基于级联惯性负载转矩观测器的永磁伺服电机复合抗扰控制

针对永磁伺服电机在运行时位置跟踪精度差和抗干扰性能弱等问题,提出一种模型预测位置控制与非奇异快速终端滑模速度控制相结合的复合模型预测控制策略。该控制策略采用非奇异快速终端滑模设计速度控制器,以有效提高响应速度及系统鲁棒性;采用模型预测位置控制提高位置跟踪精度;同时,采用基于转动惯量观测和负载转矩观测器相结合的级联惯性负载转矩观测器观测负载转矩并进行前馈补偿,进一步提高系统的抗干扰性能。通过仿真和实验结果可得,所提复合模型预测控制可有效提高永磁伺服电机的动态响应速度和抗负载扰动能力。

Use of fuzzy techniques for analysis of dynamic loads in power systems

Presents the use of fuzzy techniques for analysis of dynamic load characteristics of power systems to identify the voltage stability (collapse) of a weak bus and concludes from the consistent results obtained that this is a useful tool for analysis of load charactersitics of sophiscated power systems and their components.

电动汽车驱动电机与负载模拟系统建模及电弧故障仿真研究

电弧故障是引发电动汽车电气火灾的重要原因之一。电动汽车行驶工况复杂,电机及其驱动系统电压高、电流大,且其电弧故障随机性强、隐蔽性高导致真车故障实验难以开展,因此提出一种借助小功率电机与负载系统模拟故障的方法,以便快速开展大量实验,研究电弧故障特性。首先,在电动汽车负载转矩计算和等效缩放的基础上搭建了模拟实验平台,采集三相永磁同步电机线路串联电弧故障电流。其次,运用MATLAB软件构建空间矢量脉宽调制控制的电动汽车驱动电机与负载模拟系统,引入Cassie电弧故障模型并进行改进,对电动汽车三相永磁同步电机线路串联电弧故障展开仿真分析。最后,采用基于平肩宽度占比和小波包分解能量占比的特征提取方法,将仿真数据与实测数据进行比较并定量评价。结果表明,所提出的高斯电弧故障复合模型的相对平均误差最小,仅为7.6%。所构建的仿真系统可有效模拟实际线路的电弧故障,对电动汽车电气火灾的防控具有重要意义。

基于负载转矩建模的永磁同步电机模型预测控制

在永磁同步电机调速系统中,使用单闭环结构的模型预测控制器取代传统双闭环控制结构的速度外环PI调节器和电流内环PI调节器,以满足系统动态响应速度快、稳态误差小、控制精度高的要求。在电机预测模型建立时一般假设负载转矩扰动为零,导致电机在负载波动时,控制性能下降。针对这一问题,提出一种考虑负载转矩建模的模型预测控制方法,在不同的预测时域,将负载转矩分为可测量和不可测量两种情况,构造分段函数形式的状态预测模型。在Matlab仿真平台进行仿真验证,结果表明该算法能有效抑制外部负载波动,改善电机转速跟踪性能。

基于滑窗滤波器的改进MRAS转动惯量辨识

交流伺服电机在负载突变时,传统模型参考自适应(model reference adaptive system,MRAS)不能同时满足辨识精度和收敛速度两方面的需求,鉴于此,提出一种基于滑窗滤波器的改进MRAS转动惯量辨识策略。首先,利用曲率模型(curvature model,CM)对电机的负载扰动进行实时估测;其次,对传统MRAS法进行改进,基于滑窗滤波器原理设置变增益机制的判断依据,使负载突变时系统自动调整自适应率中的增益系数,确保转动惯量被快速、精准的辨识;最后,通过仿真和搭建实平台对所提方法进行验证,结果证明此方法不仅具备较高的辨识精度,同时收敛速度快,很好的克服了传统方法的不足,表现出优异的动态性能。

永磁同步电机柔性负载谐振抑制滑模控制

针对永磁同步电机驱动柔性负载造成的机械谐振情况,通过负载转速反馈提出了一种复合滑模控制谐振抑制策略。首先,建立柔性负载系统的双惯量数学模型;其次,根据负载侧速度反馈,结合新型滑模趋近律,设计了一种滑模控制器来抑制谐振;同时,设计滑模扰动观测器观测转速误差和系统的负载扰动,并将估计值反馈至滑模控制器进行补偿,提高速度的控制精度,减少了负载扰动对系统抖振的影响。研究结果表明,与PI控制、传统滑模控制对比,通过仿真和半实物实验验证所提出的滑模控制策略具有较强的谐振抑制效果。

