Exponential response electrical pole-changing method for a five-phase induction machine with a current sliding mode control strategy

现有电子变极技术可以拓宽多相感应电机系统的恒功率调速范围,但是会带来转矩脉动和转速波动。为减小电机在变极过程中的转矩脉动和转速波动,本文研究了基于电流滑模控制策略的五相感应电机指数响应电子变极技术。本技术采用双平面(

十五相感应电机不对称缺相容错运行控制

缺相容错运行是多相电机重要优势之一。针对舰船十五相新型感应推进电机不对称缺相故障,在容错电流有效值不超过额定值的前提下,以输出转矩最大为目标,计算了容错电流并提出相应的容错控制策略。所提缺相容错控制采用与电机正常运行时相同的数学模型及解耦变换矩阵,无需重新计算电机参数,可以尽量少的改动容错控制策略。通过对一台45k W十五相感应电机不同缺相故障进行容错控制试验,验证了容错电流计算及控制方法的有效性。

双九相同步电机定子漏感计算

双九相同步电机是一种新型多相电机,目前鲜见相关研究文献。为计算双九相同步电机数量多达数百的定子漏感参数,文中简述了该电机绕组布置形式,根据双九相同步电机槽漏磁场、端部磁场和谐波磁场的特点,采用数值计算方法推导了定子槽漏感、端部漏感和谐波漏感计算方法。槽漏感计算从单个槽出发,采用对槽形进行分区域和分片的方法计算磁场能量;端部漏感计算从单个线圈出发,采用离散化的Biot-Savart定律计算磁场磁链,其中端部线圈分段采用大段划分和小段细分的方法,磁通积分区域网格化离散采用不同区域不同离散网格的方法,谐波漏感计算从单个线圈出发,并考虑电机斜槽对谐波漏感的影响,利用总电感减去基波电感的方法进行计算。所用分析方法通用性强,对绕组连接结构复杂的多相电机定子漏感参数计算优势明显。通过理论计算数据与实验室小型原理样机的试验数据对比分析,间接验证了所用计算方法的正确性,为工程样机的各种性能分析和含有双九相同步电机的系统分析计算提供参考。

双三相异步电机电流预测控制算法

针对一种半对称式双三相异步电机,提出两种电流预测控制算法。一种为基本算法,另一种为在基本算法的基础上通过引入合理近似而实现的模块化算法。相对而言,后者更为简洁,且易于在其他一些结构更为复杂的多相电机中进行推广。此外,针对离散控制的延时对上述两种算法带来的稳定性问题进行分析,并给出改进方案。实验结果表明,两种电流预测控制算法均能实现良好的电流控制效果,同时该文针对稳定性问题的改进方法也是有效的。

六相异步电机的绕组结构及其仿真研究

本文阐述了多相电机相数的定义和六相异步电机的绕组结构 ,建立了六相异步电机静止坐标系下的仿真模型 ,给出了用Matlab/Simulink实现的具体步骤。仿真结果表明该模型的有效性 ,为研究不同工况下 ,特别是缺相运行时六相异步电机的动态性能仿真奠定基础 ,并极易扩展到任意相交流电机的建模和仿真研究中。

基于DTC的异步电机三相六开关容错控制策略

基于DTC的三相四开关逆变器容错控制策略只能解决单管故障问题,且具有转矩脉动大的缺点。在深入分析三相四开关和六开关逆变器电压矢量特点的基础上,充分挖掘正常开关管的潜能,在不改变逆变器拓扑结构和开关管数量的前提下,重构了单管故障状态下的电压矢量扇区和开关表,提出了一种在故障状态下的三相六开关容错控制策略,可形成六个电压矢量和一个零电压矢量,较三相四开关容错控制策略仅可提供四个电压矢量有明显改善。在此基础上,分析了三相六开关可能出现的连锁故障现象,并提出了相应的容错控制策略。仿真结果表明,所提出的三相六开关容错控制策略可有效降低转矩脉动,并可处理大部分开关管连锁故障的情况,具有更大的优越性。

电力电子变换器控制的异步电机发电技术

与国防和民生密切相关的独立电源系统以及再生能源等两大领域,都向发电系统提出了迫切的需求。电力电子变换器控制的异步电机发电技术是再生能源、舰船、航空等领域的研究热点。本文对带有静止励磁调节器的三相笼型异步发电机的结构特点、工作原理、控制策略进行了系统地分析和总结,对两种定子双绕组笼型异步发电机的工作原理和技术现状分别进行了详细地分析,并分别总结了系统的技术特点。最后展望了带有静止励磁调节器的异步电机发电技术的发展前景。

