永磁同步电机交直轴电流解耦控制方法综述

该文归纳整理永磁同步电机交直轴电流解耦控制方法,分析各种解耦方法的思想来源、脉络体系和演变过程,论证不同解耦方法的解耦本质和内在联系。从整体和局部视角出发,建立解耦问题的思维架构,概括出对角化解耦、抗干扰解耦和逆系统解耦3类方法。3类方法依次体现出模型依赖性降低、鲁棒性增强、算法复杂度提高的趋势,呈现出从“模型论”向“控制论”过渡的技术发展路线。讨论参数不确定条件下各种解耦控制方法的鲁棒性,指出将解耦方法与先进控制算法、扰动观测技术、系统辨识方法以及人工智能方法相结合,并充分利用已知的模型信息,有利于提升交直轴电流解耦效果,增强系统鲁棒性,减弱单一观测器、控制器、滤波器等的设计难度与参数整定要求,有助于实现系统全局最优。最后,对永磁同步电机交直轴电流解耦问题的关键技术、应用与发展做出展望。

采用改进复矢量的PMSM电流解耦控制

电压前馈的永磁同步电动机解耦控制系统在电机参数变化时存在解耦性能不佳问题,为此引入一种基于复矢量的电流解耦控制,复矢量控制通过引入随速度变化的虚轴零点与被控对象的极点进行抵消,使系统近似等效为一阶惯性环节,从而提高解耦效果,同时使用扰动观测器对电机参数变化和电流耦合引起的电压误差进行观测补偿,降低dq轴电流耦合增益,改善复矢量控制器参数与电机参数失配时的解耦性能,提升系统的鲁棒性以及动态性能。通过与传统解耦控制策略的仿真对比,采用该策略能够有效提高dq轴电流动态跟踪性能,减少电流波动,验证了该策略对dq轴电流解耦的有效性。

基于扰动观测器的永磁同步电机电流解耦及谐波抑制方法

在永磁同步电机电流环PI调节的矢量控制系统中,u_(dref)和u_(qref)尚不能真正实现对d-q轴电流的解耦控制,且由于逆变器的非线性和电机参数的时变性,使得相电流通常存在多种干扰,其表征为电流的谐波。首先建立了永磁同步电机在逆变器的非线性和电机参数的时变性下的实际模型;其次,分析了逆变器非线性及参数时变性的具体扰动模型;最后,提出一种扰动观测器,根据电机d-q轴电压方程,观测耦合项和扰动项,并对其补偿,以实现电流解耦及谐波抑制。通过对提出的扰动观测器的分析,说明了该方法电流解耦及谐波抑制机理,同时也给出了观测器的参数选取和稳定性证明。结果表明加入扰动观测器,实现了d-q轴电流的解耦,并使得A相电流的THD减小了16%,5次和7次谐波分别减小了26%和17%,验证了所提扰动观测器的电流解耦及谐波抑制效果。

基于内模的永磁同步电机滑模电流解耦控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motors,PMSM)矢量控制的目标是使PMSM具有优良的动态性能和稳态性能,但在同步旋转坐标系下dq轴电流存在耦合,影响转矩响应性能。传统的PI无法实现解耦,而电压前馈解耦策略对参数敏感,因此提出一种基于内模的滑模电流解耦控制策略。该策略使用内模控制策略控制理想电机解耦模型,保证系统动态响应速度;使用积分滑模控制实现dq轴电流解耦,同时提高系统在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。仿真和实验结果表明该策略能有效实现dq轴电流解耦,提高系统动态性能,并且具有优良的鲁棒性。

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。

结合蓄电池储能系统的STATCOM的电流解耦控制

FACTS装置若与储能系统相结合可扩大运行范围、提高性能、扩展功能、使输电更为柔性化。针对传统STATCOM只能单一的调节无功功率这一不足,提出一种结合蓄电池储能系统(Battery Energy Storage System,BESS)的STATCOM,可实现无功功率与有功功率的双重调节,即对系统的四象限补偿,同时直流侧电压基本恒定,无需控制。描述了STATCOM/BESS的工作原理,推导了数学模型。为实现无功功率和有功功率的独立调节,采用旋转坐标系下的电流解耦控制方法,并给出了PI参数的整定原则。仿真与实验结果证明了STATCOM/BESS采用该控制方法可获得良好的动稳态特性,具有理论价值和实际意义。

