虚拟直流电机荷电状态均衡控制

新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。

三参数自适应虚拟直流电机控制研究

在直流变换器中引入虚拟直流电机控制可为直流系统提供额外的惯性和阻尼支撑。但传统虚拟直流电机控制中控制参数的恒定使其缺少灵活性。两参数自适应虚拟直流电机控制虽然在传统虚拟直流电机控制的基础上,通过实现惯性、阻尼两参数的灵活变化,提高了直流母线电压的稳定性,但提升效果有限。除惯性、阻尼以外的控制参数,对直流母线电压的稳定性也有着很大影响。针对该问题,本文以双有源全桥直流变换器为拓扑,分析了惯性、阻尼以及电枢电阻等参数对直流母线电压稳定性的影响机理,在此基础上提出三参数自适应虚拟直流电机控制。最后通过仿真与试验,验证了三参数自适应虚拟直流电机控制在抑制直流母线电压波动、提高系统动态响应速度等方面的优越性。

基于端电压尖峰的无刷直流电机无位置传感器换相控制策略

针对现有的换相误差补偿方法需要额外滤波电路和检测电路导致无传感器换相方法变得更加复杂的问题,提出一种端电压尖峰脉冲换相误差补偿方法,实现了对无刷直流电机无传感器换相误差的准确补偿。研究了抗干扰性强的端电压尖峰脉冲信号的变化特性,得出了端电压尖峰脉冲持续时间是随着换相误差单调变化的结论,并利用端电压尖峰脉冲设计了换相误差闭环控制方法。该方法无需额外的滤波电路和检测电路,简化了换相误差补偿方法的电路设计,并且具备良好的鲁棒性和准确性。搭建了仿真和实际实验平台,对比了补偿前后的换相误差,实验结果表明,所提出方法能够实现准确的换相误差补偿。仿真实验和实际实验中,换相误差分别被控制在了1.1个电角度范围内和4个电角度范围内。在速度调控实验中,补偿后的无传感器方法表现出了和霍尔传感器相似的动态特性。相比于现有方法,提出方法更适合无刷直流电机无传感器方法在高性能电机控制场景的应用。

直流微电网的储-荷虚拟直流电机优化控制技术

为提升虚拟直流电机(VDCM)控制对直流微电网的电压惯性与阻尼支持能力,并改善负荷侧的电压响应,提出了储-荷VDCM优化控制技术。通过类比直流电机的外特性建立储能侧和负荷侧VDCM动态模型。对VDCM控制进行改进,在储能侧对系统提供惯性支持,在负荷侧对系统施加阻尼控制,从而消除储能侧VDCM中电压惯性和阻尼的冲突,为系统母线提供足够的动态支撑。在此基础上,设计负荷侧惯性灵敏度控制环节,使储-荷VDCM能够为负荷提供灵活可控的电压惯性。根据李雅普诺夫稳定理论,分析所提VDCM优化控制对系统的稳定支持作用,根据分析提出参数优化方案,并利用时域仿真分析,验证所提控制策略的有效性。

储能变流器的自适应虚拟直流电机控制

在分布式储能变流器中,输入源的功率波动以及负载的变化会导致直流母线发生较大的波动,对系统稳定性造成影响。虚拟直流电机(VDCM)控制被应用于直流变流器,使其具有直流电机外特性。但传统参数恒定的VDCM控制难以在保证惯性的同时确保其动态响应速度。针对这一问题,首先简化了控制器的结构,并提出了参数自适应虚拟直流电机控制,并将其应用于储能变流器。其次通过小信号模型分析了转动惯量参数变化对系统的影响,并给出了自适应调节原则。最后,仿真和实验结果表明所提控制策略在保证惯性的同时具有较快的响应速度以及较小的超调。

基于单相无刷直流电机的高效全速域无位置控制策略

以单相无刷直流电机(SPBLDC)控制系统为研究对象,针对小型风机位置传感器安装受限等问题,提出基于单相无刷直流电机的高效全速域无位置控制策略,该策略通过单相I/f电流幅值与功率因数补偿相结合的控制方法实现。通过构建SPBLDC的小信号模型,根据小信号根轨迹分析法,分别对单相I/f电流幅值控制以及单相I/f电流幅值与功率因数补偿相结合控制方法下系统全速域稳态及动态调速过程进行稳定性分析,选取了合适的升速斜率,理论分析了该控制策略能够提高电机运行效率,同时保证系统全速域均具备良好的稳定性能。在Matlab/Simulink环境中仿真验证该控制策略下系统全速域均高效运行于最大转矩/电流比状态,电机转速、电流收敛性能及稳定性均有提升。最后,实验验证了该控制策略的有效性及工程应用的可行性。

基于微分补偿的虚拟直流电机控制策略

为解决储能变换器虚拟直流电机(VDCM)控制的阻尼系数增大直流母线电压稳态误差和对控制系统阻尼特性提升有限的问题,提出一种去掉阻尼系数环节并在其前向通道中加入微分环节的改进VDCM控制策略。建立改进VDCM环节小信号模型,得出微分系数不影响直流母线电压稳态误差;再建立直流母线电压改进VDCM控制的小信号模型,得出微分系数能够大幅提高控制系统的阻尼性能。最后搭建仿真模型并构建实验平台,结果均证明了改进VDCM控制策略的正确性和有效性。

