直线感应电机间接磁场定向悬浮牵引联合控制

基于气隙磁密分析,建立了适用于间隙变化的直线感应电机动态数学模型以及推力和法向力表达式。针对直线感应电机的运行状况,分析了法向力的排斥力分量和吸引力分量的特点,提出了一种新颖的基于间接次级磁场定向的推力、法向力独立控制策略。仅仅依靠单边直线感应电动机,实现了静态和动态稳定悬浮、以及悬浮状态下的稳定牵引运动,并在一台直线感应电机模型车辆上进行了实验。实验结果表明,提出的解耦控制方案对直线感应电机的悬浮牵引联合控制具有良好的效果。

异步电动机间接磁场定向控制双闭环系统

首先对磁场定向控制理论进行了详细分析,比较后采用间接磁场定向的控制方法,并建立基于同步电流内环、转速外环的双闭环控制结构。由于电流反馈环路引入了耦合关系,采用给定电流和反馈电流的偏差引入异步电动机的外部解耦支路来抵消异步电动机交叉耦合电压项的耦合作用,消除其耦合影响。根据所述的控制系统,搭建了基于DSP的实验平台,并进行了相应特性实验。实验结果表明该控制系统实现了磁通与转矩解耦控制,系统的静、动态性能良好。

间接磁场定向控制的定子双绕组感应电机风力发电系统

针对低转速下运行的定子双绕组感应电机(DWIG)风力发电系统,提出了一种简单易实现的控制绕组间接磁场定向控制策略。该定向方法忽略控制绕组的阻抗压降,以与控制绕组电压矢量正交的方向作为矢量控制的定向基准,使系统的电压调节控制得到了简化。省去了直接磁场定向控制的复杂积分运算,仅需控制绕组电压采样及简单的2/3坐标变换。采用滞环电流控制策略调节系统的输出电压,在一台750 r/min、20 kWDWIG样机上进行了仿真和实验研究,证明了理论分析和该定向方法的正确性和有效性。

异步电动机间接磁场定向的二自由度鲁棒控制器

间接磁场定向控制(IFOC)的异步电动机控制系统性能容易受到转子电阻变化和外界扰动的影响,一般的鲁棒控制在兼顾系统鲁棒稳定性和鲁棒性方面有所不足。为了解决这些问题,研究将基于Youla参数化的二自由度控制结构用于异步电动机的间接磁场定向控制,H∞反馈控制器用于保证反馈闭环的鲁棒稳定性和鲁棒性能,设计基于H2优化的前馈控制器来保证系统即使在存在模型误差的情况下,仍具有良好的鲁棒跟踪性。仿真结果表明,所设计的二自由度控制器能够提高系统在参数变化和外界干扰下的性能。

感应电动机间接磁场定向控制系统振荡的功率谱分析

在感应电动机间接磁场定向控制(IFOC)系统中,若转子电阻不能正确估计并且PI速度调节器的参数设置不当,可能因出现Hopf分岔而导致系统振荡,由转子时间常数估计误差和阻尼比、无阻尼自振频率的关系导出了发生Hopf分岔的参数条件,对IFOC系统发生振荡时的时间响应进行了功率谱分析。结果表明,IFOC系统蕴涵丰富的动力学特性,在不同参数条件下,可以是稳定的,也可以产生周期振荡或混沌振荡,这一方面为避免振荡,设计一个常规的稳定电动机传动系统提供了理论依据;另一方面,对感应电动机这一工程中广泛应用的驱动源的不规则运动和混沌运动特性的研究,将为利用其振荡特性提高感应电动机动态响应和运行效率打下基础。

基于滑模磁通和速度观测器的异步电动机间接磁场定向控制

针对无速度传感器异步电动机转子电阻变化所带来的问题,设计了一种间接磁场定向控制(IFOC),提出了一种新的滑模技术。所观测的磁通收敛性由所观测的电流收敛性来保证。根据估计的定子电流和转子磁链来估计转子转速和转子时间常数。估计的转子时间常数用于滑模计算和观测器结构中,估计的转速用来作为转速调节的反馈。仿真结果证明所提出的速度估算方法有效,所提出的观测器结构具有鲁棒性。

