF的相移控制,实现对APF各次谐波电流控制延时的补偿;同时,根据微变线性化原理,对SRF上暂态变化的同步谐波电流进行线性预测,从而实现对各次谐波电流控制延时的动态预测补偿。首先详细分析了APF控制延时的形成机理、对系统的影响以及延时抑制方法,在此基础上,重点论述所提控制延时动态预测补偿方法,并对基于该方法的APF控制系统进行分析设计。理论分析和实验结果表明,该方法能够实时响应负载暂态变化,精确补偿控制延时,有效提高谐波电流补偿的准确度。

同步旋转坐标系中谐波电流分次控制策略

提出一种基于同步旋转坐标系(SRF)的有源电力滤波器(APF)谐波电流分次控制策略。为了实时提取各次SRF上同步谐波补偿电流直流量,以提高控制系统的动静态性能,实现SRF上谐波电流的PI解耦控制,该策略摒弃了传统控制中采用低通滤波器(LPF)的方法,充分利用谐波指令电流信息,通过简单的算法变换消除SRF上非同步谐波补偿电流交流扰动量,从而快速提取出该SRF同步直流量。通过建立APF同步旋转坐标系谐波数学模型,详细论述了所提SRF谐波电流分次控制策略,并对该控制系统进行了分析和设计。理论分析和实验结果表明,该策略由于消除了各次SRF电流闭环控制回路中的LPF延时,能够有效提高控制系统的稳定裕度、动态响应速度以及控制准确度。

基于傅里叶级数的多时间尺度同步旋转坐标系电流跟踪控制方案

并联有源滤波器(APF)需要对不同频率的谐波电流实施跟踪控制,采用同一时间尺度控制很难实现对各次谐波电流的高准确度跟踪。提出一种基于APF的新型零静差电流跟踪控制算法,该算法使用基于傅里叶级(FS)数建立的多时间尺度同步旋转坐标系和比例积分运算(PI)。相对于常规的零静差控制算法,如比例谐振控制(PR),向量PI控制(VPI)等,提出的零静差电流跟踪控制算法增强了系统频率漂移适应性和抗干扰能力,尤其对高次谐波更加明显。对该控制算法的开环传递函数和闭环传递函数进行了详细分析。仿真和实验结果验证了该算法的有效性。

同步旋转坐标系下感应电机神经网络逆控制

根据同步旋转坐标系下感应电机数学模型,基于控制转子磁链与转速的感应电机电流控制型结构,给出了电流控制型感应电机解析逆控制方法的一般形式的控制律,采用神经网络逼近解析逆控制律,解决由于参数变化和观测量不准带来的解耦被破坏问题。理论分析表明,此方法可以实现感应电机系统的自适应解耦及线性化,弱化了转子磁链与转速之间的耦合程度,简化了外环线性控制器的设计,提高了整个系统控制性能。最后,对感应电机系统控制进行仿真及实验研究来验证该方法的有效性。

基于复系数比例积分控制器的双同步旋转坐标系下的不对称电流控制方法

由电网不对称故障等因素引起的不对称电压会对并网逆变器的正常运行产生不利影响。控制并网逆变器向电网中注入适当的负序电流,对提高逆变器对异常电网电压尤其是不对称电压的耐受能力和持续运行能力具有重要意义。该文提出一种执行于双同步旋转坐标系下的采用复系数比例积分控制器的不对称电流控制方法。该方法能够快速和无静差地控制正序和负序正弦交流信号。该控制方法无需分解和提取电网电流的正负序分量,控制结构相对简单,且该方法能够同时对正序和负序直轴和交轴电流实现近似解耦控制。同时,在控制器的参数设计中考虑并补偿数字控制延时的影响,从而使得所提控制方法在低开关和采样频率下能够获得良好的稳定性和动态性能。在开关频率为2kH z的样机上对所提方法进行实验研究,实验结果验证了该控制方法的可行性及其性能。

永磁同步电机旋转坐标系滑模观测器设计研究

针对内置式永磁同步电动机在螺旋桨重载工况下,两相静止坐标系滑模观测器中扩展反电动势幅值大小易受螺旋桨负载影响的问题,在两相旋转坐标系下设计一种新型滑模观测器用以实现内置式永磁电动机转速及转子位置观测。采用李雅普诺夫稳定性理论对所设计的滑模观测器进行了稳定性分析,得出电动机转速估算表达式,避免了扩展反电动势的观测。对所提出的永磁同步电动机无速度传感器控制策略进行仿真分析和试验研究,结果表明设计的滑模观测器能够准确实现永磁电动机的转速估算,系统具有良好的动态响应性能,验证了该控制策略的有效性与可行性。

