基于抗频率偏移电感辨识的并网逆变器模型预测控制

电感参数对实现并网逆变器高精度模型预测控制至关重要,而传统电感辨识方法易受到电网频率偏移的影响,且在有功功率为零时无法使用。为提高模型预测控制中电感参数的频率鲁棒性,提出了一种基于模型参考自适应的电感在线辨识方法。首先,设计了一种二阶滑模观测器观测电网电压。其次,在不补偿低通滤波器造成观测电压幅值和相位偏差的情况下,令实际电网电压也产生相同的幅值和相位偏差,而后利用二者之间的误差与电感误差的关系建立电感辨识模型,从而克服了电网频率偏移对电感辨识结果的影响,且在有功功率为零时也可实现电感辨识。最后,将辨识出的电感参数代入模型预测控制算法,即可实现对逆变器更准确地控制。实验研究验证了所提电感辨识方法的有效性和准确性。

基于电感辨识的电流解耦算法在内置式永磁同步电机弱磁控制中的应用

电流耦合效应在内置式永磁同步电机的弱磁高速运行中尤为突出,造成了较大的电流跟踪误差,导致转矩输出性能变坏。提出基于电感辨识的电流解耦算法,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对电感参数进行在线辨识,并将辨识的结果应用到基于电压前馈补偿的电流解耦算法中,既实现了电流的完全解耦,也提高了系统对电感参数变化的鲁棒性。仿真和实验结果表明,所提算法在弱磁区能够获得较好的电流控制效果,使实际电流能快速准确地跟踪给定电流,提高了转矩输出能力,增强了系统的动态性能。

基于电感辨识的内置式永磁同步电机电流模型预测控制

为了开发内置式永磁同步电机的电流模型预测控制算法,针对被控对象模型的非线性特点在控制器的设计过程中通过扩张转速相关状态的方式获得线性的预测模型,将d-q坐标系下的定子电压和电流的二次不等式形式的约束用一系列的线性不等式来近似以简化预测算法的复杂性,由此把该模型预测控制问题转化为线性约束系统的多参数二次规划问题,通过离线求解获得全部最优控制状态反馈规律,解决了传统模型预测控制算法在线计算量大的问题。同时考虑到参数的时变特性,采用带遗忘因子的递推最小二乘法对交直轴电感参数进行在线辨识,将辨识结果用于扩张状态的参数和目标控制电压的计算中,提高了该电流控制器的鲁棒性。

考虑磁路饱和的IPMSM电感辨识算法及变参数MTPA控制策略

内置式永磁同步电机(IPMSM)d、q轴电感会随着磁路饱和程度的不同而发生改变,这会降低最大转矩电流比(MTPA)控制的有效性。考虑到定子电流引起的磁路饱和及交叉饱和效应的影响,提出了相应的d、q轴电感辨识算法和变参数MTPA控制策略。采用基于旋转高频电压注入的d、q轴电感辨识算法可在其他电机参数未知的前提下得到不同负载条件下的d、q轴电感;变参数MTPA控制策略能够充分利用标幺值化处理的优势,在转矩-最优电流控制表不变的基础上,只需根据实际d、q轴电感更新电流基值和转矩基值便可克服电感变化带来的不利影响,并实现一定转矩条件下的最佳MTPA控制。最后在电机控制实验平台上通过实验对提出的电感辨识算法和变参数MTPA控制策略的可行性和有效性进行了验证。

考虑逆变器非线性永磁同步电机高频注入电感辨识方法

针对永磁同步电机(PMSM)传统的电感辨识方法受逆变器非线性影响的问题,该文提出一种考虑逆变器非线性影响的高频注入电感参数辨识方法。该方法在两相静止坐标系下注入高频旋转方波电压,并提出一种可抑制逆变器非线性的信号构造方法,采用该构造方法对两相静止坐标系下高频响应电流差值进行构造,得到永磁同步电机dq轴电感参数辨识信号。根据误差分析给出高频注入信号的选取方法。基于1.5kW内置式永磁同步电机(IPMSM)的实验结果表明,所研究方法能实现考虑饱和的电感参数辨识,具有收敛速度快、能够有效抑制逆变器非线性的影响、易于工程实现的优点。

基于旋转注入的同步磁阻电机电感辨识方案

同步磁阻电机(SynRM)运行中电感随电流变化较大,若对其线性化将产生很大的误差,有必要先进行电感辨识。由于电机转子结构的凸极性较大,电流中易产生较大的谐波分量会影响辨识的精度。针对谐波分量导致的误差问题,本文通过旋转电压注入法,提出一种基于定向旋转变换的信号幅值解调方案,该方案无需使用滤波器,避免了滤波器导致辨识结果失真的问题。同时,采用递推离散傅里叶变换(DFT)算法计算静止轴系中的电流正负序分量幅值,该算法运算量小,易于数字实现。最后在5.5kW SynRM实验平台上进行实验,结果证明本文所提方案具有较高的检测精度。

