Speed Regulation Method Using Genetic Algorithm for Dual Three-phase Permanent Magnet Synchronous Motors

Dual three-phase Permanent Magnet Synchronous Motor(DTP-PMSM)is a nonlinear,strongly coupled,high-order multivariable system.In today’s application scenarios,it is difficult for traditional PI controllers to meet the requirements of fast response,high accuracy and good robustness.In order to improve the performance of DTP-PMSM speed regulation system,a control strategy of PI controller based on genetic algorithm is proposed.Firstly,the basic mathematical model of DTP-PMSM is established,and the PI parameters of DTP-PMSM speed regulation system are optimized by genetic algorithm,and the modeling and simulation experiments of DTP-PMSM control system are carried out by MATLAB/SIMULINK.The simulation results show that,compared with the traditional PI control,the proposed algorithm significantly improves the performance of the control system,and the speed output overshoot of the GA-PI speed control system is smaller.The anti-interference ability is stronger,and the torque and double three-phase current output fluctuations are smaller.

Theory of Electromagnetism and Gravity —Modeling Earth as a Rotating Solenoid Coil

Presented in this manuscript are conventional electrical engineering tools to model the earth as a rotating electrical machine. Calculations using known parameters of the earth and measured field data has resulted in new understanding of the earth’s electrical system and gyroscopic rotation. The material makeup of the inner earth is better understood based on derived permeability and permittivity constants. The planet has been modeled as simple coils and then as a parallel impedance circuit which has led to fundamental insight into planetary speed control and RLC combination for Schumann Resonance of 7.83 Hz. Torque and Voltage Constants and the inverse Speed Constant are calculated using three methods and all compare favorably with Newton’s Gravitational Constant. A helical resonator is referenced and Schumann’s Resonant ideal frequency is calculated and compared with others idealism. A new theory of gravity based on particle velocity selector at the poles is postulated. Two equations are presented as the needed links between Faraday’s electromagnetism and Newtonian physics. Acceleration and Deceleration of earth is explained as a centripetal governor. A new equation for planetary attraction and the attraction of atomic matter is theorized. Rotation of the earth’s electrical coil is explained in terms of the Richardson effect. Electric power transfer from the sun to the planets is proposed via Flux Transfer Events. The impact of this evolving science of electromagnetic modeling of planets will be magnified as the theory is proven, and found to be useful for future generations of engineers and scientists who seek to discover our world and other planets.

基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升;最后,通过仿真试验,验证了所提控制策略的有效性。基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略,既能向电网提供无功支撑,又能避免超速脱网。

非串级结构下的双三相永磁同步电机调速控制和电流谐波抑制研究

该文针对多源时变干扰影响的双三相永磁同步电机系统,研究其基波平面内的调速控制问题和谐波平面内的谐波电流抑制问题。首先,在基波平面采用非串级控制结构,通过构造广义比例积分观测器(generalized proportional integral observer,GPIO)估计转速环的多源快变干扰;然后,针对q轴电流的过流保护问题,在传统比例微分反馈控制器的基础上利用障碍函数设计思想,结合干扰估计信息,得到基于GPIO的电流约束复合控制器;其次,在谐波平面,通过设计2个GPIO精准估计电流环的多源快变干扰,并与比例反馈控制器结合形成复合控制器来抑制2个电流环中的谐波电流。最后,给出严谨的稳定性分析,并通过对比实验验证所提方法的有效性。

Frequency Regulation of VSC-MTDC System with Offshore Wind Farms

Frequency regulation of voltage source converter-based multi-terminal high-voltage direct current(VSC-MTDC)system with offshore wind farms enhances the frequency stability by compensating the power for a disturbed AC system.However,it is difficult to reasonably allocate frequency-regulation resources due to a lack of coordination mechanisms between wind farms and the MTDC system.Moreover,it is difficult for the frequency control of the wind farms to manage changes in wind speed;and the risk of wind-turbine stalls is high.Thus,based on the kinetic energy of wind turbines and the power margin of the converters,the frequency-regulation capability of wind turbines is evaluated,and a dynamic frequency-support scheme considering the real-time frequency-support capability of the wind turbines and system frequency evolution is proposed to improve the frequency-support performance.A power adaptation technique at variable wind speeds is developed;the active power in the frequency-support stage and restoration stage is switched according to the wind speed.A hierarchical zoning frequency-regulation scheme is designed to use the frequency-regulation resources of different links in the MTDC system with wind farms.The simulation results show that the novel frequency-regulation strategy maintains frequency stability with wind-speed changes and avoids multiple frequency dips.

