Sensorless Vector Control of Parallel-Connected Multiple Induction Motors Fed by a Single Inverter

A method of improving the stability of multiple-motor drive system fed by a 3-leg single inverter has been devised that employs the averages and differences of estimated parameters for field-oriented control. The parameters of each motor (stator current, rotor flux, and speed) are estimated using adaptive rotor flux observers to achieve sensorless control. The validity and effective of the proposed method have been demonstrated through simulations and experiments.

结温导向的牵引变流器寿命优化控制

结温是影响绝缘栅双极型晶体管(IGBT)寿命的主要因素。为了提高地铁两电平牵引变流器寿命,提出一种降低结温的异步牵引电机双矢量模型预测转矩控制(DVMPTC)策略。将传统DVMPTC的第二个电压矢量选择范围缩小在与第一个电压矢量不切换或仅切换一次的范围,降低IGBT开关损耗的同时减小系统计算量;在代价函数中约束IGBT及其反并联二极管的损耗,动态加入损耗因子,并赋予权重系数,使得最优矢量的选择兼顾控制性能与降低损耗。通过仿真分析,本文所提方法相较于传统基于分段调制算法的直接转矩控制策略,降低了结温及其波动,提高了牵引变流器寿命。

基于滑模扰动观测器的永磁同步电机模型预测电流控制

永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)单矢量模型预测电流控制(model predictive current control,MPCC)中,存在电流具有较大波动、稳态性能较差、依赖模型参数且抗扰能力不足的问题。针对这些问题,研究了双矢量模型预测电流控制(TV-MPCC)算法,该算法在一个采样周期内进行2次电压矢量选择。同时,设计了一种基于改进趋近率(SMRL)的滑模扰动观测器(SMO),滑模增益采用分段式函数来实现。通过仿真实验,验证了所提出的TV-MPCC算法和SMO的有效性。与传统的MPCC相比,TV-MPCC可以显著降低电流的波动,并提高系统的鲁棒性。同时,SMO的引入使得系统能够更好地观测和补偿扰动,进一步提高了系统的稳态性能。本研究表明,双矢量模型预测电流控制结合滑模扰动观测器的方法在提高PMSM的鲁棒性能方面具有较好的效果。

基于改进LADRC的矢量推力双旋翼飞行器姿态控制

针对矢量推力双旋翼无人机姿态控制过程中存在强耦合、模型不精确的问题,提出了一种改进型的线性自抗扰姿态控制(linear active disturbance rejection controller,LADRC)方法。该方法利用改进线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)提高对总扰动的实时观测精度,根据姿态角的误差及其变化率引入模糊控制思想对线性状态误差反馈控制律进行在线参数整定,最后以矢量推力双旋翼飞行器为研究对象,对比PID和常规LADRC对外界扰动的抗扰效果,仿真试验验证了该方法能够较好估计补偿系统的总扰动,具有更好的抗扰性能和收敛速度。

内置式永磁同步电机的MTPA模型预测控制

提出一种内置式永磁同步电机(InteriorPermanent Magnet Synchronous Motor,IPMSM)的最大转矩电流比(Maximum Torque Per Ampere,MTPA)模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)方法。方法通过MTPA控制,建立了电机电磁转矩参考值与定子电流d、q轴分量之间的关系。在瞬态时,上述方法与传统的单矢量MPC相同,以d、q轴电流的跟踪误差作为代价函数,保持了传统的模型预测控制动态响应快的特点;在稳态时,采用双矢量MPC,减小了转矩脉动,改善了电机的稳态控制性能。仿真结果表明,与i_(d)=0的MPC相比,给出的控制策略动态响应快,稳态转矩脉动小,铜损耗低。

价值函数级联的PMSM双矢量模型预测转矩控制

针对永磁同步电机有限集模型预测转矩控制(FCS-MPTC)存在的权重因子难以确定,电磁转矩和磁链波动较大的问题,提出了一种价值函数级联的双矢量模型预测转矩控制策略。首先,根据基本电压矢量对电磁转矩的作用效果,将电压矢量分为两类,并设计了一种新的双矢量组合规则;其次,为了保证所选的双矢量组合在控制过程中能有效抑制转矩和磁链的波动,将其波动程度纳入到价值函数的寻优计算中,并通过构建级联结构消除转矩与磁链之间的权重因子;最后,在MATLAB/Simulink中搭建模型进行仿真,仿真结果表明所提控制策略在无权重因子参与的情况下能有效降低电磁转矩和磁链的波动。

基于矢量控制技术的伺服驱动系统

针对伺服驱动系统精度低、动态响应慢、稳定性差等问题,对双绕组永磁同步电机的矢量控制技术进行了深入的研究。优化和改进控制策略、系统硬件和软件程序。提出新的解决方案,设计伺服驱动系统。搭建试验平台,对系统进行功能和性能测试。实验结果表明:系统响应速度快、稳定性强,电机的控制精度和抗干扰能力也得到了明显提高,满足系统设计需求。