基于最小二乘法的永磁同步电机电感辨识研究

内置式永磁同步电机(PMSM)的电感会随着磁路的饱和程度加深而减小,导致电机控制系统中,不同运行状态下,电感参数会发生变化,因此准确辨识电感参数对电机的控制性能影响很大。针对这一问题,提出了利用PMSM瞬态电压方程建立基于带遗忘因子的最小二乘法的电感辨识方法。搭建了仿真模型,分析了在转速、转矩发生变化时该辨识方法的辨识结果,并在基于dSPACE的试验平台上试验验证了该辨识方法。通过对比仿真和试验的结果,证明该方法在内置式PMSM控制中具有良好的实时性和有效性。

单稳态永磁操动机构驱动线圈等效电感辨识方法研究

永磁真空断路器运动过程中,驱动线圈电感具有非线性变化特点,给永磁真空断路器智能控制带来困难。在Maxwell上搭建实际单稳态永磁真空断路器操动机构的电磁模型,利用有限元法计算机构在分、合闸过程中线圈电流、电容电压等参数的变化情况并作分析;在Matlab上分别应用磁链电流法与微分方程法对分、合闸过程中线圈等效电感进行辨识;比较两种方法的辨识结果,验证两种方法在实现线圈等效电感辨识上的可行性与可靠性,为进一步的单稳态永磁真空断路器的智能控制研究打下基础。

基于双脉冲高频方波电压注入的永磁同步电机快速电感辨识方法

针对永磁同步电机(PMSM)电感参数辨识方法收敛速度慢、算法鲁棒性差等问题,本文提出一种基于双脉冲高频方波电压注入策略的在线电感辨识方法。该方法首先建立永磁同步电机电感各向异性数学模型,然后在估计d和估计q轴上依次注入两对高频方波电压脉冲,计算估计d、q轴上电流增量,通过少量计算即可在线辨识d、q轴电感。同时还可以根据电流响应估计转子位置,并利用估计位置误差,进一步获得交叉饱和电感。实验结果表明,所提方法可在4个脉冲宽度调制(PWM)周期内完成一次d、q轴电感和交叉饱和电感测量,收敛速度快、精度高、通用性强、计算量小、易于工程实现。

实时电感辨识的模型预测并网逆变器控制方法

电能质量是光伏系统的重要性能指标,而逆变器的控制对其起着决定性作用。传统模型预测控制下的并网逆变器省去了脉冲宽度调制环节,一定程度上加快了系统动态响应速度,但前提是运行在精确的模型参数值下,当逆变电路的电感值受电压、电流的影响改变而导致模型失准时,其控制效果也会下降。针对该问题,提出一种实时电感辨识的模型预测控制方法,分析了电感模型与实际不匹配对预测电流误差的影响,并建立基于实际电流、电压采样值的电感辨识模型,同时加入延时补偿与参考值校正环节以保证电流预测值的准确性与输出开关状态的正确性。仿真与实验证明了改进方法能够对电感值进行实时准确跟踪,并有效降低了模型参数不匹配下的电流畸变率。

IPMSM动态电感辨识方法及转子位置估计误差补偿策略

在低速和零速条件下,通常采用旋转高频电压注入法来实现对内置式永磁同步电动机(IPMSM)的无传感器控制。然而d、q轴磁路之间交叉饱和效应的存在,会给IPMSM无传感器控制系统带来转子位置估计误差,并且该误差与d、q轴动态电感以及交叉饱和动态电感有关。为了克服磁路饱和与交叉饱和效应对动态电感及转子位置估计的影响,该文提出相应的分步动态电感辨识方法和转子位置估计误差补偿策略。在采用d轴高频电压注入法离线获得电感比例系数的基础上,将基于旋转高频电压注入的动态电感辨识算法应用于IPMSM无传感器控制中,可在线实现不同工作点处动态电感的辨识以及转子位置估计误差的计算与补偿。最后通过实验对该文提出的动态电感辨识方法和转子位置估计误差补偿策略的可行性和有效性进行了验证。

基于滤波电感辨识及延时补偿的并网逆变器模型预测控制

针对三相并网逆变器采用传统模型预测控制时,因模型失配造成输出电流畸变率大、谐波含量高、并网效率低的问题,文章提出了一种基于滤波电感辨识及延时补偿的模型预测控制方案,将在线辨识的滤波电感和延时补偿的电压电流应用到三相并网逆变器模型预测控制系统中,并在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真,仿真结果表明:基于滤波电感在线辨识及延时补偿的模型预测控制具有很好的动、静态特性,输出电流正弦度好、谐波含量少,验证了方案的可行性和正确性.