插入式永磁同步电主轴无传感器弱磁控制技术研究

为了提高电主轴的电流利用率和鲁棒性,在矢量控制的基础上,对插入式永磁同步电主轴进行研究。对最大转矩电流比控制的四阶方程进行标幺化处理,采用拟合曲线的方式对方程进行近似求解;利用弱磁调速扩展主轴的速度范围。通过滑模观测器估算电主轴转速,为了改善传统滑模观测器的抖振问题,将Sigmoid函数引进传统滑模观测器中,通过李雅普诺夫判据对所提策略的稳定性进行推导说明。以实验室中高速磨削电主轴FL170-20-15为例,通过以上算法搭建基于MATLAB的仿真实验平台进行实验验证,并分析该控制策略的效果。实验结果表明:采用该方法的高速磨削电主轴减小了滑模观测的抖振现象,提高了控制系统的鲁棒性。

基于嵌入式技术的轻小型落地抱杆自动控制系统研究

该文在分析轻小型落地抱杆结构的基础上,设计基于嵌入式技术的轻小型落地抱杆自动控制系统框架,由基础数据单元采集轻小型落地抱杆运行数据后,控制单元的嵌入式主控制器调用变频调速控制程序实现起升电机运行速度的控制,通过模糊PID控制器实现吊钩负载转矩补偿控制,并利用粒子群算法对控制器参数作在线实时整定,通过CAN总线将控制指令下达给各工作机构,并利用以太网实现与远程控制中心的信息交互。实验结果表明,该系统可实现轻小型落地抱杆自动控制,控制后的阶跃响应曲线平滑、超调量低,控制时间短,输出的模拟电压曲线走势稳定、平滑度高,不存在振荡问题。

磁通切换永磁同步电机宽调速运行分析及测试

磁通切换永磁同步电机以其简单的结构、低畸变率正弦性输出波形以及较高的转矩密度等优点,在电动汽车领域有着广泛应用,其运行特性由不同控制策略决定。针对传统磁通切换永磁同步电机运行范围较窄的不足,提出相应的最大转矩电流比和q轴弱磁控制策略。首先,分析磁通切换永磁同步电机运行工作机理及特点,建立相应的以定、转子为坐标系的数学模型。其次,根据电机不同运行区域工作特点对其性能进行仿真,计算结果显示可实现电机在高效运行的同时拓宽其运行范围。最后,基于一台1 kW样机搭建控制测试系统。转矩和功率输出测试结果显示,结果表明所提出的弱磁控制策略拓宽电机运行范围,正确性和有效性得到验证。

电机变频调速器电压稳态PLC控制仿真

为了提高因较多简谐波注入变频调速设备,而导致的电压波动等问题,提出电机变频调速器电压稳态PLC控制方法。首先对含有基波与一对简谐波分量的电压波形进行研究,通过对正、负包络波形的分析,得出含有一个简谐波与一对简谐波电压变化的波形具有相似性。然后对含有一对间谐波的电压峰值波动率和简谐波电压进行分析与研究,得出电压峰值波动率与简谐波的频率没有关系,高频简谐波对电压的峰值波动影响要比低频简谐波强。最后将同步电机定子和转子的电气方程和运动方程引入到控制器中,通过PLC控制技术对电机的调速进行控制,为了使变频器能够对系统侧的功率变化作出相应的响应,采用控制策略对整流侧控制器进行控制,以维持直流侧的电压向逆变器侧输送稳定的功率。实验结果表明,采用上述方法对变频调速装置的电压进行控制,电压质量能够提升61.3%,电压波形畸变能够降低5.3%,并且电机的动态响应性能和稳态性能均较好,大大提高了同步的精度。