感应电动机群分组及聚合算法的比较分析

由于感应电动机群中各电动机的负荷特性存在较大差异,感应电动机群分组及聚合所依据的原则难以确定,很难选择最为合适的感应电动机群分组及聚合算法。因此,本文采用将典型的三种分组算法及三种聚合算法交叉组合的方式将IEEE推荐的7种典型感应电动机等值,并在单机无穷大系统中比较分析各等值方法的等值效果。结果表明,三种分组算法和三种聚合算法交叉组合后不同等值方法的等值效果有明显差异,其中基于电动机负载率和临界滑差修正的加权聚合法的等值效果较好。

考虑感应电机负荷特性的主动配电网电压模型预测控制

针对高比例新能源并网引发主动配电网电压越限问题,提出了一种考虑感应电机负荷特性的主动配电网电压模型预测控制方法。首先,通过建立感应电机负荷的稳态模型,分析了其有功和无功与并网点电压的耦合关系,提出考虑感应电机负荷特性的配电网状态估计方法,实现了对关键状态量的实时在线监测。然后,计及各类电压调节资源,构建考虑感应电机负荷特性的电压模型预测控制方法,并通过状态预测、滚动优化和反馈控制3个关键环节,在维持配电网电压安全的前提下,以最低调节成本实现感应电机负荷并网点电压与设定值的偏差最小化。最后,基于IEEE33节点系统算例进行仿真,验证了所提方法在提高状态估计精度、改善电压控制效果方面的有效性。

电力系统电磁暂态仿真中异步电动机的机-网解耦模型

电力系统电磁暂态仿真中,常用异步电动机模型来代表动态负荷模型。然而,由于异步电动机数量众多和电机-电网接口方法的局限性,传统异步电动机模型很难兼顾仿真效率和数值稳定性。针对这一问题,该文提出一种用于电力系统电磁暂态仿真的异步电动机负荷解耦(induction motor load decoupling,IMLD)模型。该模型结合异步电动机等效电路和LC传输线时延,构造出具有天然时延的电机-电网解耦接口,从而将异步电动机与外部电网解耦,异步电动机的迭代求解过程无需与外部电网同步求解。根据负荷节点给定的潮流有功和无功功率,通过求解等效电路方程并配置IMLD模型参数,使仿真功率结果与潮流计算给定负荷节点功率相匹配。测试算例结果表明,所提IMLD模型可有效减少网络方程迭代次数,同时具备较高准确性和仿真效率,且具备良好的数值稳定性。

基于降阶龙伯格观测器的PMSM模型预测控制

针对永磁同步电机常规模型预测控制在建立预测模型时比较依赖准确的电机数学模型,负载扰动时会对其控制性能造成影响。提出一种基于降阶龙伯格观测器的模型预测控制方法,在电流环采用PI控制器,速度环采用基于负载扰动补偿的模型预测控制器,构建降阶龙伯格观测器对负载扰动进行估算,将估算值补偿到速度环的输出值中来起到抑制扰动的作用。由仿真及实验结果可知,所提算法相比于常规模型预测控制具有更快的动态响应,控制精度更高,有效提高了系统的抗负载干扰性能。

限制负载角的永磁同步电机序列模型预测控制

针对永磁同步电机模型预测控制中增加负载角限制函数可以避免电机失步但会导致模型预测控制权重系数调节更加繁琐的问题,提出了一种可限制负载角的永磁同步电机无权重系数模型预测控制。该方法基于字典法实现模型预测控制,对目标函数进行分层序列优化,实现无权重系数下的多目标优化。为验证该方法的有效性,进行了仿真和实验研究。结果表明,本方法可以实现负载角限制且动静态性能与传统方法一致,与传统方法相比,转矩与磁链的稳态误差相近,约为0.3N·m和0.005V·s,但省去了权重系数的调整,减少了计算负担。

动态负荷建模中的负荷时变性研究

负荷的时变性是指受人们生活习惯等因素的影响负荷特性随时间变化的性质。该文将负荷时变性分解为负荷组成成分的时变性和负荷幅值大小的时变性分别进行研究,以降低问题的复杂程度,并探讨了实施的方法。提出了基于改进综合负荷模型结构及分组算法和多曲线拟合参数辨识的建模方法。该文根据负荷的时变规律,在不同时间选择不同的负荷模型参数来表征负荷,从而提高了负荷模型的精度,并以在实际工程中的一个应用实例说明了该方法的有效性。

