可控漏磁反凸极永磁电机的最优电流控制

针对可控漏磁反凸极永磁同步电机在传统电流控制策略中存在电枢电流大、效率低及控制精度低等缺点,提出了一种考虑电机在运行过程中参数变化的最优电流控制策略。首先,分析新型电机的反凸极和可控漏磁特性,考虑电机电感与磁通的变化引入反凸极比和漏磁率系数,构建新型电机结构模型;其次,对传统的最大转矩电流比控制进行重建,得到最优电流组合,进一步提高电机的控制精度,降低电机的铜耗;最后通过对电机的仿真和实验。结果表明,相比于传统的控制策略,所提方法铜耗降低了约5%,电枢电流降低了0.6 A,提高了电机的效率。

基于非线性拟合单位电流最优输出功率的永磁同步电机位置估计误差补偿策略

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)参数变化影响转子位置估计精度问题,提出了一种基于单位电流最优功率输出的位置估计误差非线性补偿策略。首先,分析了电机参数误差特别是电感误差对位置估计精度的影响,建立了位置估计误差与单位电流输出功率的关联模型,推导出电感误差与最优输出功率的关系模型。然后,结合功率模型构建了基于多项式的电感误差非线性模型,利用少量测试点拟合该多项式模型,即可辨识电感误差用于准确补偿位置估计误差。所提方法实现简单,不依赖电机参数,能有效克服噪声干扰。最后,仿真与实验结果验证了提出补偿策略的有效性。

基于励磁电流补偿与混合移相调制的高频DAB变换器全范围ZVS运行策略

随着宽禁带功率半导体器件的广泛使用,更高开关频率的双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器带来了更大的开关损耗,对于软开关技术提出更高要求。为了进一步拓展零电压开通(zero-voltage switching,ZVS)范围,文中对ZVS精确模型和传统电感电流全局最优条件方法进行分析,提出一种结合励磁电流运行的移相调制策略,该策略可实现DAB变换器全功率范围内所有开关管的ZVS运行(8-ZVS运行)。在考虑开关管非线性特性和死区时间限制基础上得到更精确的ZVS模型,并推导引入励磁电流的ZVS模型。此外,所提出的控制方案具有无缝模式转换的特点,电感电流的有效值也可以达到准最佳状态。最后,搭建6kW/150kHz的高频DAB变换器样机以验证模型有效性。实验结果表明,该控制算法可以在任意模式和工况下实现8-ZVS运行,从而提升系统在轻载和中载工况下运行效率。

基于多目标优化的高频DAB变换器混合多重移相控制策略

随着双有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器开关频率的提升,半导体器件的开关损耗占比越来越大,基于回流功率、电感电流峰值或有效值的单目标效率优化策略的优势逐渐丧失。为提升DAB变换器的高频工况运行效率,文中对DAB最优模态与优化目标进行定量分析与选择,提出一种可同时实现电感电流有效值准最优、宽范围软开通的移相策略,在该策略下轻重载工况所有开关管均可实现软开通,中载仅有两个开关管丢失软开通。为保证软开通的有效实现,根据电荷交换和死区时长两个条件推导实现软开通所需电流的统一表达式。再者,将软开通谐振过程线性化处理,所得简化表达式可与本文移相模态相结合,可实现任意开关管在任意模态下的软开通。最后,搭建6.6 k W/150 k Hz的碳化硅实验平台进行验证。实验结果表明,所研究的多目标优化策略可同时减小开通损耗与导通损耗,有效提升DAB变换器在高频工况下的运行效率。

车用电机定子电流新型优化控制方法

为了实现交直轴电流最优匹配控制,提出了一种基于深度确定性策略梯度的车用电机定子电流优化控制方法。在不对交直轴耦合项电压进行补偿解耦的情况下实现IPMSM交直轴电流的最优匹配控制。实验分析表明基于DDPG的定子电流优化控制方法在优化交直轴电流匹配和最大转矩电流比控制方面优势显著。相比较传统的前馈补偿解耦(FFCDC)方法实现MTPA控制,同等定子电流产生转矩输出平均高出最高14%,实验验证进一步证明了DDPG具有优化交直轴电流最佳匹配和产生最大转矩输出的能力,验证了该方法的有效性。

基于SMC和最优电流矢量的无刷直流电机矢量控制

传统无刷直流电机运行时存在启动抖动明显、转矩脉动大等问题,为解决这些问题,提出采用SVPWM空间矢量脉宽调制策略,运用滑模控制替代转速环PI控制,同时在q轴电流环注入最优电流矢量控制方案。通过搭建仿真模型及仿真结果分析可知,相对传统控制策略能够有效降低启动超调、抑制换相转矩脉动和提高动态响应能力。

