基于MTPF永磁同步电动机直接磁链控制

为了提高永磁同步电动机的调速性能,提出了基于最大转矩/磁链的定子磁链直接控制的方法,研究了基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电动机过调制技术。在控制过程中磁链比较环节的定子磁链给定不再是一个恒定的值,而是根据负载转矩和给定转速来动态调整,从而通过直接控制定子磁链来实现转矩的控制。实验证明基于最转大转矩/磁链定子磁链直接动态控制方式要明显优于传统恒定磁链的直接转矩控制方式,定子磁链的动态控制减少了转矩建立的时间,无需电流控制器,具有减小磁链和转矩脉动的特点;直接磁链控制算法与过调制技术相结合后,在弱磁控制区也实现了快速的动态转矩响应特性。

基于直接磁链控制的并联逆变器下垂控制策略研究

在传统的下垂控制中,通过电压-频率下垂方法实现功率的分配,需要用到复杂的多重环路控制和Park变换,功率分配时频率偏差较大。针对这些问题,采用了基于虚拟磁链的下垂控制方法,通过磁链-相角下垂实现功率的调节。之后,设计了一种改进的直接磁链控制器,基于直接磁链控制(DFC)原理实现了磁链相角和幅值的控制,取代了传统下垂控制中的多重反馈环路和PI调节器,具有控制简单,动态响应速度快,磁链脉动小等优点。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建了具有两个并联逆变器的简化微网模型用以验证设计的控制策略的有效性。仿真结果表明,所设计的控制策略具有良好的动态响应和静态稳定性,并且与传统的下垂控制方法相比,具有更小的频率偏差。

内嵌式永磁同步电机无传感增强型直接磁链控制

介绍一种内嵌式永磁同步电机(IPMSM)的无传感器增强型直接磁链控制(EDFC)研究,包括新型的基于定子磁场定向的EDFC控制架构,控制对象为磁链和转矩。采用基于“前馈补偿环节”加“电压和电流混合磁链模型”的增强磁链观测器,与传统磁链观测器相比,能够解决定子磁链值的直流飘移现象,又无幅值和相位的误差,且具有较好的鲁棒性,能够兼顾低速和高速,高速性能优良,低速出力较大。仿真与实验均证明了该控制方法的有效性。

三相逆变器并联的模型预测直接磁链控制

针对传统的PQ下垂控制存在频率和电压降落等问题,引入虚拟磁链,对有功功率分配采用相角下垂控制,无功功率采用磁链下垂控制,并将下垂控制与三相逆变器的模型预测控制相结合,利用模型预测直接磁链控制,对下垂控制器输出的参考磁链和相角进行跟踪控制,该方法无需PI调节器和脉宽调制器,不仅能够实现各并联逆变器对负载功率的精确分配,提高系统的频率特性,而且显著改善了逆变器并联系统的动态特性。仿真和实验验证了所提方法的正确性和可行性。

基于直接磁链跟踪控制的无刷双馈电机无Crowbar对称低电压穿越方法

低电压穿越(low-voltage ride through,LVRT)能力是并网型风电机组重要的性能指标之一。该文提出一种基于直接磁链跟踪控制的无刷双馈感应发电机(brushlessdoubly fed induction generator,BDFIG)无Crowbar对称低电压穿越方法。该方法基于开关表,通过直接选定电压空间矢量来控制无刷双馈电机控制绕组(control winding,CW)磁链的幅值和相位,以迅速抑制低电压穿越期间控制绕组的感应过电压和由此导致的过电流,同时快速向电网注入动态无功电流以支撑电压恢复。该方法无需坐标变换、系统结构简单、磁链动态响应迅速。样机实验结果表明,低电压穿越过程中,有功恢复及无功功率动态响应满足国标相关要求,且控制绕组电流得到有效抑制,验证了所提控制策略的有效性。

五相永磁同步电机改进型无差拍直接转矩和磁链控制

传统无差拍直接转矩磁链控制(DB-DTFC)策略应用于五相永磁同步电机(PMSM)时存在稳态性能差、转矩和磁链耦合、谐波电流大等问题,该文提出一种改进型DB-DTFC策略。首先,为实现转矩和磁链的解耦控制,在两相静止坐标系中对定子电压与转矩和磁链之间的关系进行分析,求解满足控制要求的电压矢量。其次,设计电流和磁链观测器补偿数字控制系统的延时。再次,采用基于4个非零电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,抑制相电流的3次谐波分量。实验结果表明,该策略计算简便,抑制了转矩和磁链脉动,降低了3次谐波电流,提升了控制系统动稳态性能。

