电流源逆变器复矢量解耦与前馈解耦联合降阶控制策略研究

电流源逆变器输出侧需添加电容器对输出斩波电流进行滤波,导致电流源逆变器电机驱动系统控制模型具有系统阶次高、存在谐振点、旋转坐标系下模型耦合严重等问题。针对上述问题,以降阶控制为主要目的,提出了复矢量解耦与前馈解耦联合降阶控制策略。针对电流源逆变器的复矢量模型,引入电机电流前馈消除模型中电机电流耦合项,在此基础上,使用复矢量解耦策略,针对二阶串联模型设计带有耦合误差项的比例积分控制器,消除常规控制器中高阶模型导致的闭环系统谐振,简化闭环模型,实现系统的解耦与降阶。同时,该控制器具有结构与参数整定简单的优点,通过稳定性分析验证了所提闭环电流控制器的可行性。以一台3 kW永磁同步电机为对象进行仿真,并与传统控制策略、双闭环控制策略进行对比验证。结果表明,所提控制策略在降低模型阶次、简化控制器设计的同时,相较于传统控制策略解耦合能力更强,在阶跃响应与转速耦合作用下表现出更强稳定性,电流在阶跃信号作用下均没有发生振荡。

低载波比下永磁同步电机电流环内模解耦控制

电机高速或低开关频率运行时呈现低载波比运行特征,会加重定子电流在两相旋转坐标系下的耦合程度,严重时会导致电流环失稳。为有效提升永磁同步电机(PMSM)低载波比运行时的电流控制效果,在电流环复矢量建模的基础上,引入数字和角度延时表征低载波比运行影响。针对传统解耦控制方法的不足,设计适用于PMSM低载波比运行的电流内模解耦控制方法,深入对比分析不同解耦控制方法的性能。实验结果表明,所研究的电流内模解耦控制方法不仅能在低载波比时具有良好的电流解耦控制性能,而且在定子电感参数失配时具备良好的控制鲁棒性。

基于傅里叶变换解耦的容错控制方法

在多相电机的容错控制中,对于通过多约束求解获得的较为复杂的非正弦型容错电流一般采用滞环控制方法进行容错控制。电压空间矢量控制相对滞环控制具有转矩脉动小、能量消耗小的优势,在多相电机的控制中更为普遍。为解决非正弦型容错电流不能直接解耦变换以适用于电压空间矢量控制的问题,引入傅里叶变换并将非正弦型容错电流分解为基波电流与三次谐波电流,实现非正弦型容错电流的解耦变换,基于此推导解耦变换矩阵,采用仿真分析的方法来验证处理方法的正确性。结果表明这种处理方法可以解决多相永磁同步电机开路容错控制下的非正弦型容错电流无法直接解耦变换导致的无法直接适用于电压空间矢量控制的问题,以实现降低转矩脉动、提高电机电流平稳性的目标。

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。

矢量控制电流环的内模解耦控制

电机矢量控制虽然实现了励磁电流和转矩电流解耦,但交流电机内部M轴和T轴之间存在交叉耦合电压及转子温升造成矢量控制条件的破坏.提出采用定子电流解耦的内模控制,推导出其设计过程和控制器型式,通过数字仿真论述了感应电动机定子电流控制系统采用解耦内模控制,可有效抑制干扰及模型失配对输出的影响,增强系统对给定信号的跟踪能力.

基于自适应磁通观测器的内模解耦矢量控制系统

无速度传感器矢量控制系统中存在两个关键性的问题,即速度辨识的稳定性问题和控制器结构问题。本文提出一种新型的基于自适应磁通观测器的内模解耦矢量控制系统。首先,利用鲁棒控制理论和求解线性矩阵不等式选取观测器增益,保证了观测器的全局稳定性。然后通过内模控制实现动态解耦,克服了 PI 控制不能动态解耦和其他解耦方法中对参数敏感的问题。仿真结果表明:系统对参数变化具有较强的鲁棒性,取得较好的解耦效果和系统控制性能。

