基于虚拟电网磁链定向的网侧逆变器矢量控制研究

风力发电系统中三相电压型并网逆变器的电路结构,与变频器供电的交流异步电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网电压磁链矢量,从而达到取消交流侧电压传感器的目的。根据交流电机磁链观测器的设计方法,构造了虚拟电网磁链观测器;并对该设计方案进行了试验研究,其结果验证了该控制方案的可行性和正确性。     

电励磁同步电动机磁链观测模型

在对电励磁同步电动机磁链的观测时,电流模型易受电动机参数变化的影响,并且为开环控制,观测不准确;传统电压模型存在直流偏置和积分误差,新电压模型解决了上述两个问题,但低速启动时,定子电阻压降影响较大.针对上述问题,结合电流模型与新电压模型各自的优点,通过仿真分析,得到了适合全程观测的综合磁链模型.使低速时的电流模型和高速时的新电压模型能平稳过渡,从而提高了整个运行范围内磁链观测的准确度.     

异步电动机矢量控制混合磁链模型的设计与实现

矢量控制系统在三相异步电动机中应用时,为了达到精准观测定子磁链,引入混合磁链观测器实现电流与电压模型磁链观测器有效结合。详细阐述电压磁链观测器与电流磁链观测器的原理,扬长避短将两者结合,深入细致地对混合模型磁链观测器进行了理论分析,并通过仿真和实验,验证了混合模型磁链观测器在异步电动机矢量控制系统中的可行性和优越性。     

新型异步电动机滑模变结构速度观测器的研究

提出了一种新型异步电动机滑模变结构速度观测器,利用定子电流计算值与实际值的偏差来计算电动机的转速.该观测器由转子磁链观测、定子电流计算和滑模控制器3部分组成,其中转子磁链观测部分采用改进的电压模型,有效解决了传统电压模型固有的直流偏置误差和初始值积分误差问题,实现磁链的准确观测.最后,结合异步电动机无速度传感器的矢量控...     

无电网电压传感器三相PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制研究

电压型三相PWM整流器与变频器供电三相交流电机的定子电路有很大的相似性,采用类似于交流电机磁链观测的方法构造出虚拟的电网磁链矢量,作为PWM整流器矢量控制中的定向矢量,可以达到取消交流侧电网电压传感器、降低PWM整流器硬件成本的目的.准确观测虚拟电网磁链是PWM整流器虚拟电网磁链定向无电压传感器运行的关键.与同步电机磁链观测相似,虚拟电网磁链的观测也存在初始值的问题.不带初始磁链估计的观测器会导致PWM整流器在起动过程中产生很大电流冲击甚至无法起动.为了解决这一问题,该文通过深入分析虚拟电网磁链的特点,提出了一种新的带初值估计的虚拟电网磁链的观测方法.仿真和实验结果验证了所提出观测方法的有效性和无电网电压传感器条件下,三相电压型PWM整流器虚拟电网磁链定向矢量控制运行的良好动、静态特性.     

基于快速傅里叶变换的异步电动机参数辨识

目前,高性能调速系统应用广泛,且随着电力电子技术与现代控制理论的发展,异步电动机高性能调速系统逐渐占据了主导地位。其中应用最多的方案包括：①按转子磁链定向的矢量控制系统。②按定子磁链控制的直接转矩控制系统。基于转子磁场定向的矢量控制系统以转子磁链为基准矢量,实现了对转矩电流和励磁电流的解耦控制,从而达到瞬时转矩可控的高精度调速性能。矢量控制技术的关键是磁场定向,观测磁链的模型主要包括电压模型UM和电流模型IM,而电动机参数对它们都有一定程度的影响。如果电动机的某些参数不准确或者在运行过程中发生了改变,将直接导致矢量控制系统性能指标的下降甚至造成变频器故障。     

同步电动机相电压重构及磁链观测研究

针对三电平逆变器输出电压波形为阶梯波,谐波含量大,不宜应用于控制等问题,给出一种三电平逆变器供电的同步电动机相电压重构方法,改善输出电压质量.介绍一种同步电动机综合磁链观测器,该模型结合了电流及电压模型优点,能全速范围准确观测磁链.采用电机相电压重构及综合磁链观测器,对比分析了电机相电压重构对磁链观测的性能改善.最后通过仿真和实验对上述理论做了可行性验证.     