基于虚拟磁链直接功率控制的四象限级联型多电平逆变器简化结构

传统四象限级联型逆变器由多个四象限电压胞组成,需要大量电量传感器及滤波电感,造成系统体积和成本显著增加。该文提出一种四象限级联型逆变器的新型简化结构,将基于虚拟磁链直接功率控制策略(virtual-flux-linkage direct power control strategy,VF-DPC)的PWM整流器与传统H桥逆变器相结合,引入虚拟磁链的概念并用于计算瞬时有功和无功功率,无需检测输入变压器二次侧输出电压,省去了交流电压传感器,并避免计算输入电流的微分;通过适当提高变压器感抗以起到滤波作用,从而取代了电压胞输入端滤波电感。所提出的简化结构具有体积小,有效降低传感器数量,抗干扰能力强,能量自由双向传递,输入、输出电流谐波含量较低等优点。仿真和实验结果证明了该新型简化结构及其控制策略的正确性和可行性。

基于虚拟磁链的直接功率控制在VSC-HVDC中的应用

基于电压源换流器的高压直流输电系统(voltage sourced converter HVDC,VSC-HVDC)作为一种新型的直流输电技术,克服了传统直流输电系统中的换相失败、必须联结于有源网络等缺点,在新能源发电并网、孤岛供电、交联系统互联等应用场合具有广阔前景。研究了VSC-HVDC系统基于虚拟磁链定向直接功率的控制方法,根据推导的VSC电流矢量方程分析了空间电压矢量对有功功率、无功功率的作用机制,并由此改进了功率开关器件控制开关状态表的选择方案,仿真结果表明,新的开关状态表使得系统有功、无功功率调节更加平滑、快速,功率波动更小,从而提高了电力系统的稳定性。

改进的基于虚拟磁链直接功率控制方法

介绍了三相电压型PWM整流器基于虚拟磁链的直接功率控制(VF-DPC),介绍了虚拟磁链估算中积分初值问题的解决方法,以及一种改进开关表(ST)。仿真结果表明:改进ST是可行的,与传统开关表比,改进ST后的输入电流谐波含量要小得多;与基于电压定向的DPC(V-DPC)相比,VF-DPC可减小电网电压不平衡或失真的影响,控制效果更好。

基于SVM的BLDCM直接转矩和磁链控制研究

传统直接转矩控制算法(Direct Torque Control,DTC)控制下,无刷直流电机(Brushless DC Motor,BLDCM)在换相时存在转矩脉动问题。为此,采用一种基于空间矢量调制技术(Space Vector Modulation,SVM)的直接转矩和磁链控制方法,使用SVM模块取代传统DTC算法中的开关表模块,并通过电磁转矩和定子磁链的解耦完成两者的单独控制。同时,为了避免积分器带来的诸多问题,选择在转子同步旋转坐标系下进行定子磁链和电磁转矩的计算。最后,通过仿真实验验证了所采用方法的正确性和有效性。

基于直接磁链矢量的感应电机转矩效率最优控制

传统的感应电机驱动控制策略在电机轻载运行时的效率较低。针对该问题,提出了一种基于直接磁链矢量的感应电机转矩效率最优控制方案。新型控制策略的基本原理是根据给定的转矩需求和转速,通过查询表来计算最优定子磁链,从而直接调节实际定子磁链来获取电机最大效率。而最优定子磁链查询表是基于电机空载和堵转试验结果,并进行离线计算得到的。同时还设计了一个基于定子磁链和电机频率的铁损模型,用于校准和在线检测电机的损耗。通过2.2 k W的感应电机试验平台开展了不同工况下的试验研究,试验结果验证了新型控制下电机的效率提升效果。

虚拟磁链定向直接功率控制多并联逆变器控制策略研究

针对传统的下垂控制策略瞬时功率估算鲁棒性能较差、抑制逆变电流总谐波效果不理想的缺点,提出一种基于虚拟磁链的定向直接控制策略,建立逆变器并联运行等效电路模型,搭建定频的虚拟磁链直接功率控制拓扑结构电路。最终利用仿真实验平台对并网逆变器的输出电流在两种控制策略下的波形鲁棒性和稳态时的频谱进行对比分析,仿真验证虚拟磁链的定向直接控制策略相对于下垂控制策略系统在调节逆变电流、稳定输出幅值且抑制逆变电流总谐波方面更具有优势。

