基于矢量旋转的永磁同步电机容错控制系统

永磁同步电机(PMSM)矢量控制系统中电流传感器故障将导致整个系统无法正常工作。为实现电流传感器故障诊断及其容错控制,引入了基于矢量旋转的故障诊断方法,利用在不同轴定向的坐标系下定子电流分量,判断相电流传感器故障信息,然后通过基于α,β坐标系的逻辑判断机制选取恰当的反馈电流以重构系统。为避免该方案中反馈电流恒等于指令值,引入了一种电流估计算法,当故障发生时,保证电机能更加平稳地运行。基于Matlab/Simulink和dSPACE1007进行仿真和实验研究,证明了该容错控制方法的正确性和可靠性。     

开绕组永磁电机开路故障分析及容错控制

采用共直流母线拓扑结构的开绕组同步电机近些年受到了广泛关注,单相桥臂开路是该类电机最容易发生的故障之一,为了提高电机的容错运行能力,同时改善系统动态运行的稳定性,分析了缺相故障发生时,在电机仍能运行的情况下剩余两相电流的幅值及相位满足条件。根据开绕组永磁电机的拓扑结构,设计了以SPWM控制的两相驱动器,提出了一种新型容错驱动方案。在满足不同相开路故障容错运行的同时,简化了控制过程,显著降低了输出电流谐波含量。最后利用MATLAB/Simulink,对搭建的开绕组永磁同步电机模型进行仿真,验证了所提出容错运行方案的可行性。     

基于无电流传感器的永磁同步电机系统模型预测控制

针对无任何相电流传感器的三相永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出基于扩张状态观测器(ESO)的无电流传感器模型预测转矩控制(MPTC)策略。为了进行电流反馈以实现高精度控制,两个相电流传感器是必不可少的,为此采用ESO技术构造无电流传感器,以实现对PMSM驱动系统相电流和时变定子电阻的快速准确估计;为了减小转矩和磁链脉动、提高控制性能,给出PMSM驱动系统的MPTC设计方法。所设计基于ESO无电流传感器的MPTC策略能够使PMSM驱动系统不仅可靠稳定运行,而且具有满意的动态性能和较强的鲁棒性。仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于坐标变换的永磁同步电机电流传感器容错控制

研究了在永磁同步电机矢量控制系统之下,电流传感器的故障诊断及容错控制。针对目前双电流传感器的矢量控制系统中可能出现的软故障,提出一种基于定子坐标变换的故障诊断及容错方法,通过控制器输出的电流值与实际反馈的电流值相比较,来判断故障类型并选择相应的容错方案。仿真结果表明:该方法能准确判断出一相或两相电流传感器故障,并选择相应的实际电流计算值来完成电流闭环控制,具有较高的可行性。     

隐极式PMSM无电流传感器调速控制系统研究

隐极式永磁同步电机采用正弦波电流控制方案实现速度闭环控制时,一般采用直轴电流指令等于零的控制方法,通过控制交轴电流来实现对转矩和转速的控制,因此需要电流测量传感器,调理电路以及AD转换器,增加了驱动控制系统的硬件成本。该文从隐极式永磁同步电机的数学模型出发,提出了直轴电压指令值等于零的新型控制策略,该控制策略可以实现隐极式永磁同步电机的速度环无电流传感器矢量控制,并在基于TMS320F2808 DSP的电机驱动控制系统中得到了实验验证和应用。使用结果表明,应用该控制策略的隐极式永磁同步电机速度环控制具有运行平稳,电流噪声小,系统实现成本低等优点。     

永磁同步电机传感器故障诊断及容错控制

针对三相永磁同步电机驱动系统中的位置/速度传感器和电流传感器开路故障问题,提出基于滑模观测器的故障检测与系统容错方法。通过建立系统的滑模观测器模型,获得系统输出电流与速度信号的预测值,利用预测值与系统实际输出值的残差分析并检测系统的传感器故障,在故障被检测的情况下,针对电流传感器,提出了一种V/f控制算法以实现故障情况下系统的平滑切换;针对位置/速度传感器,提出一种反电动势直接计算法以实现故障情况下系统的平滑切换,实验结果表明:所提出的算法能够在线检测故障并实现故障前后系统平滑切换与容错控制。     

永磁同步电机单电流传感器系统的三相电流重构策略

电流传感器受制造工艺与使用环境等因素的影响,在永磁同步电机驱动系统运行时可能失效.为提高系统的容错控制能力,该文提出一种新的基于自适应观测器的单电流传感器矢量控制策略.该策略首先在旋转坐标系下建立电流自适应观测器的数学模型,然后对唯一可测量的相电流进行坐标变换与低通滤波,计算出电流自适应观测器所需要的电流误差信息,并使...     