基于电流解耦的异步电机V/F控制补偿方法

针对异步电机恒压频比(V/F)控制低速性能不理想的问题,提出了一种新颖的定子电阻压降的补偿方法.该方法在对定子电流进行解耦的基础上,根据异步电机低频运行时简化的等值电路和矢量图,采用一种基于力矩电流的标量补偿方法对定子电阻压降进行补偿,并结合转差频率补偿,以实现电机低频时的自动转矩提升.该方法有效改善了异步电机V/F控制时的低速性能,保证低频运行时依然能获得额定磁通和相应的转矩.基于Saber软件的仿真结果表明:采用补偿方法后,电机能够带额定负载稳定运行在2 Hz工况下,电机的带负载能力有明显的提高,补偿后的机械特性略有上扬.

半直驱永磁同步风力发电系统建模与电流解耦控制研究

提出一种永磁同步半直驱型风力发电系统,采用双PWM变流器,实现能量双向流动和高功率密度电能变换。基于该系统,提出一种HDCWPS变流的整流并网控制策略:通过对机侧变流器的控制,实现风能的最大功率跟踪;通过对网侧变流器的控制,实现对直流母线电压和并网功率因数的控制。采用Matlab/Simulink搭建其仿真模型,通过仿真试验证明了该控制策略的正确性。

混合动力汽车凸极式永磁同步电机电流解耦控制

针对电机旋转坐标系下直轴与交轴电流耦合的问题,采用对角矩阵解耦控制方法,通过在电机的电流环中增加一个解耦器矩阵,将励磁电流id与转矩电流iq解耦成互不干扰的量,保证电机输出转矩的精准性。仿真试验结果表明:与前馈解耦控制方法、反馈解耦控制方法相比,该方法在电机转速较高或电机参数发生变化时,鲁棒性更好,解耦效果显著。

单相PWM整流器电流解耦双闭环控制方法研究

针对单相两电平PWM整流器,在分析其工作原理的基础上,通过坐标变换建立了旋转坐标系下的数学模型,提出了一种基于电流解耦的双闭环控制策略,并在Matlab/Simulink软件平台上搭建了系统的仿真模型。仿真结果表明:在不同的运行条件下,单相PWM整流器能够实现直流母线电压恒定和近似单位功率因数运行,且具有良好的静态特性和动态响应性能,从而验证了该控制方法的正确性与可行性。

PWM整流器瞬时功率PI控制与电流解耦控制

为控制直流侧电压恒定,保证整流器单位功率因数运行,从能量守恒的角度,根据Lyapunov稳定性理论,提出一种新的瞬时功率控制策略,该控制策略包含一个PI控制器和负载电流前馈补偿,给出了瞬时功率控制应用PI控制器的理论依据,同时提出一种规范化极点配置电流解耦方案,解耦方法简单易行,实现d-q轴电流解耦。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

一种新的PWM整流器电流解耦控制策略

PWM整流器在d-q旋转坐标系的数学模型中,有功电流与无功电流之间存在耦合,给控制带来困难。本文介绍一种基于输入输出反馈的电流解耦控制策略,使系统获得良好的线性控制特性。仿真结果表明,提出的方法具有优良的解耦性能。

基于电流解耦控制的光伏并网系统仿真分析

光伏并网发电是太阳能利用的重要途径,而并网逆变器结构的选择和控制策略的改进是其研究的重点。在PSCAD/EMTDC平台上搭建了单级三相光伏并网系统的仿真模型,仿真模型中的并网逆变器采用双闭环的控制策略,其中电流内环根据非线性控制理论中反馈线性化的思想,实现电流的解耦控制,电压功率外环采用PI控制。仿真结果表明:该控制策略不仅控制精度高,稳定工作域大,并且必要时能在一定范围内对配网的无功进行调节,提高配网稳定性。

