风能接入电机气隙磁链定向矢量控制技术

风能是中国最具潜力的可再生能源之一,而影响风能转化应用的主要因素是风力发电机的控制方法及特性。针对风能转化应用过程中遇到的风力发电机控制方法难以实现对风能的有效捕获问题,提出一种基于气隙磁链定向的矢量控制技术,通过6s/2r矢量变换得到旋转坐标系下电机的数学模型;对气隙磁链定向矢量控制技术进行研究,设计电机电流电压混合磁链观测模型,实现对电机转矩与磁通的独立控制;以双Y移30°六相同步电机为例进行仿真分析。结果表明:所提技术在电机空载启动与突加负载时具有较好的稳态性能和动态性能,解决多相电机控制的非线性和耦合性,提高模型的通用性和快速性。

基于气隙磁链模型的大功率永磁同步电动机速度控制

大功率永磁同步电动机相比普通大功率电机,具有功率密度大、转矩脉动低等优良特性受到了高度重视。但是由于电流大气隙磁链极易发生畸变,因此保持气隙磁链的磁场恒定尤为重要。分析了永磁同步电动机气隙磁链形成的原理,建立了一种沿气隙磁链定向的永磁同步电动机数学模型,该模型实现了气隙磁链和电磁转矩的解耦。针对气隙磁链和电磁转矩分别设计了控制器。数值仿真表明,所设计的控制器在实现电机转速控制的同时,能够保持气隙磁链的恒定,有效地抑制了畸变,具有很好的工程应用前景。

采用气隙磁链定向控制的十二相同步电动机数学模型

通过对采用气隙磁链定向控制的十二相同步电动机的深入分析 ,分别得到了十二相同步电动机在abc坐标系、dq坐标系以及气隙磁链定向的MT坐标系的数学模型。本文建立的十二相同步电动机数学模型可用于该类调速系统运行性能的仿真研究。

凸极同步电动机气隙磁链定向控制的解耦性分析

考虑转子凸极效应，利用坐标变换法对同步电动机气隙合成磁链定向控制进行严格的数学分析和推导。结果表明，由于气隙不均匀，转子纵横轴磁路不对称，以气隙合成磁链矢量定向的旋转坐标系并不能使同步电动机的控制解耦。

基于磁链解耦的永磁电机改进型直接转矩控制

为解决传统直接转矩控制(DTC)中磁链观测器和控制拓扑固有的缺陷,这里提出一种基于磁链解耦的改进型DTC方案。针对传统DTC磁链观测器低速控制性能差及纯积分环节引入误差的问题,此处提出一种改进型磁链观测器,采用稳态量进行磁链观测,同时避免了积分环节,实现了全速域准确的磁链观测。为进一步提升DTC性能,此处结合最大电磁转矩输出要求给出了“气隙磁链线”的定义,并在此基础上提出了一种基于磁链解耦的DTC方案,实现了磁链与转矩的解耦控制。基于一台2 000r·min~(-1)/6 kW的永磁同步电机,对所提改进型DTC方案的有效性及优越性进行了充分的仿真与实验验证。

直驱型电励磁同步发电机新型磁链观测技术

考虑电励磁直驱风力发电系统的运行特点,基于电励磁同步发电机(EESG)电压模型的磁链观测器是较合适的磁链观测方案。本文采用改进型二阶广义积分器(Improved Second-Order Generalized Integrator,ISOGI)来代替电压模型中的纯积分器,能有效解决纯积分器存在的直流偏置、积分饱和等问题,从而得到的一种新型的基于ISOGI的磁链观测器。采用此磁链观测器可以得到气隙磁链的幅值和相位,从而可实现基于气隙磁链定向的EESG矢量控制系统。仿真和实验结果表明基于ISOGI磁链观测器是可行的,且此方案在风力发电系统要求的频率范围具有较好的稳态及动态性能。