感应电动机磁链观测与参数在线辨识方法研究

针对感应电动机在矢量控制过程中存在的转子磁链定向不准确的问题,解释了磁链观测误差的原因,重点研究了电机参数的在线辨识方法。提出了基于模型参考自适应系统的感应电动机磁链观测与参数在线辨识方法。基于波波夫超稳定性定理,设计了转子时间常数与励磁互感的双参数自适应律。该方法以电压模型磁链观测器作为参考模型,在线辨识出电流模型磁链观测器所需的参数,使磁链观测结果具有收敛性和鲁棒性,从而避免了电机参数测量不准确与容易变化对磁链定向造成的不良影响。仿真结果表明该方法具有实时性与可行性。     

wftcDSP在异步电动机直接转矩控制系统中的应用

直接转矩控制是一种新型的高性能交流调速传动控制技术,它摒弃了矢量控制中解耦的控制思想,采用定子磁链定向和瞬时空间矢量理论,通过检测定子电压和电流,在定子坐标系下观测电动机的磁链、转矩,并将观测值与给定的磁链、转矩比较,差值经滞环控制器调节得到相应的控制信号.综合磁链和转矩信号来选择相应电压空间矢量,同时实现磁链控制和转矩的直接控制.     

电压跌落时感应电动机反馈电流计算及转速影响研究

大容量感应电动机会影响工业配网的短路电流水平,准确计算其反馈电流对系统保护配置及全网短路电流计算具有重要作用。电压跌落时电动机转速变化会影响电动机的反馈电流,不考虑转速变化可能会导致反馈电流计算结果不准确,影响保护的正确动作。利用感应电动机静态等值电路和复常系数线性微分方程组解法求解定转子磁链正负序强制分量和自由分量,进而得到电压跌落时计及转速变化的感应电动机反馈电流计算方法,并进一步探讨了转速对磁链和反馈电流各分量的影响。采用PSCAD/EMTDC仿真软件中感应电动机的5阶动态模型仿真验证了该分析的正确性。     

永磁同步电动机无传感器技术的研究

介绍了一种永磁同步电动机转子位置的检测方法.利用磁链、电流、电压各空间矢量间的特定关系,根据检测到的定子电压和电流,估算出定子电流所产生的磁链幅值和相角,以及定子合成磁链的相角,从而估算出永磁同步电动机的转子角.据此设计了一个无传感器永磁同步电动机调速系统.最后对该控制系统进行了仿真,仿真结果表明,该检测方法简单可行,检测模型运行于电机10%额定转速以上时有较高的精度.     

同步电机矢量控制调速研究

电励磁同步电动机矢量控制技术是近几年研究的热点,而磁链观测模型是矢量控制技术的重要环节,合理配置磁链观测模型的系数是准确观测同步电机气隙磁链信息的关键。对于电流模型对电机参数敏感、电压模型存在积分初值偏差的问题,提出一种基于混合气隙磁链观测模型的三电平矢量控制方法。该方法不仅使系统能够在低速段使用开环电流模型,而且在中高速段使用自适应电压模型,同时还实现了两个模型之间的平滑过渡。这使得该方法能够在整个速度范围内精确观测出气隙磁链。四段速度曲线使同步机的整个行程更加平稳。利用MATLAB软件及实验平台对该控制策略进行了仿真和相关实验研究,结果验证了所采用控制方法的有效性。     

基于MRAS和FNN的异步电动机无速度传感器直接转矩控制

针对传统直接转矩控制系统中磁链和转矩存在较大的脉动,采用基于模糊神经网络(FNN)控制器的预期电压矢量调制方案.速度传感器安装不方便、成本高,磁链观测对电阻的依赖性强,尤其是在电机低速运行时,应用模型参考自适应控制策略(MRAS)设计速度、电阻自适应定子磁链观测器,以定子电流和定子磁链为状态变量,利用Popov超稳定性理论得到转子转速和转子电阻的自适应律.建立了异步电动机无速度传感器直接转矩控制系统的Matlab/Simulink仿真模型,仿真结果表明系统脉动较小,提高了定子磁链和转速的观测精度.     