双有源全桥DC-DC变换器的自适应虚拟直流电机控制方法

针对直流电网中微源功率突变、负荷投切、大电网扰动等造成的直流电压暂降问题,在分析了直流电机并网后动态调压特性的基础上,提出一种适用于直流电网的自适应虚拟直流电机控制方法(adaptive virtual DC machine control strategy,AVDCM),并将其应用于储能端的双有源全桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器接口。该控制使换流器模拟出直流电机的惯性特性,在电压暂降瞬间提供良好的动态功率支持;在控制环节中加入了模糊逻辑控制器,通过检测直流母线电压的变化率与换流器的剩余容量,灵活调节惯性支持的响应速度和大小。基于建立的四端系统小信号模型,进行了灵敏度计算与根轨迹分析,以揭示主要控制参数对系统稳定性及动态性能的影响。硬件在环测试结果表明:所提控制方法在保持换流器良好功率跟踪性能的同时,可使变换器在阶跃与随机性功率波动下提供灵活可调的惯性支持,从而有效减缓系统受到的瞬时功率冲击,减少电压暂降幅度,进而提升电压质量。论文研究可为双有源全桥DC-DC变换器自适应虚拟直流电机的控制提供参考。

基于P-U下垂特性的虚拟直流电机控制策略

直流微电网中传统P-U下垂控制由于只具备下垂特性、缺乏惯性,无法抑制直流母线电压波动,当网内功率突变时,直流母线电压瞬态特性较差,平稳性低。为抑制直流母线电压波动,提升直流母线电压动态稳定性,提出一种基于P-U下垂特性的虚拟直流电机(VDCM)控制策略。通过模拟直流电机机械惯性,将直流电机机电暂态响应过程与下垂控制特性进行等效,设计直流电压源变换器(VSC)P-U下垂控制环路,使直流变换器具备直流电机大惯性、高阻尼输出特性,有效地提升了母线电压动态稳定性,抑制直流母线电压波动。该文建立虚拟直流电机控制策略小信号模型,分析控制策略动作具体机理及系统稳定性,并与传统P-U下垂控制进行对比,通过仿真及实验验证了该策略的有效性。

虚拟直流电机的参数自适应控制策略

为了提升直流微电网的稳定性,虚拟直流电机控制被应用于直流变换器中,使变换器具有直流电机的外特性。但传统参数恒定的虚拟直流电机控制较难在提供惯性与阻尼支撑的同时实现较佳的动态性能。针对该问题,文中以Buck变换器作为研究对象。首先,建立虚拟直流电机控制小信号模型,分析了负载功率突变时转动惯量和阻尼系数对输出电压动态特性的影响。在此基础上,提出了虚拟直流电机参数自适应控制,给出了转动惯量和阻尼系数自适应调节原则和参数整定方法。最后,仿真与实验结果表明,相比传统虚拟直流电机控制策略,所提控制策略使系统在提供惯性和阻尼支撑的同时具有较快的响应以及较小的超调,可较好地抑制直流母线电压的波动。

基于虚拟仪器的分布式直流电机PID控制系统设计

为了摆脱传统测试仪器性价比低、设备更新复杂、不利于功能转换与补充等缺点,更简单有效地实现对设备的集中监控和分布式控制以及对直流电机的控制更加简便、提高调节精度,设计了一种以虚拟仪器为平台的分布式直流电机控制系统.主要利用实验室虚拟仪器工程工作台(LabVIEW)编程,简单高效地实现了分布式控制,对直流电机实现启动、停止、正转和反转等控制并通过脉冲宽度调制(PWM)结合比例积分微分(PID)算法对直流电机转速进行调节.实验结果表明,以虚拟仪器为平台的分布式控制系统对直流电机实现控制的方法简单有效,PID算法结合虚拟仪器平台实现对直流电机转速的调节不仅操作简便,而且简单易懂,调节方便,显示结果清晰.

基于Simulink的虚拟现实直流电机控制系统仿真

基于Simulink和MATLAB的虚拟现实工具箱,以光盘驱动器为三维虚拟场景,在本机上建立了直流电动机速度位置的开环和闭环控制的Simulink模型,根据Simulink模型计算产生的数据信号来控制和操纵三维虚拟场景中光盘的速度和磁头的位置。该虚拟现实系统动态仿真形象逼真,具有设置控制系统Simulink模型各模块参数的良好用户界面,实现了可视化交互性操作,具有较强的人机交互能力,能实时地观察速度和位置的变化。在远程计算机上交互操作功能的实现,有待进一步的研究。

基于模糊控制的直流电机死区补偿器的设计

本文提出了一种基于模糊控制的直流电机死区补偿器的设计方法。该方法将模糊控制函数的优化和参数的自调整集中于一体 ,因而能自适应地进行死区补偿来消除跟踪误差。仿真结果表明跟踪误差很小 。