基于同步旋转坐标系下矢量旋转的新型磁链算法

传统电压型磁链算法在对电机内普遍存在的椭圆形磁场磁链进行辨识时存在稳态幅值相位误差。为此文中提出两种新型磁链算法,新算法基于反电动势矢量与磁链矢量的关系得到。通过在同步旋转坐标系下低通滤波消除积分漂移;通过旋转矢量,实现积分作用。新算法结构简单,易于工程实现。仿真结果表明:新算法有效消除了积分漂移,算法1可以对圆形磁场磁链进行准确辨识;算法2可以对椭圆形磁场磁链进行准确的辨识;对于椭圆形磁场磁链,算法1辨识出其与电机转向相同的圆形分量。将新算法应用于一台表贴式永磁同步电机无位置传感器调速系统的转子位置估算,利用数字信号处理器TMS320F2812DSP对其进行了数字化实现。系统在稳态与电机转速突变时具有良好的静态、动态特性,证明了新算法的有效性和实际可应用性。

基于同步旋转坐标的统一电能质量控制器

为了提高统一电能质量控制器(unified power quality conditioner,UPQC)的控制精度和响应速度,文章在同步旋转坐标系的基础上,提出了一种新颖的三相电流谐波和单相电压跌落检测方法。控制器检测出电压和电流的补偿指令后,在谐波电流补偿时结合经典的双闭环控制,同时在电压跌落补偿时引入电压电流双闭环控制。样机试验结果表明:UPQC抑制电压暂降的响应时间小于10 ms,电压和电流的谐波补偿率大于90%,电流和电压的THD均控制在国标范围内,电网保持单位功率因数。

基于同步坐标系MRAS的异步电机无速度传感器控制

为了提高三相异步电机控制的精准度,对传统无速度传感器的转速估算控制策略进行改良,研究并设计了以转子磁链定向的基于同步旋转坐标系的MRAS(Model Reference Adaptive System)模型参考自适应无速度传感器异步电机矢量控制的新型控制策略,以转子磁链电流模型作为参考模型,将转子磁链电压模型和转速反馈作为可调模型,运用同步旋转坐标系定子电流和转子磁链的算法理论设计了转子磁链、转速以及位置的估算方法,仿真和实验结果表明,该控制方法具有更准确的估算精度和更快的收敛速度,提高了异步电机矢量控制的估算精度以及鲁棒性。

弱电网下自适应同步旋转坐标系锁相环鲁棒性分析及研究

在可再生能源渗透率较高的弱电网下,由于电网阻抗的存在,锁相环输出相角的动静态性能变差,进而引起入网电流发生畸变。通过零极点分析表明,电网阻抗、并网电流幅值以及功率因数角的增大会减小锁相环系统的阻尼。为此,该文提出一种自适应锁相环控制策略,可依据扰动量大小实时调节锁相环系统的阻尼,减小电网阻抗、并网电流等扰动量的增益,增强锁相环的鲁棒性,从而提高逆变器系统对弱电网的适应能力。最后,仿真与实验验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于旋转坐标系IPMSM的容错控制策略研究

针对内置式永磁同步电机(IPMSM),当以旋转变压器为位置传感器发生严重故障时,提出了一种故障诊断及容错的方案。采用了基于旋转坐标系的改进滑模观测器算法和TypeⅡ型跟踪环路转子位置和角速度提取算法,用于IPMSNM的转子位置和角速度的估算。利用估算数据分析并检测位置传感器是否出现故障,并采用加权算法实现故障情况下系统的平滑切换。通过搭建Matlab/Simulink仿真模型对设计的方案进行验证,输出的结果显示了此方案具有较好的容错控制效果,说明了提出的这个方案可行性和有效性。

基于旋转坐标系PMSM的无位置传感器控制策略研究

针对永磁同步电机(PMSM)的无位置传感器控制中高速应用场合,结合了一种基于旋转坐标系的全阶观测器估算算法和锁相环的转子位置提取方法设计了一套方案对电机转子位置和速度进行估算,通过对观测器的闭环极点进行配置的方法来设计全阶观测器的反馈增益矩阵参数,并对通过搭建MATLAB/Simulink仿真平台对估算算法进行仿真验证。仿真结果表明该算法具有良好的估算性能,验证了该方案的有效性和可行性。

一种改进的永磁同步发电机模型预测直接转矩控制方法

传统的永磁同步发电机(permanent magnet synchronous generator,PMSG)模型预测直接转矩控制方法(model predictive direct torque control,MP-DTC)通常在同步旋转dq坐标系上实现预测控制,这导致该算法需要复杂的坐标变换单元,且对发电机的参数变化较敏感。针对这一问题,提出了一种改进的PMSG MP-DTC方法。该方法首先采用全阶滑模观测器在静止坐标系上观测等效反电动势,然后根据观测的等效反电动势和采样的定子电流实现静止坐标系上的定子磁链和转矩预测,从而避免了复杂的坐标变换运算,提高了参数鲁棒性,改善了系统的动态特性。实验结果表明,所提算法有效提高了系统的动态特性和参数鲁棒性,并明显减小了计算负担。