同步磁阻电动机新型位置估计与电感参数辨识

针对同步磁阻电动机电流导数和基本脉宽调制励磁(FPE)的方法数据处理量大的问题,研究了当前广泛使用的主流无传感器估计技术,从而提出了一种改进的估计方法并将其应用在同步磁阻电机的控制系统中。所提方法在每个脉宽调制(PWM)周期内仅需对两个有功电压矢量和一个零电压矢量作用下的单相电流进行采样、求导并计算,相比于传统方法中需要对两个有功电压矢量和两个零电压矢量作用下的三相电流进行采样、求导并计算而言,该创新估计算法不仅可以节约硬件成本,同时也大大降低了数据处理量。并且创新的估计算法在不降低精度和增加算法复杂程度的基础上,同时对电感参数实现精准辨识,使得该估计算法辨识的参数变多。使用仿真平台对同步磁阻电动机无传感器控制系统进行了仿真搭建。最后搭建了系统相应的硬件实验平台,通过实验验证了所提估计算法的优越性。

车用内置式永磁同步电机电感参数辨识方法

设计了一种用于电感参数辨识的高频响应电流处理方法,辨识出了电机的直、交轴电感参数,并且分析推导了逆变器非线性因素对电感参数辨识精度的影响。通过对响应电流进行两个延时滤波和两个同步轴滤波分析,剔除了基波和其他高频杂波,精确地得到高频电流的正、负相序幅值,辨识出了直、交轴电感参数。该在线参数辨识方法不仅在电机静止时能进行辨识,而且在电机正常运行的各个负载和速度下也能辨识出电感。电机实验结果表明,在不同负载和转速下的直、交轴电感辨识结果准确度较高,有助于电机驱动系统性能的改进。

电感在线辨识的网侧变换器预测直接功率控制

以双馈风力发电系统网侧变换器为研究对象,将预测控制、直接功率控制和空间矢量脉宽调制技术相结合,提出一种无差拍预测直接功率控制(SVM P-DPC)策略。预测算法模型对滤波电感参数很敏感,采用一种简单有效的电感参数在线辨识方法,将辨识电感用于预测模型计算,防止当预测模型电感和实际电感参数不匹配时可能出现的预测误差和系统不稳定问题,提高了预测精度。算法具有良好的静态和动态特性。与基于滞环控制的直接功率控制相比,具有开关频率恒定、输出电流正弦度好,谐波含量低等优点。搭建了双馈风力发电系统试验平台,对提出的SVM P-DPC方案和基于滞环控制的直接功率控制方案进行对比试验。试验结果验证了SVM P-DPC策略的可行性和正确性。

改进的直流静止测试法辨识永磁同步电机电感

分析了传统的直流静止测试法,利用电压积分法和测试电流信号注入法辨识原理,在原有的直流静止测试法基础上,提出一种改进的直流静止测试法辨识电感参数。通过PWM控制技术在电机端叠加施加直流电压和小幅值正弦交流电压,分离出电机在小正弦电压下的电气响应,在电机静止稳定状态下通过电压电流积分完成电感参数辨识。该方法辨识系统简单,并可以实现转子自动定位。仿真实验结果证明该方法的可行性,并提高了辨识精度。

三相并网逆变器电感在线辨识控制

针对三相并网逆变器采用无差拍电流预测控制时对滤波电感参数比较敏感的特点,提出一种电感在线辨识的电流预测控制方案。采用电网电压定向的矢量控制策略,将电网电压合成矢量定在d-q旋转坐标系d轴上,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率,实现了d轴和q轴电流的解耦控制。同时,将在线辩识的电感应用于三相并网逆变器无差拍电流预测控制系统。对有电感在线辨识控制策略进行实验。实验结果表明:电感在线辨识控制策略在静态和动态过程中能够准确地辨识电感的大小,从而验证方案的可行性和正确性。

基于神经网络算法的电感参数辨识在弱磁控制中的研究

准确的数学模型和电机参数是内置式永磁同步电机调速系统高性能控制的基础,其中电感参数对电机的稳态和动态运行性能影响较大。由于电机d、q轴电感会随着磁路饱和程度的不同而发生改变,进而会降低其弱磁控制的有效性。考虑到定子电流引起的磁路饱和及交叉饱和效应的影响,基于模型参考自适应的理论基础,论文提出了加入神经网络算法对d、q轴电感进行辨识的算法,并将辨识结果应用到电机弱磁控制中,进而提高参数辨识的鲁棒性。仿真结果验证了该算法的有效性,在不影响电机系统正常运行的同时,实现电感参数的快速辨识,且具有较好的辨识精度。

基于高频信号注入的内置式永磁同步电机电感参数辨识

为了提高内置式永磁同步电机在低速和零速运行时的电感参数的辨识精度,建立了考虑到磁路饱和与交叉耦合影响的内置式永磁同步电机模型,在其他参数未知的情况下,采用注入高频电压信号的算法,通过对纯延时滤波器提取出的高频响应电流进行分析,得到交直轴电感值。仿真结果验证了该电感参数辨识方法的有效性,同时提高了系统对电感参数变化的鲁棒性。

永磁同步电机静止状态下电感参数辨识

为了在静止状态下能更加简单有效地辨识永磁同步电机交-直轴电感,本文提出了三种实用的实验法。带直流偏置的交流注入法在频域内运用傅里叶变换对电感求解;指数回归分析法在时域内对电流响应进行指数拟合,能够较好地考虑到磁饱和效应;线性回归分析法在时域内对电流响应进行线性拟合,克服了指数回归法中电感辨识对电阻值的依赖。在基于TMS320F28062芯片的永磁同步电机调速平台上进行了实验,并对三种方法的辨识结果进行了对比和分析,实验结果说明了以上方法的有效性。