基于模糊算法的双三相PMSM无传感器控制

针对现有高速情况下双三相永磁同步电机无传感器控制精度低,增益值固定的问题,提出一种提高精度同时可变换增益值的基于模糊离散型超螺旋滑模观测器。首先,对双三相永磁同步电机的数学模型与电流方程进行分析;其次,结合电流方程与超螺旋算法构建超螺旋滑模观测器并利用反向差分离散法进行离散化,同时加入模糊控制得到变换增益值,解决了超螺旋滑模观测器受固定增益值限制无法兼具收敛速度快和观测误差小的问题;最后,在MATLAB环境下搭建了仿真模型对所提算法进行验证,仿真结果表明了新型观测器精度高的同时也能够改变增益值从而快速收敛。

新能源农机用双永磁游标电机的模型预测电流控制

模块化双永磁游标电机兼具高转矩密度和低铁耗,适用于低速大转矩的直驱应用领域。针对新能源农机用模块化双永磁游标电机控制系统存在的转矩脉动大、电流谐波多和转速波动大等问题,提出一种基于改进式模型预测电流控制策略。相比于传统模型预测电流控制,提出的控制策略采用双矢量模型预测电流控制,在每个控制周期内可同时选择2个任意电压矢量组合作用,扩大了电压矢量的选择和幅值调节范围,可进行更准确的电流控制。同时,考虑系统延迟,在预测控制中加入电流延迟补偿环节。仿真结果表明,所提的控制策略可有效减小转矩脉动、电流谐波和转速波动,提升系统的控制性能。

永磁同步电机双矢量固定开关频率模型预测控制研究

为了解决传统的永磁同步电机双矢量模型预测电流控制中开关频率高、计算量大的问题,提出一种固定开关频率双矢量模型预测控制策略。利用传统的双矢量模型预测控制的参考电压矢量所在扇区的变化规律,通过构造新的电压矢量选择表,将电压矢量的选择范围从7个降为2个;同时提出一种基于d、q轴电压差的作用时间计算方法,以降低计算量和固定开关频率。最后,通过搭建仿真模型和永磁同步电机实验平台,对传统的双矢量模型预测电流控制策略和所提控制策略进行对比分析和验证,仿真和实验结果显示出该文所提控制策略相对传统的双矢量模型预测电流控制策略的优越性,验证了其可行性和正确性。

MW级防爆提升机变频电控装置研发及应用

在总结暗井提升系统存在重载启动时对电网和机械冲击大、功率因数低、调速困难以及电能浪费问题基础上,按照暗井提升机电控装置防爆要求,介绍了矿用防爆提升机变频电控装置的组成和关键技术。分析了主电路拓扑结构、矢量控制算法、热设计、功率无感母线以及电磁兼容性设计等内容,并将该电控装置应用于钱家营矿、平煤八矿等暗井提升系统。运行结果表明:该电控装置在调速、运行特性以及节能等方面优势明显,可以满足煤矿MW级暗井提升系统的使用要求。

基于双矢量模型预测功率控制的Vienna整流器设计

传统有限集模型预测功率控制对Vienna整流器在控制周期中只输出单个作用矢量,功率波动大,输入电流谐波畸变率高,为此提出一种应用于Vienna整流器的双矢量有限集模型预测功率控制策略。该策略在控制周期中引入第二矢量与最优矢量共同作用,通过分配最优矢量和第二矢量的作用时间提高对功率的跟踪精度。建立仿真模型并设计Vienna整流器实验平台,仿真和实验结果表明,与传统的有限集模型预测控制相比,所提控制策略能够有效地减小参考功率和预测功率之间的误差,降低Vienna整流器的功率波动和输入电流的总谐波畸变率。

后轴双电机扭矩矢量控制研究

车辆的横摆响应受到转向系统、悬架系统、制动系统及驱动系统影响,传统车辆主要以转向输入进行主动控制,随着线控底盘的发展,ESC、后轮转向、扭矩矢量等技术逐步参与到车辆横摆的主动控制中;相对于ESC以制动力差产生横摆力矩,扭矩矢量可在不降低总驱动力的前提下产生横摆力矩,不会引起车辆的制动效应;通过后轴双电机扭矩矢量控制(TVC)产生主动横摆力矩,旨在改善车辆横摆响应,TVC采用前馈与反馈结合控制,基于二自由度车辆模型、目标稳态增益K及横摆角速度-速度修正因子建立目标横摆角速度;利用车辆模型逆函数计算横摆力矩前馈值,PID计算横摆力矩反馈值,总横摆力矩转换得到左右车轮纵向力调整量;纵向力调整量与驱动力分量叠加获得左右轮总纵向力;左右轮驱动力过大时可能会受到滑移率、电机扭矩等限制,为保证横摆力矩偏差在要求范围内,需要根据限制情况对左右轮纵向力进行调整;通过仿真验证,TVC可明显改变车辆横摆响应。