基于滑模控制的记忆电机调磁转速波动抑制

可变磁通记忆电机可以通过施加直轴脉冲电流来改变低矫顽力永磁体的磁化状态,实现气隙磁场的调节,但是调磁操作将会引起明显的转速波动,从而降低驱动系统稳定性。该文提出一种基于转矩观测器的记忆电机新型滑模速度控制器,以降低调磁期间的转速波动。首先,提出一种基于改进趋近律的滑模速度控制器,该趋近律基于反双曲正弦函数和幂指数函数,可有效抑制滑模抖动并加快状态变量趋近滑模面的速度。其次,提出一种超扭曲滑模转矩观测器来观测负载转矩,并补偿至速度控制器中,以提高驱动系统的动态性能。特别地,提前辨识记忆电机调磁期间模型,并补偿至转矩观测器,从而更准确地观测调磁期间剧烈变化的扰动转矩。此外,采用前馈电流控制器,通过补偿调磁操作电压以提高电流跟踪能力。最后,通过实验验证所提出控制方法的可行性和有效性。

基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制

针对永磁同步电机转矩闭环控制系统中动态耦合项和反电动势项引发弱动态性能的问题,提出一种基于新型电压控制律的永磁同步电机滑模补偿控制方法。首先,基于永磁同步电机模型建立新型电压控制律,保证转矩闭环控制系统的稳定性。其次,利用速度估值与滑模面的函数关系,设计自适应速度观测器,对d、q轴耦合项和反电动势项进行补偿,同时实现系统的速度闭环控制。在此基础上,引入含sigmoid非线性光滑函数的滑模面,构造滑模补偿控制策略,实现控制律在整个运动过程中对参数摄动和外扰动的鲁棒性。最后,搭建Matlab/Simulink仿真模型和由TMS320F28335控制的400 W永磁同步电机的实验平台。仿真和实验结果表明所提控制方法具有转矩和电流波动小、响应快和鲁棒性强的特性。

全速度域永磁同步电主轴无传感器控制策略

为解决目前无传感器控制在永磁同步电主轴上的局限性,设计了一种脉振高频电压注入法和模型参考自适应法(MRAS)相结合的复合观测器。在低速段采用脉振高频电压注入法,中高速段采用模型参考自适应法,并在过渡区间内设计出新的切换方法以此来满足低速段向中高速段的平滑过渡,从而实现永磁同步电主轴全速度范围无传感器控制。系统在10 N阶跃负载的冲击下,转子位置误差仅为0.004 rad/s,调整时间仅为0.2 s。仿真实验结果表明,所设计的复合观测器在全速度范围内追踪精度高,动态响应速度快,鲁棒性强,从而提高了永磁同步电主轴的动态性能及稳定性。

改进型永磁同步电机有限控制集模型预测速度控制

永磁同步电机传统有限集模型预测速度控制策略中电压矢量方向固定,可选矢量范围具有一定局限性,输出电压的突然变化,会导致电流纹波较大。因此,提出了一种基于电压细分的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)直接速度控制策略。所提策略在FCS-MPC方案中引入了一组具有可调振幅和可移动原点特征的有限电压细分矢量作为候选电压,同时为了获得更准确的电流预测,使用了双线性变换(即Tustin变换)积分近似。该控制器能够预测未来电流和速度,并使用脉宽调制输出最佳细分电压。采用两电平三相逆变器驱动的永磁同步电机进行仿真验证结果表明,与传统的FCS-MPC方案相比,所提策略有效地减小了电流纹波,拓宽了电压矢量选择的范围,同时提高了电机鲁棒性。

矿用电机车永磁同步电机控制系统研究

为了提高矿用电机车的调速性能和安全性,将永磁同步电机用于电机车驱动,替代原有的直流电机和异步电机。永磁同步电机调速性能更好,配合矢量控制和视频监控、无人驾驶等技术,可大大提高电机车的运输效率。