基于超扭曲滑模控制和最优电流矢量的无刷电机矢量控制

传统无刷直流电机运行时转速环易受内外参数变化的影响,存在换相转矩脉动大等问题。为解决这些问题,使用SVPWM空间矢量脉宽调制替代PWM调制,并提出转速环采用快速超扭曲滑模控制替代转PI控制、同时在q轴电流注入最优电流矢量的控制方案。通过搭建仿真模型及仿真结果分析可知,相对传统控制策略,此法能够有效降低启动超调、提高动态响应能力、抑制换相转矩脉动。

考虑多端子直流输电系统的最优电流分配方法

为优化多端子直流输电系统的电流分配,提高传输效率和系统稳定性,提出一种基于粒子群算法的多端子直流输电系统最优电流分配方法,并建立相应的电流分配模型。采用粒子群算法来求解电流分配问题,通过迭代更新粒子的位置和速度,寻找最优解。设计一个10节点的多端子直流输电系统作为实验场景,利用粒子群算法进行求解,得到电流分配方案。实验结果表明,该方法能够有效优化电流分配,降低总功率损耗,提高电流分配效率,在多端子直流输电系统中具有极大的应用潜力。

永磁容错电机最优电流直接控制策略

为提高电机驱动系统的可靠性,利用相量法对多相故障态的转矩脉动进行分析,得到综合脉动转矩相量的幅值及其变化规律。根据功率守恒原则,提出最优电流直接控制策略。该算法保证电机的绕组或功率管发生一相、两相及三相故障时,包括短路、断路及其组合故障,系统可分别输出100%、80%及60%的额定功率,转速不变,转矩脉动最小化输出,进而实现高输出性能的强容错控制。通过一套750 W六相十极永磁容错电机及其控制系统的多相故障态试验,证明了最优电流直接控制策略的正确性及可行性。

基于双重移相控制的双有源DC-DC变换器的最优电流控制

针对双有源dc-dc变换器采用传统单移相控制时存在环流功率以及电压不匹配时电流应力过大的缺点,双重移相控制备受青睐。本文首先分析了双重移相控制的所有模态、并以其中一种模态为例分析了双重移相控制的工作原理,分别分析推导得出单移相和双重移相控制方式下双有源dc-dc变换器的传输功率和电流应力。在此基础上,分析推导了双重移相控制所有模态下电流应力最小的条件以及最优电流控制原理和实现方案,使双有源dc-dc变换器工作在电流应力最小状态,提高了效率。最后通过实验验证了最优电流控制正确性和优越性。

基于最优电流矢量的无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法

由于逆变器母线电压、绕组电感及电势因素的影响,无刷直流电机的换相转矩脉动严重影响其在高精度场合的应用。为此,提出一种基于最优电流矢量的无刷直流电机驱动方法。首先,在两相静止坐标系下分析方波驱动方式的换相过程,并从矢量的角度给出电机高速、低速换相转矩脉动的产生原因;然后,推导出最优电流矢量表达式,该矢量可同时满足瞬时功率恒定和电流矢量幅值最小。该方法将电流矢量作为控制对象,通过保证电流矢量的幅值和角度等于给定量,实现电机的无换相转矩脉动运行。与方波驱动方法相比,该方法不区分正常导通区间和换相区间,简化了调制方式,提高了控制方法的可靠性。通过实验验证了所提驱动方法的可行性和有效性。

基于直流侧储能电感电流最优给定的三相电流源型逆变器控制策略

传统三相电流源型逆变器在空间矢量调制过程中,直流侧储能电感电流在一个载波周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先对传统三相电流源型逆变器直流侧拓扑做出改进,深入分析调制过程中电流源型逆变器的三种工作模式,提出任意工作条件下储能电感电流最优给定值的计算方法,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。然后,建立两相旋转坐标系下三相电流源型逆变器的交流侧数学模型,据此设计电压内环与电流外环闭环控制系统。仿真和实验结果表明,直流储能电感的最优给定电流能够满足交流侧的电流需求且电流可以维持在限定值附近,同时逆变器负载电流能够精确跟随给定,系统具有良好的稳态和动态性能,证明了所提调制及控制策略的可行性与正确性。

基于自适应模糊PI的PMSM定子电流最优控制

根据永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,简称PMSM)的数学模型和转子磁场定向控制策略,建立了采用定子电流最优控制的PMSM驱动系统。利用模糊控制构建自适应模糊PI控制器,实现转速和电流双闭环控制,提高了系统的动态和稳态性能。为使电动机在整个运行速度范围内能输出最大功率,采用交轴电流参考由模糊PI环节给出,直轴电流参考分段,即恒转矩、弱磁扩速及恒功率段,计算给出定子电流最优算法。实验结果表明,基于模糊PI控制的系统模型具有动态响应快、稳态精度高及抗干扰能力强等优点。

