异步电机无速度传感器控制的Holtz型磁链观测器性能分析

针对异步电机无速度传感器控制中,电压型磁链观测器低速性能较差的问题,研究一种具有较好低速性能的电压型磁链观测器——Holtz型磁链观测器.基于线性化理论建立该观测器的小信号模型,得出观测器反馈系数与观测器稳定性和动态响应之间的关系.进一步分析观测器输入存在误差的情况下,反馈系数对磁链观测结果的影响.基于对观测器综合性能的分析,提出一种自适应的反馈系数设计方法.针对2.2kW的异步电机,分别在Matlab仿真平台和基于Dspace的实验平台上进行了观测器输入存在误差的仿真和实验.结果表明:当观测器阻尼系数取在1.0附近,也即反馈系数按同步角频率的2倍取值时,可以获得最佳的观测效果,并且在高速和低速下均能获得良好的动态和稳态性能.

直驱型电励磁同步发电机新型磁链观测技术

考虑电励磁直驱风力发电系统的运行特点,基于电励磁同步发电机(EESG)电压模型的磁链观测器是较合适的磁链观测方案。本文采用改进型二阶广义积分器(Improved Second-Order Generalized Integrator,ISOGI)来代替电压模型中的纯积分器,能有效解决纯积分器存在的直流偏置、积分饱和等问题,从而得到的一种新型的基于ISOGI的磁链观测器。采用此磁链观测器可以得到气隙磁链的幅值和相位,从而可实现基于气隙磁链定向的EESG矢量控制系统。仿真和实验结果表明基于ISOGI磁链观测器是可行的,且此方案在风力发电系统要求的频率范围具有较好的稳态及动态性能。

基于转子磁链观测的PMSM滑模观测器控制方法

传统永磁同步电机滑模观测器无位置控制方法一般基于反电势观测,为消除反电势中的高频分量,需对反电势进行低通滤波后再进行转速和位置角估算。而低通滤波器的引入会对反电势的相位造成影响,进而需增加额外的相位补偿环节去补偿相角误差。同时,反电势会随转速变化,这给采用锁相环方法估算转速和位置角的PI参数整定也造成一定困难。针对以上情况,设计了一种改进型积分策略,通过对反电势进行积分得到转子磁链,通过对转子磁链进行锁相环得到转速和位置角。由于转子磁链在全转速范围内保持恒定,因此一套PI参数能在全转速范围内获得较好的控制效果,仿真结果表明,该控制方法具有良好的控制性能。

基于新型虚拟磁链观测的PWM整流器矢量控制

为了提高PWM整流器的虚拟磁链定向矢量控制的准确性,提出了一种新型虚拟磁链观测器,将3个一阶低通滤波器级联来代替纯积分器,以避免纯积分器带来的积分初值问题和直流漂移问题,实现虚拟磁链和电网电压的准确观测;采用SVPWM调制模块,给出了三相PWM整流器的无电网电压传感器控制系统结构。仿真结果表明,无论在整流或逆变状态,均能准确观测出虚拟磁链的幅值和相位,系统能在无网压传感器的条件下实现可靠运行;所给估算方法和控制策略是有效的、可行的。

一种消除电压型磁链观测器中直流偏置误差的新方法

为消除直流偏置积分误差对电压型转子磁链观测器的影响 ,提出了一种新型的闭环积分校正算法。该算法通过引入闭环比例积分 (PI)校正环节和直流偏置积分校正环节对电压型磁链观测器进行校正。可以完全消除直流偏置以及初始值积分误差对转子磁链造成的影响、同时还能保证转子磁链辨识无稳态误差 ,适合于在低速下和无速度传感器的情况下使用。

H桥级联变频器在笼型异步电机上的应用

中高压变频器在工业变频领域应用广泛。H桥级联多电平变频器具有模块化特点,可利用低压器件实现电压和功率的扩展。为此,介绍了一种3级H桥级联变频器拖动笼型异步电机的主回路结构,载波移相正弦波脉宽调制,功率单元直流电压均衡控制,以及基于电压电流混合磁链观测器的无速度传感器矢量控制等核心控制技术。MATLAB仿真结果验证了该变频器采用所提出的控制技术控制笼型异步电机,具有良好的起动和运行性能,为中高压大功率传动应用领域提供了技术保障。

基于PR调节器的电励磁同步电机系统仿真研究

在基于气隙磁场定向的电励磁同步电机矢量控制系统中,控制器多数采用PI调节器并且需要进行复杂的坐标变换,影响系统的动态和稳态性以及鲁棒性。分析了PR调节器的特点,并在电励磁同步电机数学模型的基础上,提出了一种基于PR调节器的电励磁同步电机矢量控制方法,同时该系统还加入了电流预控环节并采用混合磁链观测器。理论分析和仿真结果表明:基于PR调节器的电励磁同步电机的矢量控制方法可以很好地实现电励磁同步电机的四象限运行,并能保持气隙磁链的恒定,表现出了较好的控制性能。

异步电机的Γ型电路分析和改进型U-N模型设计

文章分析了异步电机Γ型电路的数学模型、极点分布和反馈矩阵的设计,采用了全阶磁链观测器模型观测定/转子磁链,对比了全阶磁链观测器模型和U-N模型,并结合两者优点得到了定/转子磁链同步补偿的改进型U-N模型。Matlab仿真结果表明,改进型模型具有良好的精度和鲁棒性,可适应于各种高性能的电机控制平台。

双馈式变速恒频风力发电机的空载及负载并网策略

双馈式变速恒频(DFVSCF)风力发电机在转子侧施加交流励磁,快速调节定子电压,以满足并网条件。本文利用这一柔性连接特性,采用磁场定向矢量控制技术,研究了双馈式变速恒频风力发电机的空载、负载两种并网控制原理,建立了基于定子磁链定向矢量控制下的两种并网策略,给出了两种策略下的转子电流控制模型,并设计了不依赖于发电机参数的u-ω型磁链观测器,实现了变速情况下DFVSCF风力发电机的安全并网。最后进行了实验研究,证明了两种并网策略的正确性及有效性。

三电平NPC牵引变流器无传感器矢量控制策略研究

针对三电平二极管钳位型(NPC)牵引变流器在感应电机无传感器矢量控制中的应用,基于空间矢量调制算法(SVPWM),引入大小不同的中性点电压偏移阈值,在不同的阈值下对矢量作用时间采用滞环控制和主动控制相结合的方法,解决了中性点电压平衡问题。在全阶磁链状态观测器获取电机转速信息基础上,优化了矢量控制中电流内环控制架构,控制参数易于整定。在分析死区时间影响的基础上,提出了基于三电平SVPWM控制的实时死区补偿方法,具有实现简单、代码量少的优点。通过仿真和电机拖动实验,验证该控制策略的适用性和有效性。

级联H桥多电平变频器技术研究

随着中高压变频器在工业变频领域广泛应用,级联H桥多电平变频器采用模块化设计理念,通过多个相同的低压变换单元级联起来实现高压及大功率的功能。为此介绍一种每相由8个H桥变换单元级联的多电平变频器、相应的载波移相正弦波脉宽调制技术,以及基于电压型磁链观测器的无速度传感器矢量控制策略。通过实时数字仿真(RTDS)和变频器带异步电机拖动实验验证了该级联H桥多电平变频器采用所提出的控制策略具有良好的起动和变频性能,为中高压大功率传动领域提供了技术保障。