交直流混合微网接口变换器广义直流电动势控制策略

随着“双高”特征日趋明显,农村交直流混合微电网的源荷呈现多电力电子化,双向接口变换器(bidirectional interface converter,BIC)的低惯性和阻尼问题较为突出。针对此问题,该研究提出一种基于广义直流电动势(generalized direct current electromotive force,G-DCEMF)的BIC控制策略。采用虚拟电阻对直流和交流子网间有功功率的缺额或盈余状态进行判定,根据判定结果通过BIC对功率进行分配控制,在多BIC并联运行时也更易实现功率分配。通过虚拟电感来提高惯性,以减少交流母线频率或交直流子网电压波动的影响,有效地提高了交直流混合微电网的抗干扰特性和动态性能。分析虚拟电阻和虚拟电感的取值,讨论电阻和电感参数影响控制效果的规律。最后通过PSCAD/EMTDC仿真研究验证了所提出的G-DCEMF控制策略的有效性,混合微电网初始状态:直流母线电压为0.75 kV,交流母线频率为50 Hz,系统在额定状态下运行。在运行时间t=1.5 s时,投入0.1 MW的交流负载。分别取虚拟电感为0、0.02、0.05 H,但随着虚拟电感增大,BIC的抗扰动能力增强,结果证明了G-DCEMF控制在可以实现BIC的功率双向流动的同时,提高系统惯性,改善动态响应和抗扰性能,提高微电网的稳定性。

基于Web的直流电机运动控制系统网络虚拟实验室

针对目前虚拟实验室只局限于小范围内的问题,提出网络虚拟实验室结构的浏览器端、服务器端控制、管理工作站端基本软件模块,通过Web协议,实现虚拟实验室的资源共享。应用TCP/IP底层通信协议,将客户机和服务器实现实时通信,研究多个客户同时进行同一实验的处理方式,使学生能通过INTERNET登陆到虚拟实验室,进行直流电机调速系统在线实验。该实验室能节省硬件成本,在网络上实现资源共享,为远程教育提供了新的发展模式。

铝带卷生产中直流电机张力控制系统的转矩补偿分析

分析了铝带卷生产中直流电机张力控制系统的动态转矩补偿和空载转矩补偿 ,给出了动态转矩补偿方式。在实际应用中 ,按文中所述方法补偿 ,取得了良好的效果 ,可供同行设计。

基于虚拟中性点的无刷直流电机无位置传感器控制关键问题研究

深入分析了无刷直流电机采用电角度导通、PWM调制方法下,如何通过定子外接并联电阻网络的中性点(虚拟中性点)相对直流母线中点的电压信号(虚拟中性点信号)获取转子位置信息;对虚拟中性点信号中直流分量的产生作了深入的理论分析,并通过仿真分析证实了上述理论结果.

虚拟直流电机惯性阻尼自适应控制策略

虚拟直流电机控制通过模拟直流电机的机械特性,使DC/DC变换器具备惯性和阻尼支撑。然而,定惯性阻尼系数的虚拟直流电机控制无法同时满足系统对于惯性阻尼支撑以及动态性能的需求,针对这一问题,提出惯性阻尼系数自适应。通过小信号分析惯性系数和阻尼系数对母线电压的影响,根据电压偏差变化趋势,设计自适应函数动态调节惯性系数和阻尼系数,在不影响抗扰性能的前提下,使母线电压更快地恢复至稳态。为了验证该控制策略的有效性,在MATLAB/Simulink中搭建模型进行仿真实验。仿真结果表明,相比于传统控制及其他自适应策略,在负载功率突变时,采用所提控制策略母线电压质量更好。

基于虚拟仪器的直流电机模糊PID控制实验研究

应用ELVISⅡ虚拟仪器实验平台对直流电机模块进行模糊PID速度控制实验设计。首先分析了电机的控制原理,在LabVIEW环境中设计了PID控制器及切换式模糊PID控制器,并对实验数据进行对比分析,与PID控制相比,模糊PID控制响应速度快、稳态精度高。最后进行了电机模块控制实验设计。实验教学结果表明:基于虚拟仪器设计的模糊PID速度控制实验可以激发学生学习控制系统设计的兴趣,调动学生的主动性,进一步提高实验教学质量。

一种新型虚拟直流电机控制技术

为解决新能源发电与负荷的随机波动引起的直流母线以及负荷侧直流电压的波动,提出一种虚拟直流电机控制技术。针对直流母线侧与负荷侧将虚拟直流电机控制技术分为虚拟直流发电机(virtual direct current generator,VDG)技术与虚拟直流电动机(virtual direct current motor,VDM)技术。虚拟直流电机控制技术将直流电机的机械方程与电动势平衡方程应用到控制算法当中,模拟直流电机的惯量特性与阻尼特性,使得在新能源发电波动以及负荷突变时直流母线电压与负荷侧电压仍能保持稳定。建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析系统的稳定性。为有效应对负载突变时直流母线电压跌落的问题,将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)引入至虚拟直流发电机控制中。在PSCAD/EMTDC环境下进行仿真研究,仿真结果证明所提控制方法的正确性和有效性。该文所提控制方法为解决新能源与负荷随机波动所造成的电压波动问题提供了新的思路。