电流谐波最优PWM开关角计算及数字实现

介绍了三电平变频器在低开关频率运行下的电流谐波最优PWM(CHOPWM)方法,对其基本原理及开关角的求解进行了深入分析和研究。对三电平变频器输出电压、电流进行傅里叶级数分析,求出电流畸变率的表达式;令电流总畸变率作为目标函数,令电压基波幅值等于参考电压幅值作为非线性约束条件,进而利用MATLAB优化工具箱中的ga函数和fmincon函数求解出CHOPWM开关角。用MATLAB软件搭建了仿真模型,对开关频率为250Hz时的开关角求解结果进行仿真验证。对基于TMS320F2812的CHOPWM数字实现进行分析。最后,通过实验验证了开关角求解方法的有效性。

基于扩展卡尔曼滤波器的参考模型逆线性二次型最优电流控制

提出了简化的参考模型逆线性二次型(MR-ILQ)最优电流控制。为了解决MR-ILQ最优电流控制存在的电机低速运行不平稳、运行噪声大等问题,设计了扩展卡尔曼滤波器(EKF),构成基于EKF的MRILQ最优电流控制器。针对EKF拥有适于克服电机模型的不确定性和非线性、估计性能优越、抗噪能力强等优点,将其与MR-ILQ最优电流控制器相结合,所构成的新控制器兼有两种算法的优点。研究结果表明,基于EKF的MR-ILQ最优电流控制器能够有效地解决电机低速运行不平稳、运行噪声大等问题,同时也具有较强的鲁棒稳定性和跟踪性能,保证了电机的平稳运行,工业实用价值高。

变频软开关及优化负电流的四相交错耦合双向DC-DC变换器

针对单相半桥双向DC-DC进行了Buck模式下的模态分析和谐振过程分析;讨论了实现变频软开关的控制策略;探讨了单相半桥双向DC-DC的Buck模式下高压侧和低压侧在不同情况的软开关以及最优负电流控制;提出了一种结合耦合电感的优化负电流变频控制的四相交错软开关的双向DC-DC变换器。实验结果表明,较定频控制而言,新的变频以及优化负电流控制策略大大提高了变换器效率,改善了电感电流纹波。

一种基于最优电流控制适应多变环境条件的光伏系统MPPT策略研究

在时变环境参数与运行电流之间确定了一种精确的非线性函数关系,从而在时变环境条件下基于模型参数优化实现了一种新型的最大功率跟踪控制策略。该控制方法在任意光照及温度条件下直接以最大功率点对应的运行电压或电流为控制目标来实现最大功率跟踪控制;基于所确定的非线性关系发现了最大功率点运行电流对光照在较大的区域内具有较强的相关性。仿真实验证明该控制策略能够实时精确地跟踪最大功率点功率,即使在低辐照度条件下同样表现出良好的精确性及无振动性。

中压直流换流站最优电流控制算法研究

在中压直流换流站双闭环控制的电流内环层面,适当的控制策略有助于换流站在电压调节和紧急功率支援等方面发挥作用。以换流站数学模型为基础,首先回顾了传统PI电流控制方式的特点。然后基于极小值原理推导了最优电流控制条件。进一步,分析了将这些条件直接用于实时控制时所遇到的困难并给出了解决方案,由此得到了满足实时运算要求的滑模最优电流控制算法,该算法可以提升电流控制的响应速率及系统的动态稳定性。最后将该算法与传统电流控制算法进行了动态模型对比仿真,得到了预期的结果。

同步磁阻电机最优电流角控制

对于同步磁阻电机在运行过程中受到磁路饱和与电压极限的影响,本文提出了最优电流角控制策略。采用Ansoft软件对电机内部磁场进行有限元仿真,对dq轴电感的耦合与饱和现象进行拟合,并利用拟合结果得到最优电流角随负载转矩变化的轨迹,以实现同步磁阻电机最大转矩电流比(MTPA)控制;同时考虑电压、电流极限对电机运行的影响,使电机在高速运行时可以实现空载到满载的稳定运行。通过建立考虑磁路饱和的同步磁阻电机数学模型进行仿真验证,而实验结果也说明了该方案的可行性与有效性。

电枢绕组结构对PMSM最优驱动电流的影响

最优驱动电流可以减小永磁同步电机的转矩脉动和功率损耗。本文提出了计算带有表贴式磁钢转子的三相永磁同步电机的最优驱动电流的分析模型,并且对带和不带中线的电机进行了分析。所进行的分析表明,当绕组的反电势包含三重序列的谐波时,中性线对最优驱动电流的生成有明显的影响。采用中线时,最优驱动电流能够更有效地减小损耗和转矩脉动。本文利用两个典型的电机介绍了最优电流的影响,并且比较了这种驱动模式与传统的正弦驱动模式和BLDC驱动模式的的差别。所展示出的最优驱动模型对伺服控制这类高性能电机的运用具有积极的意义。