改进滑模观测器在船舶电力推进PMSM无位置控制中的应用

针对船舶电力推进永磁电机中无传感器技术存在的问题,在分析电力推进船舶常用的三相永磁同步电机的数学模型的基础上,提出一种改进的变结构滑模观测器的无传感器矢量控制算法。根据观测电流与实际电流的差值重构电机的反电动势,利用开关函数和卡尔曼滤波器滤除高频干扰,从而准确估算出电机的转子位置和转速。利用MATLAB/Simulink进行仿真试验,验证该速度估计算法的正确性。

PMSM无速度传感器技术在船舶推进控制系统中的应用

船舶推进控制系统具有监测船舶电机运行状态、转子信息等作用,对船舶动力推进系统有重要的意义。传统的船舶推进控制系统采用机械式传感器采集电机信息,存在误差大、时效性低和不稳定等问题,本文基于新型PMSM无速度传感器技术,设计一种先进的船舶推进电机矢量控制系统。仿真实验表明,基于无速度传感器的电机矢量控制精度高、性能稳定,具有重要的理论和实际意义。

船舶电推PMSM无位置传感器控制研究现状综述

电力推进船舶是未来绿色船舶的重要发展方向。永磁同步电动机的一系列优点使其适合作为电推船的推进电机。船舶工作环境的恶劣使得无传感器控制技术在船舶电力推进永磁电机中具有较强的实际意义。目前,无传感器控制技术主要分为中高速和低速两部分,复合控制算法可用于电机全速域范围进行位置和转速估计。

电动飞机电推进用永磁同步电机无传感器控制技术综述

随着绿色航空的发展和新能源技术的不断进步,电动飞机也得到了快速发展。作为电动飞机的核心,电推进系统也受到越来越多的关注。永磁同步电机(PMSM)凭借其功率密度大、效率高等优势成为电动飞机电推进系统的理想解决方案。由于不依赖位置传感器,永磁同步电机无传感器控制技术能够更好地满足电动飞机对高空复杂环境下高可靠性的要求。首先,对当前电动飞机推进用永磁同步电机无位置传感器控制的主要方法进行了总结和比较。其次,针对转子起始位置检测、低速起动以及中高速运行中的关键技术和难点进行了分析。最后,对目前研究中存在的问题进行了归纳,并对未来的发展进行了展望。

基于高频注入法的船舶电推PMSM低速域转子位置估计

为进一步提高电力推进船舶用永磁同步推进电机在转子位置传感器发生故障情况下的可靠性,采用无位置传感器控制技术估计的转子位置来实现推进电机的闭环控制。在分析电力推进船舶系统结构的基础上,根据三相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)的矢量控制原理,在低速域范围内采用基于高频注入法的转子位置估计算法,在两相静止坐标系中以高频响应电流作为调制信号对高频响应电流进行处理,经过低通滤波后,采用外差法构建转子位置误差信号,再提取转子d轴位置,利用磁路饱和效应判断转子NS极性。在仿真软件MATLAB/Simulink中对该算法在电力推进船舶永磁同步电动机控制系统中进行验证。验证结果表明:基于高频注入法的无位置传感器控制技术在电力推进船舶PMSM低速范围可准确地估计转子位置。

基于三自由度动态内模解耦的PMSM弱磁控制

针对水下航行器推进系统中永磁同步电机(PMSM)在弱磁区电动工况下动态性能不理想的问题,依据PMSM弱磁理论,研究了交直轴电流调节器对弱磁控制动态性能的影响,提出基于三自由度动态内模解耦的PMSM弱磁控制策略。考虑到传统内模解耦无法同时兼顾解耦效果、响应速度及稳态误差,引入电流调节因子,对解耦控制器进行改进。在此基础上,针对输出转矩发生阶跃时交轴电流调节方向与系统期望方向相反的问题,在电流调节因子中加入交轴电流信息,结合模糊控制器,实时对电流调节因子进行优化。仿真和试验结果表明,该策略综合解决了弱磁区电动工况下交轴电流调节器调节不利和电流耦合严重的问题,改善了PMSM的动态性能,同时具有抗饱和、电流解耦及弱磁控制的三重功能。

基于螺旋桨负载的电推进系统线性/非线性自抗扰混合控制方法研究

电推进系统采用永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)直接驱动螺旋桨为飞机提供所需的动力,由于运行工况的复杂性和强耦合性,其对动态响应和扰动抑制能力提出更高的要求。为了提高系统性能,提出一种线性/非线性自抗扰混合控制方法。在线性扩张状态观测器(linear expanding state observer,LESO)和非线性扩张状态观测器(nonlinear expanding state observer,NESO)参数整定的基础上,设计带权重系数的混合控制策略。该方法有效整合LESO和NESO的优点,通过带桨测试结果验证所提方法的可行性,为工程实践奠定理论基础。