一种异步电机无速度传感器间接磁场定向控制策略

针对无速度传感器异步电机,提出了一种新的滑模磁通和速度观测方法。实际电流和观测电流之间的误差收敛到零,保证磁通观测器的精确性。根据估计的定子电流和转子磁链来估计转子的转速和转子时间常数。估计的转子时间常数用于滑模计算和观测器结构中,估计的转速用来作为转速调节的反馈。仿真结果证明所提出的速度估算方法有效以及所提出的观测器结构具有鲁棒性。

变增益PI速度控制器在间接磁场定向控制系统中的应用

针对感应电机无速度传感器间接磁场定向控制系统中传统PI控制器和磁通观测器的不足,利用感应电机的时变参数模型的降阶处理方法,提出一种变增益的PI速度控制器;为获得无速度传感器控制,提出一种非线性鲁棒高增益观测器。仿真和试验验证表明:PI速度控制器不但能根据实际工况实现PID参数的在线调整,而且工程实现简单,减少了系统在启动阶段的超调;非线性鲁棒高增益观测器只需要电机的定子电压和电流,能同时观测电机的状态量和转子时间常数等参数,鲁棒性好,计算量少,易于适时在线实现。

异步电动机间接磁场定向控制的霍夫分岔分析

定性地分析了在异步电动机间接磁场定向控制中,电机时间常数失配度对异步电动机稳定性的影响。观察到了在在一定的参数范围内,异步电动机间接磁场定向控制系统会出现霍夫分岔。推算出系统发生霍夫分岔的条件,及其在该条件下的霍夫分岔点,从而得到了设计PI速度环控制器的设计准则,使得系统不发生霍夫分岔。

转子电阻未知时感应电动机间接磁场定向控制

转子电阻准确已知是感应电动机间接磁场定向控制获得良好性能的关键,但在电机运行过程中,转子电阻却是时变的。为此,本文从转子磁链调节的稳态过程出发,根据转子电阻与转子磁链、电磁转矩之间的关系,设计了一个新型的转子电阻估计器。该估计器形式简单,计算量小,能极大改善感应电动机间接磁场定向控制对转子电阻变化的鲁棒性。对感应电动机的仿真结果表明,上述估计算法是有效的。

异步电动机间接磁场定向控制的霍夫分岔分析

定性分析了在异步电动机间接磁场定向控制中,电机时间常数失配度对异步电动机稳定性的影响。观察到,在一定的参数范围内,异步电动机间接磁场定向控制系统会出现霍夫分岔。并推算出系统发生霍夫分岔的条件,及其在该条件下的霍夫分岔点,从而得到设计PI速度环控制器的准则,使系统不发生霍夫分岔。

基于定子电流矫正的异步电机间接定子磁场定向控制

提出一种基于定子电流误差的间接定子磁场定向矫正控制方法。分析了定子dq轴电流以及定子磁链的关系,推算出q轴电流对定子磁场的去磁分量,在负载变化时加大d轴电流补偿该分量,实现定子电流dq轴分量的分解。采用了磁链开环的矢量控制,避免了传统磁场定向矢量控制在低速时磁场观测的复杂性和不准确性。然而为保证磁场定向的准确性,提出了基于定子电流误差的磁场定向矫正方法,通过分析磁场定向的超前和滞后时dq轴给定电流和反馈电流的关系,补偿到q轴电流,进而改变转差来弥补磁场定向不准带来的误差。最后,搭建了异步电机Matlab仿真模型和实验平台,结果表明,磁场定向在稳态运行和电机参数变化时有良好的矫正效果,保证控制系统的静、动态性能。

间接矢量控制中的转子电阻辨识方法研究

针对感应电机的间接磁场定向控制系统中转子电阻在低速时大范围变化造成定子电流和电磁转矩脉动严重的问题,依据模型参考自适应理论和瞬时无功功率理论,提出一种基于无功功率参考模型的转子电阻在线辨识方法。辨识模型不依赖于感应电机的定子电阻,对定转子电感和转速的变化鲁棒性好,准确观测转子磁链角,使得定子电流和电磁转矩的脉动减小。将该辨识算法应用于电动轮自卸车调速系统实验平台的感应电机转子电阻辨识,仿真结果表明,较未辨识转子电阻时系统性能得到了较明显改善,转子电阻辨识能够快速收敛于实际值,响应速度快,且对定转子电感的动态变化不敏感,能有效降低转子磁链观测误差,抑制定子电流和转矩脉动,在低速时控制性能提升显著,验证了辨识算法的正确性及其工程实用价值。

