异步电机低开关频率的模型预测磁链轨迹跟踪控制

提出一种采用优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的模型预测磁链轨迹跟踪控制方法,不需要实时估计定子磁链和电压的基波分量,实现了异步电机低开关频率下的优化PWM高性能闭环控制。通过将控制问题构造为一个带边界线性约束的二次目标函数型最优化问题,即二次规划(quadratic programming,QP)问题,采用有效集法实现其数值求解,将模型预测滚动优化策略结合到磁链轨迹跟踪控制器,在尽可能小地修正优化PWM开关角的同时消除跟踪磁链偏差,实现基于优化PWM的磁链轨迹跟踪控制。所提出的新型闭环控制系统在低开关频率下基于优化PWM获得较小的谐波畸变,同时通过磁链轨迹跟踪获得快速的动态响应。针对4k W小功率和1.6MW大功率的异步电机驱动系统的仿真结果表明,两组驱动系统获得的动静态性能相一致,充分验证了所提控制方案的有效性。

具有最小开关损耗的磁链轨迹跟踪型变频器研究

分析了磁链轨迹跟踪PWM控制的基本原理。从减少开关损耗出发 ,提出了通过对零矢量作用时刻的不同分配及调节各矢量作用顺序的三种调制方法 ,给出相应相电压波形 ,表明选择适当调制方法可以显著减少开关损耗。以单片机Intel8xC196MC为控制芯片研制了一台样机。实验结果验证了该方法的有效性和简单性。

基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM高性能闭环控制

在低开关频率下采用优化脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)可获得较小的谐波畸变,但将其直接应用于高性能闭环控制系统时会引起PWM波形紊乱和系统过流.给出了一组离线求解得到的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic eliminated pulse width modulation,SHEPWM)开关角,分析了将优化PWM应用于高性能闭环控制系统会造成系统过流的原因.深入研究了基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM闭环控制方案,给出了一种结合SHEPWM特点的脉冲实时修正策略,实现了采用优化PWM的磁链轨迹跟踪高性能控制.通过三电平逆变器异步电机驱动系统的仿真实验验证了该策略的有效性.结果表明,驱动系统在200～300 Hz的低开关频率下获得了较小的电流谐波畸变,同时具有快速动态响应能力.

轨道交通异步牵引电机低开关频率下定子磁链轨迹跟踪控制研究

功率器件的低开关频率导致轨道交通牵引系统在全速范围内不能实现圆形定子磁链轨迹控制。直接自控制(DSC)广泛应用于轨道交通牵引传动控制,其定子磁链轨迹为六边形或十八边形,但随着逆变器最大输出电压越来越接近电机额定电压,未能实现对转矩的有效控制,产生较大的电流冲击和转矩脉动,影响系统控制性能。为解决此问题,本文基于优化脉宽调制策略,以异步牵引电机为控制对象将定子磁链轨迹跟踪控制算法应用于高速区,与应用于中低速区的DSC控制算法进行无缝切换,实现全速范围内的平滑过渡。仿真及实验证明了所提算法的正确性和可行性。

低开关频率中压传动的定子磁链轨迹跟踪控制综述

为加大中压变频器出力,要求降低开关频率,带来PWM波形谐波大问题。解决上述问题的办法是采用同步且对称的优化PWM策略,它不能直接用于高性能系统,因为它在动态会造成PWM紊乱,系统过流。本文介绍了一种既能减小谐波又能快速响应的定子磁链轨迹跟踪控制方法,它基于优化PWM,又有在动态修正开关角的功能。为解决低开关频率对解耦的影响,出现了一种既不同于常规矢量控制又不同于直接转矩控制的基于磁链跟踪之新闭环调速系统,其性能优于上述两种传统系统。

异步牵引电机定子磁链轨迹跟踪控制技术研究

为解决大功率交流传动系统中因功率器件的低开关频率所导致的PWM波形谐波大的问题,提出了一种基于新型优化同步调制的定子磁链轨迹跟踪控制算法,离线状态下以电机电流谐波总和最小为优化目标求得逆变器在各种分频数下的优化开关角,从而得到定子磁链的运行轨迹;系统正常工作过程中实时计算出定子磁链轨迹的各个特征门槛值,根据观测到的电机定子磁链值与各个特征门槛值进行闭环控制,实现基于定子磁链轨迹跟踪控制的同步调制算法。仿真及试验验证了所提算法的正确性和可行性。

基于定子磁链轨迹跟踪控制的优化脉宽调制方法研究

大功率牵引传动系统常用的脉宽调制方法为混合脉宽调制,即在低频段采用规则采样异步调制,中频段采用同步优化脉宽调制,基频以上采用方波控制。本文针对SHEPWM优化脉宽调制方法,说明了其原理,并对其开关角的计算方法进行了分析,针对其离线计算的开关角只适用于稳态运行的情况,本文采用定子磁链轨迹跟踪的控制方法,通过优化开关变化时刻消除电流误差,使之适用于动态运行工况。

概述低开关频率PWM变频的问题及解决办法

为加大中压变频器出力,要求降低开关频率,这就带来了PWM波形谐波大的问题。解决上述问题的办法是采用同步且对称的优化PWM策略,介绍了CHM-PWM和SHE-PWM及其近似简化算法。优化PWM策略不能直接用于矢量控制等高性能系统,因为它在动态会造成PWM紊乱,系统过流。介绍了一种既能减小谐波又能快速响应的定子磁链轨迹跟踪控制方法,它基于优化PWM,又有在动态修正开关角的功能。为解决低开关频率对解耦的影响,出现了一种不同于矢量控制的基于磁链跟踪之新闭环调速系统。

基于优化PWM的中点电位平衡控制研究

针对采用优化PWM方式时三电平逆变器中点电位波动问题,给出了一种与具体的优化PWM模式无关的中点电压控制策略,使得中点电位向着不平衡的相反方向移动,从而稳定中性点电压。将基于定子磁链轨迹跟踪的闭环控制系统与该新型中点电位平衡策略相结合,实现了对电容电压波动和偏移的有效抑制。由于所研究的控制方法从空间电压矢量角度分析,故对于不同模式的优化PWM具有广泛适用性。最后,针对该控制方法进行了仿真验证。