六相感应电机调速系统的建模和仿真研究

提出了一种新颖的六相感应电机调速系统的仿真模型。采用广义两轴正交实变换建立了静止坐标系下的六相感应电机的数学模型,给出其在Matlab/Simulink下仿真模型。研究了利用开关函数概念构成实用的六相电压源逆变器仿真模型的设计思想,给出采用Matlab/Simulink实现的具体步骤。整个调速系统模型简洁、方便,解决了仿真模型的收敛性问题,减少了计算时间。仿真结果表明该模型的有效性,为研究不同控制策略下系统的动态性能仿真奠定基础,并极易扩展到任意相交流电机调速系统的建模和仿真研究中。

双三相异步电机反相高频注入无速度传感器控制

近年来,包括双三相异步电机在内的多相电机凭借其转矩脉动小、可靠性高等优点,得到越来越广泛的应用。针对一种以双三相异步电机为核心的电动汽车电驱动系统,为使其在具备无速度传感器运行能力的同时,在起动及低速工况下具备良好的带载能力,该文对空间矢量分解方法得到的电机模型中谐波子空间模型的凸极效应进行了分析。在此基础上,该文提出采用反相高频注入方式,在电机两套三相定子绕组中注入大小相同,相位相反的高频信号,通过跟踪谐波子空间中由磁路饱和引起的高频定子漏磁路的凸极,实现一种基于定子磁链定向的无速度传感器控制算法。在一对拖机组上完成的相关实验,验证了所提算法的有效性。结果表明,采用该文算法,可以使电机在低速甚至零速工况下,具有稳定的高转矩输出能力。

低开关频率下双三相感应电机矢量控制策略

双三相感应电机以其自身特有的优点,特别适用于轨道交通等低压、大功率、可靠性要求高的应用场合。在大功率牵引传动系统中,因开关损耗和散热条件等限制,逆变器的最高开关频率通常不超过1kHz。根据多模式调制的特点,提出低开关频率条件下双三相感应电机矢量控制策略,主要包括磁链观测、基波(αβ)平面电流调节器、谐波(xy)平面电流调节器、相位调节器以及磁场定向校正策略。此外,针对方波工况下电压幅值无法调节问题,提出方波工况下的改进型矢量控制策略。通过仿真系统和小功率实验平台,验证了所提出的低开关频率下矢量控制策略的正确性和可行性。

适用于多种缺相故障的十五相感应电机统一容错控制

多相电机的缺相容错运行是其安全性、可靠性的重要保证。针对舰船十五相新型推进感应电机可能出现的各种缺相故障,分别从转矩和磁势的角度分析缺相故障对电机性能的影响。从磁动势的角度找到了各种断路故障下输出转矩最大的容错控制方法,并从转矩的角度进行验证。每个五相绕组采用独立的容错控制,依据3个五相绕组在容错运行下带载能力的差异,对其进行能量分配。缺相容错控制采用的电机数学模型与电机正常运行时一致,控制过程中仅需针对不同类型的缺相故障修改对应的控制参数,实现了正常控制策略与缺相容错控制策略的统一。通过对一台45kW十五相感应电机进行容错运行动态加载、容错控制策略在线切换试验,验证了该容错控制方法的有效性。

一种新颖的用于六相感应电机调速系统的空间矢量PWM方法

基于三相调速系统中传统的空间矢量理论和统一电压调制技术,本文提出了一种新颖的用于六相感应电机调速系统的空间矢量SVPWM方法。该方法有效地抑制了电压源逆变器供电的六相感应电机中定子谐波电流,提高了直流母线电压利用率,且易于实现,执行速度快,极易推广到以三相组为子集的多相感应电机调速系统PWM控制中。本文给出了这种SVPWM方法具体的实现思路,通过数字仿真和实验结果将它与传统的SPWM和SVPWM方法做了深入的分析和比较研究,研究结果验证了该算法的有效性,它具有谐波电流最小和实现简单的突出优点,在多相PWM逆变器控制中有广阔的应用前景。