交流异步电机直接转矩自动解耦矢量控制方法

交流异步电动机是一种对电能进行转换的电力拖动装置,因在工作过程中易受强耦合性、非线性、外界因素等问题的干扰,导致对其控制效果差、能量损耗大,为此,该文提出交流异步电机直接转矩自动解耦矢量控制方法。采用直接转矩策略降低电机的耦合振动与磁链振动,构建矢量控制模型,实现电流与电压的静态解耦。通过自动解耦策略、模糊控制器与低通滤波器,在改善交流异步电机动态性能的基础上提高电机矢量控制模型的精度,完成交流异步电机的控制。实验结果表明,所提方法在额定转速与转速突变情况下与给定波形的差距最小、能量损耗低于112 V,具有良好的控制效果。

高速永磁同步电机解耦控制——复矢量解耦及参数灵敏度分析

永磁同步电机(PMSM)运行在高速工况时交-直轴耦合问题严重,对系统控制性能造成不利影响,甚至导致电流环失稳;而解耦策略的参数需要根据电机参数进行整定,对电机参数有一定的依赖性,当电机参数发生扰动失配时会影响解耦效果。针对上述问题,建立PMSM传统PI电流控制系统的复矢量模型,分析耦合对系统动稳态性能的影响。对比分析反馈解耦和复矢量解耦在解耦原理和效果上的特点,并定义解耦策略参数灵敏度函数,用于分析不同解耦策略的电阻及电感参数灵敏度。灵敏度分析结果表明复矢量解耦具有更好的解耦控制效果,对电感和电阻参数均不敏感,鲁棒性较高。采用Simulink仿真对比了不同解耦策略的效果,结合参数失配仿真验证了灵敏度分析的正确性。

基于内模解耦的IPMSM矢量控制仿真研究

在永磁同步电机的研究中,针对永磁同步电机的非线性和参数的不确定性以及采用矢量控制后电压与电流之间的强耦合性,为抑制系统非线性影响,消除干扰,采用基于内模控制(IMC)的矢量控制,克服传统的PI控制不能动态解耦以及对电机参数敏感的问题。从同步速d-q坐标系下凸极式永磁同步电机(IPMSM)数学模型及其矢量控制的基本原理出发,对交叉耦合关系进行了理论分析,引入了内模控制方法,设计了转子磁链定向和内模控制的电流调节器。在MATLAB下搭建了系统的仿真模型进行仿真,结果表明,所提出的内模控制器在模型匹配和失配的情况下均能提供良好的解耦效果,为优化设计提供了有效参考依据,可在线调节。

基于内模电流解耦的PMSM矢量控制研究

分析了交流永磁同步电机矢量控制中Id,Iq与ud,uq之间的交叉耦合关系,采用内模控制原理对其进行解耦并应用于交流永磁同步电机矢量控制中,采用DSP实现内模电流解耦控制,并进行了硬件、软件实验平台的设计。实验结果表明,与传统的矢量控制方法相比,采用内模控制解耦的矢量控制方式具有更良好的控制特性。

基于内模控制参数整定原理的两相混合型步进电机矢量控制技术

为减小细分控制中低速振荡引起的定位误差,在建立两相混合型步进电机数学模型的基础上,结合转子场定位原理,研究了步进电机的矢量控制技术,给出了基于内模控制原理的控制参数整定方法。针对基于4个非零矢量设计的SVPWM技术电源利用率低的问题,利用空间变换原理,给出了基于8个非零矢量的SVPWM实现技术,大电压矢量圆半径为Udc,有效提高了直流电压的利用率。最后,通过构建位置闭环的矢量控制系统仿真模型验证控制效果。

基于内模解耦控制的感应电机矢量控制系统

在感应电机矢量控制的基础上,针对于矢量变换后存在的交叉耦合电势,提出了一种基于内模控制的解耦方法,通过理论分析和基于Matlab7.0下的仿真结果,深入地研究其解耦原理和性能。