短初级单边直线感应电机新型等效电路

基于直线感应电机一维电磁场分析,考虑直线电机端部效应、初级端部半填充槽、磁路饱和、次级背铁电阻等影响,认为端部效应将影响电机的互感和次级电阻,对此采用系数K′x(s)和C′x(s)、Kr(s)和Cr(s)进行修正,给出计入修正系数的直线电机单相T型等效电路模型。根据功率守恒原则,对电机三相电压、磁链和电流进行派克变换,得到两相同步坐标系下的数学方程和等值电路,其形式与旋转电机相统一,有利于此类电机运行控制的实现。对电机起动点的4个校正系数、互感和次级电阻进行分析计算,并对不同工况下的推力分别进行理论研究和实验测试。测试结果与理论分析吻合较好,表明所得模型可行,具有一定的工程应用价值。

三电平双PWM变频器综合控制策略

分析了三电平双PWM变频器系统响应延迟及母线电压波动原因,提出了一种新型三电平双PWM变频器综合控制策略。前端三电平PWM整流器采用固定开关频率直接功率控制(DPC_SVM),后端三电平PWM逆变器-异步电动机采用间接磁场定向控制,增加了从逆变侧到整流侧的输出功率反馈补偿。实验结果表明,新型三电平PWM整流器控制策略及输出功率反馈补偿能有效提高系统直流环节动态响应,使减小直流母线电容成为可能。

一种基于双复合滑模面滑模观测器的异步电机转子电阻辨识方案

设计了一个双复合滑模面滑模观测器在线辨识异步电机转子电阻,用于提高异步电机间接磁场定向矢量控制性能。尽管观测器是在静止坐标系下实现的,但其推理和设计过程是在转子磁场定向同步旋转坐标系下完成的。这种处理方法,使得静止坐标系下复合滑模面的本质得以清晰揭示,使得单个复合滑模面滑模观测器的不足得以暴露,使得双复合滑模面滑模观测器的提出得以自然呈现,从而完善了复合滑模面滑模观测器设计的理论基础。相关仿真和实验结果验证了该文的推理,展示了该文设计的双复合滑模面滑模观测器的收敛性、观测精度、参数鲁棒性以及动态性能。

基于参数自优化的感应电机无速度传感器稳定性研究

感应电机无速度传感器矢量控制系统在低速发电运行时经常出现不稳定现象,用间接磁场定向电压模型求出只与电机机械角频率相关的磁链状态方程,然后对感应电机电压模型进行系统动力学分析,指出电压模型存在多平衡点状况,并采用矢量图对平衡点的稳定性进行分析,得出了电压模型的稳定性判据。最后采用基于参数自优化的电压模型使平衡点的稳定性能得到了改善。仿真和实验结果验证了方法的正确性和可行性。

电动汽车用双感应电机单变频驱动系统研究

采用双感应电机设计的电动汽车总成系统,存在需要提高功率密度和集成度的问题。针对此问题,设计了一种用于电动汽车的双感应电机单变频独立驱动控制系统,其中驱动2台感应电机变频器属于5桥臂2电平电路拓扑。首先,对5桥臂电路拓扑对应的电压空间矢量关系进行了分析;然后在经典的间接磁场定向矢量控制基础上,设计了控制器和对应的脉宽调制策略;最后,搭建了5桥臂变频驱动试验平台,开展了双感应电机驱动试验,试验结果验证了2台电机能被独立控制,并具有较好的转速和转矩响应。

基于STM32F103和IFOC的三相交流感应电机测控系统设计

介绍了三相交流电机间接磁场定向控制(IFOC)算法的控制思路,并提出一种以STM32F103RC控制器为核心的感应电机测控系统设计方案.根据IFOC算法和STM32F103RC的特点,文中给出了系统具体的软硬件实现方法.样机测试表明,该方案可实现对此类电机的准确监测和稳定控制,具有较高的实用价值.

感应电动机的Hopf分岔及PI速度调节器的设计

在感应电动机间接磁场定向控制系统中 ,若转子电阻不能正确估计且PI速度调节器参数设置不当 ,系统可能因出现Hopf分岔而导致振荡 .文中根据Lyapunov稳定性理论分析了Hopf分岔产生的条件 ,推导出对PI速度调节器参数的合理选择具有普适性的依据 .同时讨论了定子电流励磁分量给定信号对分岔条件的影响 .仿真结果证实了理论分析的正确性 .Hopf分岔条件可作为PI速度调节器设计的指导 ,以提高系统的稳定性和可靠性 .