基于定子磁链定向的电磁式同步电动机的矢量控制

简单介绍了电磁式同步电机矢量控制的原理和方法,对基于气隙磁链定向和定子磁链定向的矢量控制进行了理论分析,并对基于定子磁链定向的功率因数为1的控制策略,在matlab/simulink仿真环境中进行了建模,在系统空载起动,负载突变,带载三种情况下进行了仿真,仿真结果表明系统具有良好的动静态特性。

永磁辅助磁阻同步电机性能分析

为了准确分析永磁辅助磁阻同步电机的动态特性,针对永磁辅助磁阻同步电机本体,给出一种基于有限元建模分析方法。通过有限元建模分析得出其D-Q轴磁链、自感和互感等数据,利用这些有限元分析数据推导出永磁辅助磁阻同步电机的数学模型。在此基础上为了进一步提高永磁辅助磁阻同步电机的动态转矩响应,特别设计了具有电流反馈补偿的负载转矩观测器,并对其进行了研究和建模仿真。仿真结果表明,永磁辅助磁阻同步电机具有很好的动态性能。

永磁直驱风力发电机滑模变结构直接功率控制

对永磁直驱风力发电机变流器脉宽调制策略及机侧控制模式进行了分析。提出滑模变结构永磁直驱风力发电机直接功率控制,结合风能最大功率跟踪控制策略定叶尖速比法和机组恒定气隙磁链控制设计滑模变结构直接功率控制器,其机侧脉宽调制开关频率恒定、无需同步旋转坐标变换及机端电压相位信息,能有效减小机侧变流器容量且控制结构简单,动态性能优良。仿真研究验证了所提理论分析方法和控制策略的正确性和有效性。

基于功角闭环控制的电励磁同步电机矢量控制研究

在分析气隙磁链定向控制的电励磁同步电机矢量控制原理的基础上,提出了一种基于功角闭环控制的矢量控制策略.阐述了功角闭环控制策略的原理,包含功角闭环控制策略给同步电机矢量控制带来的影响以及功角观测模型的构建,并在稳态运行与负载突变2种条件下对控制系统进行了仿真实验.实验结果表明:基于功角闭环控制的矢量控制策略响应速度快、调节时间短.以此控制策略实现的电励磁同步电机按气隙磁链定向的矢量控制具有良好的静、动态运行特性.

矿用电励磁同步电机矢量控制系统研究

针对矿井提升机所用电励磁同步电机的高性能控制,研究了一种基于气隙磁链定向的电励磁同步电机变频调速系统。对所采用的基于气隙磁链定向矢量控制原理进行了阐述,在此基础上给出了电励磁同步电机变频调速控制系统,给出了气隙磁链观测器常用的3种数学模型,并进行了分析。设计了一套基于DSP和FPGA的电励磁同步电机控制系统。此系统能实现对电励磁同步电机的数字化、高性能、高可靠性控制。

电励磁凸极同步电动机矢量控制系统的研究

本文建立了基于气隙磁链定向的凸极同步电动机矢量控制系统,通过MATLAB仿真软件对该系统进行了仿真验证,仿真结果表明控制系统结构是正确的。

12相同步电动机模型与调速控制的仿真分析

对 1 2相电励磁同步电动机的数学模型进行了分析 ,结果表明 :在合理假设的基础上 ,四套绕组输入电流、输入电压以及磁链的 dq轴分量是相等的 ,即四套绕组对总的电磁转矩的贡献是相同的 .据此 ,提出了交交变频气隙磁链定向控制 1 2相同步电动机调速系统的控制策略 .在理论分析的基础上 ,编写了基于 MATLAB/ Simulink的交交变频气隙磁链定向控制 1 2相同步电动机调速系统的仿真程序 ,仿真结果验证了所建模型及控制策略的正确性 .