混合永磁记忆电机全速域分段调速方法

针对钻机顶驱永磁电动机电能消耗大、退磁风险高、高效率调速范围窄等问题,提出以混合永磁记忆电机(HPM-MM)为核心的新型直驱式变频顶驱系统.根据HPM-MM不同磁化状态下永磁磁链与转速的对应关系,结合永磁体在线写极与超前角弱磁协调控制,使HPM-MM在具备永磁同步电机的优良特性外,还可以实现大范围平滑调速控制.通过计算转折速度划分运行区域,将运行区域分为恒转矩低速区和恒功率高速区.低速区使电机处于正向饱和充磁状态获得最大输出转矩.高速区包括弱磁Ⅰ区和弱磁Ⅱ区,弱磁Ⅰ区通过电机低矫顽力磁钢分段调磁实现高效调速;弱磁Ⅱ区采用超前角弱磁控制,通过重新分配定子电流进一步拓宽电机调速范围.该方法有效结合了HPM-MM本体的在线调磁与驱动协调控制能力,仿真分析验证了理论结果的有效性与可行性.

压缩机用高速永磁同步电机新型弱磁控制研究

弱磁是高速永磁同步电机提升调速能力的有效措施,常用的电压反馈弱磁控制策略下,控制系统中包含两个电流调节环,交直轴电流耦合会随转速上升而增强,导致高速驱动控制性能变差,严重时甚至引发系统失稳。针对该问题,结合压缩机电机的负载特性,提出一种基于电压限幅的新型单电流弱磁控制策略,通过对q轴电压进行动态限幅,在一个控制拓扑下实现了中低速弱磁时双电流调节模式及高速弱磁时单电流调节模式的自然过渡。仿真及实验结果验证了该方法的有效性,相比电压反馈弱磁控制方法,较好地解决了高速电流耦合问题,且提高了弱磁的动态响应。

SSD590全数字直流调速装置在不锈钢冷轧机上的应用

基于SSD590全数字直流调速装置不仅实现了不锈钢冷轧机主机直流电机调磁调压的速度控制,而且利用装置内部功能块实现了卷取机直流电机的张力控制,满足了冷轧机直流电机转速较大调节范围的要求,张力控制精度较高,故障率低,使用效果好。

基于高速稀土永磁无刷直流电机的分段控制方法研究

针对高速稀土永磁无刷直流电机的闭环控制方法进行研究[1-5],传统控制方法在宽速度范围下不能达到很好的控制效果,故提出了针对电机转速控制的动态段和稳态段分别进行控制的分段调节方法,提高了高速无刷直流电机速度调节的动态性和调节精度,对高速稀土永磁无刷直流电机的速度控制具有一定参考意义。

高速混合励磁发电机的结构及调压性能

针对高速永磁发电机在负载或转速变化时难以维持输出电压恒定的问题,提出了一种新型混合励磁发电机。详细介绍了其结构与调压原理,建立了发电机的等效磁路模型,推导了空载调压范围的解析公式;利用三维有限元方法深入分析了发电机磁场的分布规律与调节能力;研制了一台10 k W混合励磁原理样机,试验结果表明新型混合励磁发电机能够满足调压要求,并验证了该发电机结构和分析方法的合理性。

基于自抗扰控制器的永磁同步电机无位置传感器矢量控制系统

利用自抗扰控制器(ADRC)理论,提出一种新颖的永磁同步电动机(PMSM)无位置传感器矢量控制系统。控制系统的速度环采用ADRC速度调节器,将负载看作速度环的扰动量,由ADRC观测出并加以补偿,实现了“大误差,小增益；小误差,大增益”的非线性控制,提高了系统的动静态性能和抗扰动能力；采用ADRC速度观测器,将转速和d轴电流对转矩电流环的耦合作用看作转矩电流环的扰动量,由ADRC将其观测出来,从而估计出电机实际转速。仿真和实验表明在0～1500r/min的调速范围内,转速估计准确,系统对负载的变化具有很强的鲁棒性,系统具有良好的动静态性能。