具有自主电网同步与弱网稳定运行能力的双馈风电机组控制方法

随着风电的高比例并网以及大型风电机组的分散接入,电网对风电不再具备强电气支撑作用,进而引发一系列并网稳定问题,如谐波振荡、次同步振荡和低频振荡等,这是由于风电变流器所采用的电流矢量解耦控制需要电网提供强电压支撑才能稳定控制电流所致,弱网下难以稳定。此外,风电并入弱网还需具备一定的自主组网与电网支撑能力,如自主惯量响应等。为此,该文围绕弱网稳定运行与自主电网同步两个核心问题提出了一种双馈风电机组的新型控制方法。具体地,机侧变流器采用基于转子磁链自定向的虚拟同步控制方法;对网侧变流器提出一种新型的惯性同步控制方法,依据动力学系统相似性原理,利用直流母线电压固有动态直接实现网侧变流器的无锁相环电网同步控制,该方法较虚拟同步控制模型阶数更低且更易稳定。经以上控制后,双馈风电机组的定子侧和转子侧外特性分别等效为2台同步机。在PSCAD/EMTDC仿真软件中构建2MW双馈风电机组暂态模型,详细分析了该控制下双馈风电机组的启动、柔性并网过程、自主惯量响应以及最大风能捕获等相关特性,仿真结果表明提出的控制方法具有较好的弱网稳定运行与发电特性。

一种利用相电感的内置式永磁同步电机无位置传感器控制方法

针对内置式永磁同步电机,提出一种利用相电感信息的无位置传感器控制方法。在分析内置式永磁同步电机相电感分量的基础上,利用相电感之差消除其中直流分量对位置估算的不利影响。并以矢量形式表示相电感差,进行迭代求和运算,得到细分的电感矢量簇。进而对所得电感矢量簇的幅值进行逻辑比较,得到理论上可无限细分的转子位置信息,并依此对电机进行控制。所述电机转子位置获得方法不需要坐标变换等复杂运算,具有简单可靠的结构。实验结果表明,该控制方法在零速和低速时能可靠地估算转子位置,并具有良好的负载能力和动静态性能。

基于MATLAB/SIMULINK的双三相异步电机的仿真模型及性能研究

本文采用空间矢量解耦的方法,建立了双三相异步电机在静止两相坐标系上的数学模型,在此基础上建立了基于MATLAB/SIMULINK的仿真模型,仿真结果验证了模型的有效性,同时还对其在变频器(方波电压)驱动下的性能进行了仿真研究。

多相异步电机不对称运行的研究

文章从三相异步电机的分析出发,对六相异步电机缺相的不对称运 行进行了分析。通过两者的比较,可以发现六相异步电机具有优越的性能。在 此基础上推导出具有普遍意义的多相异步电机在缺相状态下的矢量调制。

五相空间矢量PWM技术

为了突破功率元器件对三相异步电机变频调速系统容量的限制 ,通过对三相异步电机相数的扩展得到了多相异步电机 .在三相空间矢量脉冲宽度调制 (PWM )的基础上 ,提出一种适用于五相异步电机变频调速系统的五相空间矢量PWM控制技术和调制方法 .通过Matlab/Simulink进行计算机仿真 ,得到较高的电压调制比和良好的电流波形 .五相空间矢量PWM技术可以应用到五相异步电机变频调速系统中 ,并能够提供较好的控制性能 .

基于SVPWM的六相电机缺相运行矢量控制策略分析

根据多相电机缺相运行的特点,提出了一种基于载波型SVPWM的转子磁场定向控制策略,并应用到六相电机缺相运行状态下。推导出电机不对称运行时的解耦变换矩阵,实现了定子电流的转矩分量和励磁分量的解耦,在Matlab环境下,建立六相电机缺相的转子磁场定向控制的仿真模型。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。

梯形波相电流驱动下六相感应电机气隙磁密研究

针对多相电机控制模式复杂性的特点,提出一种新颖的控制方式:即六相感应电机梯形波相电流控制。该梯形波相电流由励磁电流和转矩电流组成,在该梯形波相电流驱动下六相定子绕组可以分为励磁绕组和转矩绕组,模拟直流电机实现励磁磁场和转矩的直接控制而不需要复杂的派克变换。通过理论分析计算、有限元分析和实验测量数据来研究梯形波相电流驱动下六相感应电机气隙磁密分布,并对磁势解耦参数k进行了理论分析和计算。