基于SMO和RLS的航空电推进永磁电机驱动系统

针对大功率航空电推进驱动系统高可靠性和轻量化特性的需求,本文提出了一种基于滑模观测器(SMO)和递推最小二乘法(RLS)的多模式无位置传感器控制策略。首先通过SMO对扩展反电动势进行观测,并对转速估算值进行多模式处理,实现了快速、准确地提取出电机的转子位置角及转速等信息;再由RLS对永磁体磁链等参数进行辨识,依据辨识结果对控制器中的相关控制参数进行整定,并对观测器参数进行更新,提高了系统的鲁棒性。本文对300kW的永磁同步电机电推进驱动系统进行了实例仿真,验证了所提方案的有效性。本文所提出的方案可以实现可靠的无位置传感器驱动控制,具有快速的动态性能和较高的鲁棒性,为相关航空电推进驱动系统控制方案的设计和研究提供了参考。

船舶电力永磁同步推进电机空间电压矢量DTC

为能更好地控制船舶推进电机的动态和静态性能,在传统直接转矩控制的基础上提出基于空间矢量调制的直接转矩控制算法。通过空间矢量控制、磁链控制和转矩控制,介绍空间矢量调制直接转矩控制算法的基本原理;结合船舶永磁同步推进电机的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立船舶电力推进系统的仿真模型;结合试验电机参数,对船舶的额定负载起动性能、转速转矩突变及低速性能进行仿真分析。仿真结果表明,基于空间矢量调制的直接转矩控制技术在船舶电力推进系统中具有良好的调速、调矩和低速性能,能很好地满足船舶电力推进系统的需求。通过搭建基于DSP的永磁同步电机直接转矩控制硬件试验平台,进一步验证基于空间电压矢量的直接转矩控制策略的正确性和可行性。

船舶电力推进电动机能耗制动电阻值研究

介绍电力推进船永磁同步电动机及其能耗制动,鉴于目前少见计算能耗电阻阻值的文献,研究提出能耗电阻阻值计算公式,并通过仿真以及与实船对比证实其正确。

船舶电力推进三相永磁同步电动机双闭环控制研究

在分析船舶电机推进永磁同步电机(PMSM)数学模型和矢量控制原理的基础上,阐述了电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)的基本原理及算法实现,用Matlab/Simulink建立了永磁同步电动机SVPWM速度环、电流环双闭环模型,然后用DSP在2.5kVA的实验样机上进行实验。仿真和实验结果验证了该算法的正确性和有效性。

基于滑模控制的船舶电力推进调速系统仿真

在船舶电力推进中,推进电机是把电能转化为机械能的核心元件。随着科学技术的日益发展,大功率永磁同步电机已经在电力推进系统中广泛运用。由于舰船系统外部扰动大,会对推进部分交流调速系统带来很大影响。滑模变结构控制受外部扰动因素小,响应快速,因此本文把滑膜变结构控制应用于交流调速系统中,采用id=0的矢量控制策略,建立了船舶推进交流调速系统仿真模型。仿真结构表明,采用滑膜变结构控制进行交流调速,能加快永磁同步电机的推进时间,同时外部扰动对调速影响减小,能够满足船用大功率电机在动态转矩响应方面的要求。

用于船舶永磁推进电机驱动控制的MMC模型预测方法

[目的]针对传统控制策略的多参数整定以及控制策略复杂性问题,提出一种适用于船舶电力推进驱动系统的模块化多电平变换器(MMC)模型预测控制方法。[方法]首先,分析传统控制策略下的驱动系统设计的复杂性问题;然后,基于模型预测(MPC)的优势,提出船舶电力推进驱动系统的MMC模型预测控制方案;最后,在Matlab/Simulink环境下,搭建带有螺旋桨负载的3.3 kV/20 MW永磁同步电机(PMSM)驱动系统模型,开展仿真验证。[结果]仿真结果表明:该MMC模型预测控制策略下的电机转速和转矩响应无超调,转速静差率保持在1%之内,并且使转矩脉动减少了6.1%,具备技术可行性和明显优势。[结论]研究成果可为船舶中压直流电力推进系统的变频器设计提供参考。