基于机器学习的分布式发电并网保护研究

由于分布式发电的接入和退出随时可能发生,对电网的影响也更为复杂,因此为了确保分布式发电并网系统的稳定运行,提出基于机器学习的分布式发电并网保护方法。针对分布式发电并网系统中存在故障、扰动以及孤岛事件,利用机器学习算法中的支持向量机建立分类器模型,对上述事件进行分类检测;设计双重滤波的协调控制策略,提高分布式发电并网在扰动事件和故障事件下的功率稳定性;通过变系数下垂控制策略,对系统直流母线电压控制,提高系统在孤岛运行状态下的电流质量。实验结果表明,所提方法可有效控制分布式发电并网的功率,保持电流稳定,具有良好的事件识别能力和保护能力。

一种永磁同步电机可视化双矢量调制模型预测控制方法

针对常规永磁同步电机单矢量模型预测控制存在电流谐波较大的问题,采用了一种永磁同步电机双矢量调制模型预测控制方法,以降低电流谐波。首先,定义了一个与常规单矢量模型预测控制相同的目标函数;然后,根据逆变器8个基本电压矢量构建了12个虚拟电压矢量,在计算电压矢量作用时间时,假设每个电压矢量的作用时间与其对应的目标函数值成反比;最后,为了降低计算量,使用了一种改进的电压矢量预选方法,但该双矢量调制模型预测控制方法仍缺乏严格的理论基础。因此提出一种可视化方法来详细证明了所述双矢量调制模型预测控制的有效性,从而为调制模型预测控制及其推广应用提供了坚实的理论基础。所提可视化分析方法还可以扩展到三矢量模型预测控制中。详细的对比实验结果验证了所述控制方法的有效性以及所提可视化分析的正确性。

航空发动机二元矢量喷管控制系统设计及验证

矢量推进和红外隐身能力在现代空战中尤为重要,与之密切相关的是航空发动机尾喷管,根据某型发动机二元矢量喷管的特定工作条件,对其控制系统开展研究,提出了喷管喉道控制和矢量控制双回路双余度的设计方案,实现了在发动机稳态和过渡状态下调节喷口喉道面积、出口面积及矢量偏转,并在故障状态下将矢量喷口控制到安全位置等功能。经计算仿真及整机试验验证,设计方案合理可行,满足某型发动机使用要求。

改进型永磁同步电机双矢量MPTC策略

为了减小传统双矢量模型预测转矩控制(MPTC)的计算负担和转矩脉动,提升系统的动态性能,本文提出了一种改进型永磁同步电机双矢量MPTC策略。首先,基于12扇区电压矢量图提出了快速电压矢量选择表,预测时迭代次数只需3次。其次,依据转矩脉动最小原则,预先优化候选双矢量的作用时间。最后,设计了由线性自抗扰控制(LADRC)的动态权重系数,提升了系统的动态性能。仿真表明,所提控制策略具有可行性和有效性。

基于虚拟矢量的双三相永磁同步电机预测电流控制策略

针对双三相永磁同步电机传统有限集预测电流控制策略中存在电流谐波较大的问题,提出了一种基于虚拟矢量合成的预测电流控制策略。在保证原有良好动态响应能力的基础上,选用基波子平面内大矢量和次大矢量合成的虚拟电压矢量用于预测控制,将谐波子平面的电压幅值抑制为零,然后通过构建价值函数选择出最优虚拟电压矢量,在抑制电流谐波的同时也减小了计算量。由仿真结果可知,所提策略有效抑制了5、7次电流谐波,改善了电流波形,使相电流的总谐波失真降低了49.5%。

VSC-HVDC离散模型及其不平衡控制策略

针对常规控制下电压源换流器(VSC)对交流电网电压不平衡的敏感特性,避免电网电压不平衡引起的直流侧电压二次脉动通过直流线路传播到相邻换流站,该文对VSC进行功率分析并研究其不平衡控制策略。在对VSC进行功率特性分析的基础上,采用了网侧功率节点控制并补偿换流电抗和损耗电阻二倍频功率的不平衡控制策略。同时针对工业现场微机控制器,推导了基于双序矢量电流控制器(DVCC)的离散化内环控制模型、Smith预估补偿器模型和外环控制模型。基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC建立了电压源换流器高压直流输电(VSC-HVDC)离散模型,对外环功率指令阶跃以及两端换流站分别发生电网不平衡故障进行仿真,仿真结论验证了本文离散模型以及不平衡控制策略的有效性。

三次谐波注入式五相永磁同步电机转矩密度优化

为了提高三次谐波注入式五相永磁同步电动机的转矩密度,通过理论推导及有限元分析方法,提出了在定子电流幅值不变的前提下,使转矩密度达到最优的三次谐波注入率优选方法。通过五维空间矢量解耦变换,得到了2个二维正交子空间d1-q1和d3-q3下的数学模型,并设计了双空间矢量控制系统,以实现对基波和三次谐波分量的解耦控制。设计了一台气隙磁场为梯形波的五相永磁同步电动机样机及其五相电压源逆变器驱动系统,在单片XC3S1200E型号的FPGA中实现了双空间矢量控制数字算法,实验结果表明所提出的双空间矢量控制算法可以独立控制基波和三次谐波电流。在不增加功率变换器容量和电机本体尺寸的前提下,通过三次谐波注入率的优选,可将五相电机的转矩密度提高约20%。