带定子电阻辨识的新型滑模速度观测器

提出了一种带定子电阻辨识的新型滑模速度观测器,用于异步电动机转速的精确观测.该观测器采用一种改进的电压转子磁链模型,在降低转子电阻变化对磁链观测影响的同时,还有效解决了传统电压模型固有的缺陷;并利用定子电流估计值与实际值的偏差在线计算电机的定子电阻,从而提高了磁链和转速在低速范围内的观测精度.仿真结果证明该方案在全速范围内具有响应速度快、稳态精度高和对定、转子电阻变化鲁棒性强的特点.     

变频器的基本动作原理及特点(上)

异步电动机用变频器传动时的框图如图1所示。整流器将交流电变为直流电,平波回路将直流电平滑,逆变器将直流电逆变为频率可调的交流电。电动机的调速传动所给出的操作量有:电压、电流、频率。表1逆变器的种类表1将实用化的变频器按主电路方式、控制方式等分类。各种方式的组合是为了充分发挥其控制特性、适用电动机、容量范围、经济性等特点而设计制造的。作为变频器,通常采用三相逆变器。但这里为了简化电路,采用单相逆变器来说明电压型、电流型、电压控制、电流控制等逆变器的基本工作原理。一、电压型与电流型作为主电路方式有:电压型变…     

开关磁阻电动机调速系统的数字仿真

本文给出一种开关磁阻电动机调速系统数字仿真的新方法，作者放弃了大多数文献一直沿用的由简化基本电路回路电压微分方程求解开关磁阻电动机磁链与相电流的方法，直接由相绕组电感电压积分求解相绕组磁链，从而求得相电流，并建立时间滞后△ｔ的电流源模型与功率变换器主电路仿真模型对接。主电路与磁阻电动机的仿真模型均基于梯形法，用这种方法可以统一对功率变换器主电路流过程和磁阻电机的机电性能进行研究，在此基础上编制的仿     

永磁风力发电机无位置传感器PFC整流控制

针对采用永磁同步发电机(PMSG)的小型风力发电系统中因不控整流导致的发电机电流谐波大、整流电压不可控等问题,采用一种利用单相功率因数校正(PFC)电路对PMSG每相定子绕组分别整流的方法,提出了该PFC整流系统的无位置传感器控制算法。利用PMSG和PFC主电路的数学模型,估算出发电机感应电动势;设计一种等效积分器,用于电动势观测转子磁链;用锁相环(PLL)检测发电机磁链矢量相位,为PFC电流控制提供参考。仿真和实验结果表明,采用该控制算法的PFC电路能有效地抑制发电机电流谐波,稳定整流输出电压。     

异步电机矢量控制的开环磁通观测及其仿真研究

矢量控制得以有效实现的基础在于异步电机磁链信息的准确获取,实用系统中多采用容易实测的电压、电流或转速等物理量的不同组合,形成多种磁链的观测模型来获得磁链信息。电压模型、电流模型和组合模型是典型的三种开环观测模型,通过设计仿真实验,得到了各种模型的优缺点及其适用范围;并且与理想模型进行比较,得出这三种模型对磁通的观测是切实可行的。     

基于对称电压矢量组的直接转矩控制

提出了一种新型的直接转矩控制策略和定子磁链观测误差校验方法。通过分析SPWM的特点,设计出基于对称电压矢量组的调制方法,并探讨了采用此方法时三相桥式电压型逆变器的电压输出能力。该调制方法获得方向任意且大小可控的等效电压矢量,以此控制定子磁链的幅值和旋转速度,从而达到对输出电磁转矩的有效控制,并获得恒定的器件开关频率。利用电压矢量组所具有的对称性,对积分获得的交流电动机磁链幅值和位置角的误差进行校正。该方法可以明显减少感应电动机定子磁链、电磁转矩和电流的波动,而转矩的快速响应仍能保持。具有鲁棒性强、开关频率恒定的优点。仿真结果验证了该方法的有效性。     

开关磁阻电机静态特性测试研究

针对开关磁阻电机磁场高度饱和、静态特性高度非线性、难以用理论方法建模的问题,采用实验测量的方法获取其静态特性.基于间接检测磁链原理,设计了磁链测试电路,用示波器记录瞬态电压和电流波形,通过数值分析得到了磁链特性曲线和电感特性曲线;并开发了转矩测试电路,用转矩传感器直接测得样机的静态转矩特性.对实测的电感特性和静态转矩特性进行三次样条曲线拟合.测量结果与理论分析一致,其研究为实现开关磁阻电动机调速系统的建模、仿真和研发提供了依据.