两相坐标系下链式STATCOM电流跟踪策略

针对分相瞬时电流控制的链式静止同步补偿器三相独立控制、参考电压会引入零序分量的特点,提出了两种基于坐标变换的电流跟踪控制方法。方法将链式STATCOM作为一个整体,分别建立其在两相同步旋转坐标系以及两相静止坐标系下的数学模型,并采用比例积分控制器跟踪同步旋转坐标系下的直流参考电流,以及采用比例谐振控制器跟踪静止坐标系下的交流参考电流。还给出了基于FPGA的采用双采样策略的载波相移PWM信号的生成方法,该方法能在低采样频率工况下避免功率开关管的额外动作。所提方法适合于数字控制系统实现,仿真与样机实验最终验证了所提出方法具有响应迅速、稳态无误差的特点。

基于无差拍电流预测控制的永磁同步电机谐波电流抑制策略

为解决永磁同步电机在运行过程中三相电流发生畸变、谐波含量高等问题,该文提出一种新的谐波电流抑制方法。首先分析了各次谐波电流在对应同步旋转坐标系下的表现形式,并在此基础之上设计了闭环谐波电流检测系统对谐波电流进行提取,最后采用无差拍电流预测控制策略生成补偿电压用于抑制谐波电流。仿真与实验结果表明,该方法可以有效抑制谐波电流,提高电机三相电流的正弦度,并且具有计算简单、易于实现的特点。

基于dq坐标双级矩阵变换器的闭环控制研究

双级矩阵变换器(TSMC)是一种很有发展潜力的矩阵变换器,在实际应用中,TSMC常会遇到输入电压波动和输出负载变化等扰动,TSMC现有的控制方法均为开环控制,TSMC不能根据扰动自动修正开关函数,因此其输出电压会在扰动下产生波动。提出了基于dq坐标系TSMC输出电压的闭环控制方法:通过三相静止坐标到两相同步旋转坐标(dq坐标)的转换,将TSMC系统中的三相交流量变为适合PI闭环控制的直流量,使得PI控制器能够在扰动情况下自动调节TSMC逆变级开关函数,维持输出电压幅值恒定,保证了TSMC高性能的输出。仿真结果验证了所提方法的合理性和有效性。

永磁同步电机无速度传感器控制研究

介绍了在估算的两相旋转坐标系下的永磁同步电机模型,推导出了反电动势方程的扩展形式。针对凸极永磁同步电机提出了在电动机低速时,利用凸极跟踪法和在高速时利用反电动势相结合来获得转子转速和转子位置的方法。仿真结果表明两者相结合的估算方法的有效性。

永磁同步电机电流控制模型的无传感器运行

传统基于扩展反电势估算转子位置和转速的永磁同步电机无位置传感器控制系统,其扩展反电势幅值易受负载转矩变化影响,使得电机转子位置和转速估算不精确。针对该问题,基于实际电机电流值与模型电机电流值之差,提出γ-δ旋转坐标系下的永磁同步电机无位置传感器电流控制模型算法。新型电流控制模型算法包含模型转速和γ-δ轴估算转速,通过δ轴电流误差求取模型转速,对模型转速补偿处理得到轴估算转速。在此基础上,对轴估算转速补偿后积分处理得到转子位置估算,从而获得准确的电机转速,避免了扩展反电势的求取。仿真和实验结果表明新型电流控制模型算法负载转矩波动下动态转矩性能良好,对电机内部参数摄动和外部干扰具有鲁棒性。

基于DQ坐标系的单相三电平PWM整流器研究

为了实现牵引传动系统网侧电流正弦化、高功率因数和开关器件承受低电压,一种单相电压型三电平 PWM 整流器被采用。论文在分析其工作原理的基础上,将三相整流器中使用的 DQ 坐标系引入单相整流器,并建立了该 PWM 整流器在 DQ 坐标系下的数学模型。探讨了一种适用于单相两电平和三电平 PWM 整流器的 DQ 坐标系下的预测电流控制方法,通过计算仿真验证了该算法的可行性。

内置式永磁同步电机的无位置传感器控制研究

为方便地提取内置式永磁同步电机的转子位置信息,介绍了一个基于d-q旋转坐标系的电机模型,结合矢量控制的方法来估算转子位置。系统通过检测三相定子电流,搭建了一个估测的正交同步参考坐标系,利用该坐标系上的扩展反电动势,提取出了准确、有效的转子位置信息。通过在Simulink中对该系统的仿真,对比实际位置角与估算角,验证了此方法的可行性。