一种无延时单相并网变换器dq电流解耦控制方法

以单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)变换器作为研究对象,以改善电流控制器的动态性能为目的,提出一种无延时控制方法。单相变换器传统矢量控制方法需要虚构正交电流分量,但传统正交信号发生器(orthogonal signal generator,OSG)在虚构出与单相电网电流正交的物理量时存在一定的延时,从而会恶化电流控制器的动态性能。针对虚构电流引起的延时问题,提出了一种无延时单相并网变换器电流控制方法。首先,建立了单相PWM变换器在dq旋转坐标系下的数学模型。其次,针对矢量控制在单相系统无法直接实现的问题,介绍了几种传统的OSG算法的原理。然后,提出一种无延时正交电流虚构算法,并给出了无延时正交电流虚构算法实现框图。最后,对所提的算法与传统的OSG算法进行仿真和实验对比分析,仿真和实验结果均验证了所提算法的有效性和可行性。

PWM整流器的电流解耦控制研究

PWM整流器在 d p 旋转坐标系的数学模型中,有功电流与无功电流之间存在耦合,给控制带来困难.本文提出了一种基于输入输出反馈的电流解耦控制策略,使系统获得了良好的线性控制特性.仿真结果表明,提出的方法具有优良的解耦性能.

基于电流解耦的电力滤波器控制

针对并联型有源电力滤波器的逆变器发出电流的有功分量与无功分量之间存在着耦合现象,提出一种基于电流解耦控制器的补偿策略以改善有源滤波器的控制性能,能够实现电网谐波电流的快速精确补偿,并对所提解耦控制方法进行仿真和实验验证,结果证明所提控制方法的可行性和有效性。

基于电流解耦无差拍控制的三相PWM可逆整流器的研究

针对普通抽油机变频器在整流环节采用不控整流方式而无法回馈"倒发电"电能这一问题,提出了一种对网侧电流进行解耦后实施无差拍控制的方法,并通过SVPWM方法进行调制,在此基础上构建了闭环控制的三相PWM可逆整流器。实验及应用结果证实了该方法的正确性和实用性。

双馈电机的电流解耦控制研究

在基于定子磁链定向的双馈电机控制系统中，由于传统的稳态下的电压前馈补偿，转子电流dq分量存在小幅度振荡问题，本文中采用了一种新的考虑定子磁链微分的电压前馈补偿方法（文中方法B），取得良好的电流解耦控制效果。仿真结果验证了该方法的正确性。

基于参数辨识的电流解耦在同步磁阻电机无传感器控制的应用

同步磁阻电机受磁饱和影响导致电感参数变化较大,且高速运行时其电流耦合效应显著,从而影响同步磁阻电机无传感器控制系统性能。提出通过带遗忘因子的递推最小二乘法对电感参数进行在线辨识,将电感辨识值去修正滑模观测器模型内部参数,并且构建电流环电压前馈补偿解耦环节。仿真试验结果表明,所提方法与基于滑模观测的同步磁阻电机无位置传感器控制策略相结合,能够获得宽速域范围更好的观测效果,并且增强了系统对内部参数变化的鲁棒性和动态性能。

基于虚拟信号反馈算法的单相PWM整流器DQ电流解耦控制

以单相PWM整流器为研究对象,以提高其DQ电流解耦控制的电流内环动态响应速度,增加算法控制精度,实现单位功率因数为目标,首先,建立整流器DQ电流解耦控制的数学模型。其次,针对单相系统坐标变换需要构造虚拟正交分量问题,分析了传统的四分之一周期延时算法与2阶广义积分（second-order generalized integrator,SOGI）算法,研究了一种基于虚拟信号反馈（virtual signal feedback,VSF）的DQ电流解耦控制算法,并给出了电感参数灵敏度分析。然后,为消除电感不匹配对功率因数的不良影响,提出了一种基于稳态q轴电流偏移的电感误差在线补偿算法。最后,对所提出算法进行了仿真和实验验证,同时与传统的延时算法和SOGI算法作对比分析,结果验证了所提算法的正确性以及有效性。