电力综合负荷感应电动机模型参数的研究

描述电力综合负荷感应电动机模型的数学表达、模型参数和辨识原理。讨论获取综合负荷故障特性的实验方法和步骤,利用实验室实测数据用总体测辨法辨识出感应电动机模型参数,并与调查所得的感应电动机的空载和短路实验数据所计算出的参数进行对比分析,得出一些有益的结论,为研究湖南电网综合负荷特性提供了可靠的理论和工程依据。

综合负荷特性的分类综合方法及其应用

针对当前负荷建模研究和工程应用中存在的问题,研究了动态负荷特性分类和综合的问题。分析了感应电动机综合负荷模型参数灵敏度,提出了基于模糊c均值聚类的负荷特性分类方法,其中提出了多种特征量,采用直接综合和加权平均综合两种综合方法对分类结果进行综合建模。现场实测数据建模实例证明了方法的有效性。

感应电动机负荷参数对电力系统暂态电压稳定性的影响

以简单电力系统为研究对象,采用考虑机电暂态过程的三阶感应电动机负荷模型,通过时域仿真分析了输电线路电抗、负荷母线并联补偿容抗和感应电动机负荷参数的变化对电力系统暂态电压稳定极限切除时间的影响。分析结果表明:上述参数对电力系统暂态电压稳定性都有影响,其中,输电线路电抗、感应电动机负荷的比例、定子电抗、转子电阻、转子电抗、转子初始滑差等参数对电力系统暂态电压稳定性的影响较大。

接于高压母线的电动机负荷等值模型

在计及配电网电抗、低压无功补偿电容器作用的条件下,对仿真计算中接在较高电压等级的电动机负荷等值模型进行了理论推导。该等值模型在不改变电动机模型的情况下,仅需调整电动机参数和电动机初始负载率,即可等值描述接于高压母线的电动机的静态和动态特性。研究结果对电动机负荷模型参数选择提供参考。

考虑带泵类负载感应电动机影响的静态电压稳定性分析

为了更准确计及泵类负载机械特性对配电网静态电压稳定的影响,建立了一种将感应电动机T型等效电路与泵类负载机械特性相结合的感应电动机负荷模型。将其用于配电网潮流计算,采用前推回代法求解。进而将其用于连续潮流计算,建立了带泵类负载多台相同感应电动机的等效负荷模型,分析负荷连续增长对配电网静态电压稳定的影响。采用IEEE33节点算例对提出的模型与方法进行仿真验证,并与负荷按恒功率因数增加模型的连续潮流进行了对比。仿真计算验证了所提方法的合理性和有效性,表明采用该模型所得的静态电压稳定裕度要小于采用恒功率因数负荷计算结果,更接近工程实际情况。

负荷动态实测参数与电网稳定计算

仿真计算了在暂态稳定问题中,负荷中感应电动机比例对极限切除时间的影响,并用负荷动态实测参数进行河南全网的稳定计算,与以往使用的近似负荷模型计算结果进行比较。结果表明使用实测参数的河南电网商丘地区的电压稳定问题更加严重,而其他地区的稳定极限则由于实测负荷的电动机比例较小而有所提高。

考虑频率特性的感应电动机负荷模型的对比研究

以往主要研究负荷的电压特性,很少研究频率特性。而在小电网或者薄弱电网频率可能有明显变化,所以需要研究电力负荷的频率特性。给出考虑频率特性的五阶电动机负荷模型和新三阶实用电动机负荷模型,提出两种负荷模型的参数辨识方法,通过蚁群算法辨识其中的重点参数。结合仿真算例,分别对比考虑和不考虑频率变化时的五阶电动机负荷模型、新三阶实用电动机负荷模型,还对比了两种负荷模型。根据新疆电网的实际扰动数据,对考虑频率特性的必要性进行了校验,结果表明,考虑频率特性所得参数辨识结果更精确、拟合效果更好,考虑频率特性时五阶电动机负荷模型效果更好。

无传感器的工业机器人负载识别方法

工业机器人在使用过程中,由于末端负载的变化导致机械振动,因此需要识别机器人末端负载去调整相应的控制参数来保证其具有良好的运动表现.提出一种基于伺服电机输出力矩,不需要额外传感器的机器人负载识别方法.根据机器人静力学模型,计算出静止状态下末端空载和负载情况下的输出力矩差异,由此得到负载计算模型.对埃夫特的QH165机器人进行了试验,在工作空间内随机选择10个测量点,在末端空载和负载的情况下读取电机输出的力矩,计算得到末端负载.结果表明:识别的负载与已知负载相同,试验表明该方法的可行性.