IPMSM直接转矩磁链控制在吸油烟机上的应用

针对吸油烟机行业对高静压、大风量、超高能效的要求,研究了一种IPMSM的无传感器DTFC拓扑。该拓扑包括混合磁模型的定子磁链观测器和MTPA实时在线计算的方法。该拓扑采用有效磁通的概念,将具有凸极比的IPMSM(L q>L d)转化为表贴式永磁同步电机(L q=L d)进行位置观测。MTPA则采用查表法,牛顿切线法相结合的方法,实现该表的实时在线计算;仿真和实验验证了DTFC拓扑的有效性。实验结果表明,该控制拓扑充分利用IPMSM的磁阻转矩,实现油烟机系统的高静压、大风量、超高能效的要求。

永磁同步电机AEKF无磁链直接转矩控制

针对传统直接转矩控制主要为提高转矩响应速度这一特点,研究了星形连接下正弦波永磁同步电机无磁链直接转矩控制。该方法简化了传统的转矩、磁链双闭环控制方式,只针对电磁转矩进行控制,提高了电磁转矩响应速度和精度。考虑到直接转矩控制转矩脉动大这一缺陷,为了进一步降低转矩脉动,节约系统成本,在无磁链直接转矩控制基础上引入自适应扩展卡尔曼滤波无传感器控制,使对系统影响很大的噪声矩阵实时更新,提高了系统收敛性能以及磁链、转速观测性能,有效保证系统鲁棒性,降低电机磁链和转矩脉动的同时节约了成本。仿真和实验证明了理论的正确性与可行性。

基于自适应磁链观测器的永磁同步电机最小损耗控制策略

在分析内置式永磁同步电机损耗模型的基础上,结合直接转矩磁链控制方案,提出了一种新颖的基于自适应磁链观测器的控制算法,在线计算最小损耗实时调节磁链给定值,使电机在不同的运行工况下达到运行最佳效率,改善了系统的动静态性能.利用Matlab/Simulink仿真软件建立了系统模型,验证了控制算法的有效性和可行性.

基于定子磁场定向的永磁辅助同步磁阻电机无差拍直接转矩控制

针对永磁辅助同步磁阻电机(PMASynRM)直接转矩控制(DTC)转矩脉动较大的问题,研究了基于PMASynRM的无差拍直接转矩控制(DB-DTC)方案。该方案将有效磁链的概念引入PMASynRM,提取转子位置信息应用于DB-DTC,提高了电机的运行性能;采用了基于定子磁场定向的无差拍转矩控制方法以简化计算和有效抑制转矩脉动。搭建基于定子磁场定向的无差拍直接转矩磁链控制(DB-DTFC)模型并在MATLAB/Simulink软件上进行仿真试验,验证了该算法可以有效减小磁链和转矩脉动,具有较好的动态和稳态性能。

跟踪—微分器在感应电动机定子磁链估计中的应用

针对传统微分器的噪声放大问题及低通滤波器代替纯积分器带来的固有误差问题,对跟踪-微分器在感应电动机定子磁链估计中的应用进行研究。首先,引入跟踪-微分器对检测的定子电流进行了预处理来抑制噪声,再利用跟踪—微分器提取定子电流角频率信息。在此基础上,进一步提出一种利用定子电流角频率信息进行增益及相位补偿的可编程级联低通滤波器代替纯积分器的定子磁链估计方案。仿真与试验结果验证了改进方案的实用性和优越性。

异步电动机最大效率转矩比控制方法

针对传统异步电动机直接转矩及直接磁链控制中未考虑电动机效率的问题,提出异步电动机最大效率转矩比控制方法。此方法将定子磁链作为控制对象,并联合电动机损耗模型给出磁链在线计算方法。在线磁链计算是根据电动机的实时工况给出最佳磁链参考值,而参考值的给定依据是当前转矩下的效率最大,所以所提方法可应用于直接转矩或直接磁链控制系统中。而电动机损耗模型对参数具有依赖性,同时在线计算不利于工业应用,因此通过实验方法建立了一组特定温度下的多速域不同负载下的离线表。实验结果表明,所提出的算法具有可行性,尤其在轻载工况下效率提升明显。

基于VF-DPC的地铁供电系统

为了克服传统虚拟磁链(VF)计算器存在直流偏移、积分饱和的问题,将虚拟磁链直接功率控制策略(VFDPC)应用于地铁牵引整流器中。虚拟磁链直接功率控制策略可以直接计算瞬时有功功率P和无功功率Q,结合SVM,构成了开关频率固定VF-SVM-DPC控制策略。仿真实验证明,此控制策略性能良好,牵引供电系统鲁棒性好、动态响应速度快且谐波污染少,能满足地铁牵引供电系统的指标要求。