三相无轴承异步电机的解耦控制系统

为适应无轴承运行控制技术走向高速大功率领域的需要,对三相无轴承异步电机的控制模型、策略和系统进行研究和设计。经理论解析推导出激磁电感模型、基于转矩系统气隙磁链的可控磁悬浮力模型和不稳定单边磁拉力解析式,给出单边磁拉力前馈补偿方法,详细介绍四极转矩控制系统和二极磁悬浮控制系统的结构和控制原理;针对样机进行磁悬浮解耦控制系统的仿真分析和实验研究。仿真和实验结果表明,在加速起动过程和稳态运行状态中,都能实现可靠的悬浮运行。所给出的三相无轴承异步电机解耦控制模型、策略和系统是实用可行的。

一种三相无轴承异步电机解耦控制策略

针对三相无轴承异步电机这一多变量、非线性对象的强耦合问题,提出了一种基于逆系统方法的解耦控制策略。在转子磁场定向坐标系下分析了转矩系统的可逆性并求解逆系统,将其解耦成转速和转子磁链两个二阶子系统;对悬浮控制子系统采取负反馈控制,所需的气隙磁场利用转子磁链和定子电流辨识得到;最后对系统进行综合和仿真研究。仿真结果表明该控制方法具有良好的解耦控制性能,所给控制策略是可行的。

12相同步电动机模型与调速控制策略

对12相同步电动机的数学模型进行了分析,结果表明,在合理假设的基础上,4套绕组输入电流、电压以及磁链的d鄄q轴分量是相等的,即4套绕组对总的电磁转矩的贡献是相同的。进一步推导得到了气隙磁链定向控制12相同步电动机调速系统的气隙磁链观测器。在此基础上,提出了12相同步电动机调速系统的控制策略:将总的转矩电流均分为4份,每份将是单Y绕组的给定转矩电流,再根据三相同步电动机气隙磁链定向控制方法,得到相应的脉冲触发顺序,使负载电流跟踪给定值变化,完成调速控制要求。该理论分析将为进一步的系统实现提供重要的依据。

基于梯形波相电流控制的六相感应电机性能分析与实现

针对传统多相电机控制模式复杂性的特点,提出一种六相感应电机新颖的控制方式,即梯形波相电流控制。把定子绕组分为励磁绕组和转矩绕组,从而实现励磁磁场和转矩磁场的直接控制而不需要复杂的派克变换。对六相电机气隙磁动势、电磁转矩和磁势解耦参数k进行了理论分析和计算,并通过实验进行验证。理论分析和实验结果表明,控制策略是可行的,且还具有其它一些优势。

同步电动机矢量控制系统中新电压模型的研究

同步电动机矢量控制系统中的传统电压模型存在积分漂移和初始值不确定等难题,一些改进的电压模型不仅使系统变得比较复杂,还会带来一些不利因素。本文介绍了一种采用闭环双积分结构、具有锁相环功能的磁链观测方案,把它引进作为同步电动机气隙磁链的观测模型——新电压模型。新电压模型不仅解决了传统电压模型存在的两大难题,还具有结构简单、易于实现等特点,并具有同步电动机的初始定位功能。对此,仿真结果给出了验证。

12相交-交变频同步电动机矢量控制策略

通过对采用气隙磁链定向控制的12相交-交变频同步电动机的深入分析,提出了12相交-交变频器和12相同步电动机气隙磁链定向控制的策略。在此基础上,得到了12相同步电动机在d q坐标系以及气隙磁链定向的M T坐标系的数学模型。通过对1台小功率的12相同步电动机进行仿真和实验研究,验证了该控制策略的可行性和正确性。

十二相交-交变频同步电动机矢量控制策略

通过对采用气隙磁链定向控制的十二相交-交变频同步电动机的分析,提出了十二相交-交变频器和十二相同步电动机气隙磁链定向控制的策略。在此基础上,得到了十二相同步电动机在d-q坐标系以及气隙磁链定向的M-T坐标系的数学模型。通过对一台小功率的十二相同步电动机进行仿真和实验研究,验证了该控制策略的可行性和正确性。