超高速电机电流源逆变器解耦控制优化策略研究

针对电流源逆变器(Current source inverter,CSI)超高速电机驱动系统控制对象阶数高、耦合强的特点,提出一种基于定子电流反馈有源阻尼的三闭环改进型解耦控制策略。首先,通过在Z域构建考虑控制延时的CSI超高速电机二阶系统等效模型,设计了复矢量解耦电流外环、前馈解耦电压内环构成的分级解耦驱动系统。其次,基于重构模型分析三闭环控制系统在全速域的稳定性,讨论了该解耦策略在高速工况下失稳与二阶系统谐振问题的相关性。本文将定子电流反馈有源阻尼引入电流环调节器,在解决高阶系统谐振问题的同时实现超高速电机在全速域的高性能稳定运行。最后搭建了550000(r⋅min^(-1))/110 W超高速永磁同步电机的CSI驱动平台,并进行相关仿真及实验验证,证明了所提改进策略的有效性和优越性。

滑模-PI混合控制及解耦补偿的PMSM控制研究

针对传统滑模控制存在较大抖动和控制增益值导致启动电流过大等问题,提出一种新型趋近律的滑模-PI混合控制策略。在传统指数趋近律基础上,设计了新型混合趋近律解决系统的抖动问题,电机启动时,结合PI调节器降低启动电流。针对三相永磁同步电机中存在的凸极效应和模型误差对系统性能的影响,提出解耦电流PI控制策略。电流环引入前馈解耦补偿,通过内模控制方式对电流环参数进行整定以提高控制系统的鲁棒性和解耦性能。仿真和实验结果表明:所提出控制策略能提高控制精度和稳定性。

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。

两电机变频系统的支持向量机广义逆内模解耦控制

针对两电机变频系统非线性强耦合的特点,提出基于支持向量机广义逆内模控制的方法。对工作在矢量控制方式下的两电机变频系统数学模型进行广义逆存在性分析,从而得出系统广义逆数学表达式。通过支持向量机来辨识原系统的广义逆系统,然后对复合后所得到的伪线性系统引入了内模控制。该方法结合了支持向量机在小样本上具有良好的非线性建模能力和泛化能力,以及内模控制器易于在线设计的优点,同时兼顾系统的鲁棒稳定性,从而可以有效提高系统的控制效果。仿真和实验结果表明,该方法具有良好的动静态解耦性能,对外界扰动亦有很强的鲁棒稳定性。

基于电压解耦原理的感应电机无速度传感器矢量控制

文中提出了一种基于电压解耦原理的简化的感应电机模型。通过在定子电压指令中增加解耦项,即在励磁和转矩信号输入端增加一个标量解耦环节,以消除感应电机的内部耦合。根据该模型,设计了一个转子磁通t轴分量控制器,获得了转子速度的辨识方法。另外,在动态过程中,当电机参数特别是转子电阻发生变化时,通过加入转子磁通角偏移的补偿环节,可以确保转子磁通获得快速、准确的定向。同时,也分析了转子电阻变化对速度辨识精度所产生的影响。仿真和实验验证了所提方案的有效性。

工业过程运行的解耦内模控制方法

工业过程运行控制的目的是实现反映过程整体运行性能的工艺指标.将常规解耦内模控制(Internal model control,IMC)进行推广,提出了优化过程运行的解耦IMC方法.通过对广义解耦内模控制器的设计获得了具有高维解耦能力、鲁棒稳定性和抗干扰能力强的回路设定模型.该模型能够响应系统的各种不确定性和干扰,对回路设定值进行调整,通过控制回路的输出跟踪凋整后的设定值,从而实现期望的工艺指标.磨矿回路运行的解耦IMC设计实例及仿真验证了所提方法的有效性.

永磁同步电动机矢量控制电压解耦控制研究

永磁同步电动机采用id=0矢量控制方法,实现了电流的静态解耦,但动态耦合关系依然存在,这造成了动态过程中电流分量互相影响,尤其在高加减速过渡过程中动态耦合影响更为显著,使电动机的动态性能变差。归纳总结了3种基于矢量控制的电压解耦策略,理论分析其各自控制原理和特点,并对每种解耦方法进行仿真对比研究,最后通过仿真实验验证了理论分析的结果。

背靠背电压源型变流器的非线性解耦矢量控制

建立了背靠背电压源型变流器在dq坐标系下的动态模型,基于反馈线性化方法设计了变流器与两端交流系统有功功率和无功功率非线性解耦控制器,实现了有功和无功功率的独立控制,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC和30kVA/380V物理样机对参考功率跟踪进行了仿真和实验,对所构建控制器的有效性进行了验证。