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。

五相感应电机变采样周期模型预测控制策略

针对无调制模块的模型预测控制器MPC(model predictive controller)存在的谐波含量高问题,提出1种新型基于模型的变采样周期MPC策略,并将其应用于五相感应电机驱动系统。分析了MPC对时间固定离散化所带来的问题,而引入调制或调制替代来解决此问题将使控制系统复杂度增加,故遵循更简单、自然的思路,基于追击算法来改变采样间隔,结合MPC确定最优控制动作和实施时间,实现变采样周期MPC方案。利用五相感应电机驱动系统开展实验,实验结果验证了新型变采样周期MPC优良的参考跟踪和电流谐波性能。

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。

多相感应电机的电子变极技术

传统感应电机构成的交流传动系统恒功率运行区间是有限的,为了使交流传动系统具有宽广的恒功率调速运行范围,在多对极多相系统变换理论的基础上,提出通过多相电机的电子变极实现宽范围恒功率调速。利用多相电机具有多个控制自由度的特点,通过多相电机转差频率控制产生不同平面的谐波电流,使电机在不同极对数的旋转磁场下运行,实现了在不停电情况下的电子变极。给出了9相感应电机3对极和9对极的变极实验,实验结果表明多相电机能够在不停电的情况下实现变极,从而可有效地拓宽恒功率调速运行范围。

基于矢量控制的多相感应电机电子变极调速技术

为了拓宽交流传动系统的恒功率调速运行范围,在研究多相系统变换理论和多相电机矢量控制的基础上,提出了一种基于转子磁场定向矢量控制的多相感应电机电子变极调速方法。该方法不需要额外增加电机的容量或电流,通过转子磁场定向矢量控制产生不同平面的谐波电流,驱动电机旋转,从而控制电机实现了在不停电情况下的电子变极,而且变极过程平滑,无大的转矩波动。本文以九相感应电机为例,对提出的方法进行实验验证,给出了其在转子磁场定向矢量控制下的3对极和9对极之间相互电子变极的实验结果。实验结果表明,所提出的方法能够在不停电的情况下实现电子变极调速,有效地提高了电机恒功率调速运行范围。

多相感应电机指数响应电子变极方法研究

为了拓宽多相交流传动系统的调速范围,在多相系统变换理论和多相电机矢量控制的基础上,提出了一种基于指数响应的多相感应电机电子变极调速方法。该方法通过转子磁场定向矢量控制产生不同极对数的谐波电流来驱动电机旋转,不同极对数的转矩电流按照指数曲线进行切换,从而控制电机实现了在不停电情况下的电子变极,解决了变极过程中转矩和速度波动大的问题。该文以五相感应电机为例,对提出的变极方法进行实验验证,给出了其在转子磁场定向矢量控制下的1对极和2对极之间相互电子变极的实验结果,实验结果表明所提出的方法能够在不停电的情况下实现平滑的电子变极调速,使转矩和转速波动减弱。

多相感应电机电子变极电流控制策略

针对多相感应电机斜坡响应电子变极过程中,电机转速跌落和转矩波动较大的问题,采用了基于滑模变结构电流控制的多相感应电机电子变极方法。文中对PI和滑模变结构控制两种电流控制策略进行了比较分析,在多相感应电机矢量控制基础上,用滑模变结构电流控制器替代传统的PI控制器分别控制d轴和q轴电流,解决了电子变极过程中PI电流控制跟踪电流斜坡输入存在的滞后性问题。并以五相感应电机为例,对提出的方法进行验证,实验结果表明提出的方法能有效改善多相感应电机电子变极过程中的转矩和转速波动。

新型电子变极式五相永磁电机的优化设计

新型永磁电机被广泛应用于日常生产生活的很多领域。对永磁电机各方面功能和性能进行针对性优化和完善,是提升电机质量和应用程度的必要条件。就目前应用情况而言,变极式五相永磁电机是比较常见的一种电机类型,具有较强的转矩密度、功率密度以及容错能力,性能优势十分突出。对变极式五相永磁电机的优化设计需要从多个环节和技术层面方面进行系统分析,再在此基础上完善相关设计。

基于准比例谐振控制器的5相感应电机电子变极研究

针对采用传统比例积分(PI)电流控制器的5相感应电机(FIM)电子变极过程中存在转矩、转速动态响应慢和波动大的问题,设计了一种准比例谐振电流控制器(QPR)控制FIM电子变极。设计的QPR控制器在传统比例谐振控制的基础上进行了阻尼项修正,实现了电流的无静差跟踪。加入相应的谐波抑制算法以改善电机变极切换过程中的抖动问题,同时在变极前后获得了更好的稳态性能。采用变参数化设计QPR控制器实现了谐振频率点随电机转速的自适应变化。使用预修正Tustin变换的离散化方法,保证了QPR控制的稳定性和谐振频率的无偏差。随着电机运行平面的改变切换谐振频率,实现了电子变极前后的两段式精确控制。实验结果表明:所提方法有效提高了FIM电子变极过程中的转矩和转速动态响应性能并减小了其波动。

新型电子变极式五相永磁电机的优化设计

针对变极效应可以拓宽牵引电机的速度运行范围,结合多相电机的特点,研究了一种新型电子变极式五相表贴式永磁电机。它的特点是在电机运行时通过控制注入的基波和三次谐波电流,改变极性(p和3p),实现在电机不关停的情况下达到电子变极的效果,拓宽电机恒功率运行范围。基于绕组函数理论,研究了该新型电机的分数槽集中绕组的槽/极数组合的选取;对表贴式双极性永磁转子的结构进行了设计。利用有限元方法对电机性能进行分析,验证了该设计的有效性。

试论基于矢量控制的多相感应电机电子变极调速技术

文章以矢量控制技术为切入点,研究基于转子磁场定向矢量控制技术,实现多相感应电机电子变极调速功能的技术方案,通过该技术方案的实施,能够满足电子变极调速的需求,值得引起重视。

基于DSP控制的多相交流电机变频调速系统

多相电机调速系统可以将传统三相电机的控制方法和极相调制模式结合起来,使电机转矩/转速范围得到扩展。为此,以9绕组极相调制感应电机为对象,建立了其数学模型,研究了其极相变换控制。以TMS320LF2407A为处理器,用XC95288XL扩展PWM信号通道,构建了极相调制感应电机控制系统,实验结果验证了该系统。

Exponential response electrical pole-changing method for a five-phase induction machine with a current sliding mode control strategy

Electrical pole-changing technology leads to torque ripple and speed fluctuation despite broadening the constant power speed range of the multiphase induction machine （IM） system. To reduce the torque ripple and speed fluctuation of the machine, we investigate an exponential response electrical pole-changing method for five-phase IM with a current sliding-mode control strategy. This control strategy employs the dual-plane （dr-q1 and d2-q2） vector control method, which allows the IM to operate under different pole modes. Current sliding-mode controllers are applied instead of conventional proportional integral （PI） controllers to adjust the current vectors, and exponential current response achieves a smooth transition between the d1-q1 and d2-q2 planes. Compared with the step response pole-changing with PI control method, the proposed pole-changing method greatly reduces the torque ripple and speed fluctuation of the IM during the pole-changing process. Experimental results verify the ex- ceptional performance of the proposed electrical pole-changing strategy.