对转永磁同步推进电机的Matlab建模与仿真

文章探讨了对转永磁同步推进电机的结构和工作原理,推导了电机的数学模型和电磁关系。利用Matlab/Simulink软件建立了对转永磁同步电机的仿真模型,详述了模型的实现过程,提出了扰动下的双转子转速跟随方案,并进行了仿真。仿真结果与理论分析相吻合,验证了模型的有效性。模型的建立,为对转永磁同步电机优化设计和控制策略提供了依据。

船舶永磁同步推进电动机的基于滑模变结构的SVM-DTC方法

为解决船舶电力推进系统在螺旋桨负载受到风浪干扰时的稳定性问题,采用永磁同步电动机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)作为推进电动机,在空间矢量调制(Space Vector Modulation,SVM)方法和直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)方法的基础上,提出一种基于滑模变结构的SVM-DTC方法.通过Simulink搭建模型进行船舶工况仿真,对推进电动机的转速和电磁转矩进行分析.仿真结果表明采用滑模控制的船舶电力推进系统具有很好的静态、动态特性和鲁棒性.

采用拓扑识别技术的船舶电力系统自适应保护研究

船舶电力系统是保障船舶在海上正常航行的前提条件,现代船舶的电力系统随着负载功能及复杂性的要求,电力系统也越来越复杂。本文通过对船舶电力系统结构及拓扑识别自适应方法的研究,结合自适应方法的流程与结构,实现了对船舶电力系统的拓扑识别自适应保护,通过仿真验证来检验拓扑识别技术的可行性,对于船舶电力系统的保护有着重要意义。

基于MPTC的船舶推进电机新型SMO

电力推进船舶是未来绿色船舶的重要发展方向。针对传统滑模观测器(SMO)应用在推进电机上的两个主要不足,在模型预测转矩控制策略(MPTC)的基础上提出一种新型SMO方案。针对传统SMO存在的抖振问题,利用Sigmoid函数代替sign函数对推进电机等效反电动势进行估计予以抑制,此外利用变截止频率低通滤波器以及锁相环技术消除传统SMO中低通滤波效应引起的相位延迟的同时提高转子转速和位置信息的观测精度。基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了新型SMO具有更好的动、静态性能。

对转螺旋桨用盘式永磁电机特性分析及其直接转矩控制

传统对转螺旋桨多采用燃气轮机和机械传动的驱动装置,该装置存在着结构复杂、体积庞大、噪声污染等问题,文中设计一种基于电力推进对转螺旋桨用的盘式永磁同步电机(disc contra-rotating permanent magnet synchronous motor,DC-PMSM)。在分析新型盘式对转永磁电机结构与工作原理的基础上,研究该电机的磁路特性,并通过三维有限元计算分析DC-PMSM的双转子反电势的叠加特性、双转子转矩特性等;然后,针对盘式对转永磁电机单定子双转子的特殊结构,提出一种基于转矩角分时控制的直接转矩控制策略,解决负载转矩不对称时盘式对转电机双转子转速不可控的问题,实现双转子的同步运行;最后,通过三维有限元仿真计算与原理样机实验分析,验证新型盘式对转永磁电机的设计方法的正确性和所提控制策略的有效性。

电力推进船舶电机无模型滑模控制策略研究

针对船舶电力推进永磁同步电机易受到各种负载变化、外部环境变化及自身参数变化的扰动影响,设计了一种基于无模型控制理论的改进滑模控制器。在分析三相永磁同步推进电机数学模型的基础上,引入能够动态适应系统状态和滑模面变化的新型趋近律,实现控制系统快速响应和低抖振,利用扩展状态观测器对航行中系统自身参数变化和未建模扰动进行观测补偿,可以有效减少滑模控制器的切换增益,进一步抑制抖振,同时提高抗干扰能力。最后,利用MATLAB/Simulink在船舶螺旋桨负载和外界扰动下分别进行了恒速和变速仿真实验.仿真结果说明:该控制器在船舶负载和外界扰动下电机可稳定运行,验证了该控制器在船舶负载下的有效性和稳定性。

一种小型船舶电力推进系统的仿真研究

针对以往学者对船舶电力推进系统的研究侧重于推进电机的性能优化和恒转矩负载下静态性能研究的现状,该文结合实验室现有的设备和数据,在永磁同步电机矢量控制技术发展的基础上,利用Matlab中的Simulink模块库搭建一套完整的永磁同步电机、螺旋桨和船体仿真模型,研究转速给定输入下电力推进系统从起动到稳定的工作过程。仿真结果证实了该系统具有良好的动静态性能和抗扰性能,符合实际船舶电力推进系统的工况,为后续的研究工作奠定了基础,具有实用价值。