基于滑模控制的球磨机用永磁直驱电机容错控制

大型球磨机采用永磁直驱电机作为驱动电机后,由于电机的定子被分块,各个子模块电机之间如何运行是一个很重要的问题。工业生产中的球磨机工作环境较差,例如高温与高压、湿度较大,以及连续工作时间长,容易造成传感器故障。传感器是永磁同步电机控制系统中的重要组成部分,且球磨机驱动电机是一种低速大转矩的永磁电机,因此在传感器发生故障后,如何使系统从带传感器的控制方式平稳过渡到无传感器的控制方式,显得尤为关键。基于此,分析了永磁同步电机的数学模型,提出了一种故障情况下基于滑模控制的容错控制策略,并用MATLAB仿真验证了所提控制策略的可行性。     

PMSM驱动系统位置传感器故障在线诊断与自适应容错控制

针对以旋转变压器为位置传感器的电动汽车永磁同步电机(PMSM)驱动系统,重点开展旋转变压器正交不完善和幅值不平衡位置传感器故障在线诊断与自适应容错控制研究。首先分析旋转变压器幅值不平衡与正交不完善故障所导致的位置偏差及在d、q轴定子电流中所呈现的故障特征,提出基于定子q轴电流故障特征的有效提取,通过故障模式定位、识别和故障程度评估实现位置传感器故障的在线诊断,巧妙地回避逆变器死区效应引起的q轴电流脉动对位置传感器故障诊断精度的影响,再基于获取的位置偏差实现自适应容错控制。最后,通过系统建模与仿真研究、系统实验测试证实所提出的位置传感器故障在线诊断与自适应故障容错策略的合理有效性。     

永磁同步电机矢量控制与直接转矩控制比较研究

采用SPWM技术的电压法或者滞环控制的电流法实现的矢量控制和直接转矩控制已经在工业界得到广泛的应用。在一台表面式永磁同步电机实验平台基础上,对比了永磁同步电机矢量控制以及永磁同步电机直接转矩控制的控制特性。实验结果表明矢量控制SPWM控制下电流波形平滑,逆变器开关频率恒定,但需要直流母线电压信息以及3个PI调节器实现,滞环电流控制实现电流脉动较大,开关频率不恒定,但无需电压传感器,仅需1个PI调节器即可实现。直接转矩控制本质上也是滞环控制,控制性能与采用滞环电流控制的矢量控制类似。本文得出的结论对不同应用场合具体控制策略的选择具有参考价值。     

基于间接电流控制的电流型PWM整流器

针对电力电子装置给电力系统带来谐波污染和功率因数下降的问题,建立了三相电流型PWM整流器在abc坐标系下的数学模型,并在该坐标系下通过控制三相电流型PWM整流器交流侧电流的基波和相位,进而间接控制网侧电流的间接电流。通过仿真和实验验证,该控制策略完全可以实现网侧电压电流单位功率因数,且直流侧电流趋于稳定。     

多斩波器电流协同控制

在由多个降压斩波器各自驱动独立负载的某军事应用场景中,要求各个降压斩波器的输出电流在启动阶段和稳态阶段均具有良好的一致性.如果不加以控制,电流的一致性会受负载差异和启动通信延时等因素的严重影响.该文基于多智能体协同控制思想设计了一种相邻电流协同控制策略,用相邻电流值实时补偿电流设定值的方式实现了系统的控制目标.通过对实际多降压斩波器系统进行实验,引入工业以太网EtherCAT进行信息交互以满足控制系统的实时性要求,从而验证了相邻电流协同控制算法对解决多斩波器电流协同问题具有良好的效果.     

基于重复控制的DSTATCOM补偿电流控制

针对配电网负载多样、谐波污染严重的情况,为提高配电网静止同步补偿器(DSTATCOM)的无功补偿性能以及低次谐波抑制能力,提出比例积分(PI)与重复控制相结合的电流控制策略,利用PI控制器低频段优越的动态性能和鲁棒性,快速补偿基波无功,并利用重复控制器对周期信号的高跟踪精度,修正PI的谐波跟踪误差。频率特性分析表明,该控制策略可以有效消除传统PI控制在中频段的相位滞后,提高谐波补偿精度。为了提高装置补偿的灵活性和稳定性,通过谐振控制器构造带通滤波器,进行指令选择性提取,针对性补偿危害严重的特征次谐波,并避开系统谐振频率。实验结果验证了所提出控制策略的有效性。     

基于自适应重复控制的并网电流控制研究

当电网基波频率发生漂移时,传统重复控制器很难工作在谐振频率点处。对此提出了一种新颖的自适应重复控制器来抑制并网电流谐波。基于该自适应控制算法,控制器可在线调整市电基波周期内控制器采样次数。通过数学分析、仿真和实验,进一步验证了此自适应重复控制器的有效性。     

基于电流峰值控制的全桥变换器Burst控制

全桥变换器在超轻载下采用Burst控制可以显著提高效率,现有Burst控制存在控制参数难以设计的问题,并且对于变换器损耗与控制参数的关系缺乏研究.针对以上问题,这里提出一种电压滞环控制与峰值电流控制相结合的Burst控制,阐述控制方法的原理,详细分析该控制方法下变换器的工作状态,研究变换器损耗与所设定的峰值电流的关系,根据输出电压波动范围要求,以损耗最小为原则选取峰值电流.最后通过实验验证了所提方法的有效性.     

并网逆变器内模和重复复合电流控制策略研究

综合分析了内模控制和重复控制的特点。根据其特点设计了内模和重复复合电流控制的并网逆变器。并进行了理论和仿真分析。结果表明,基于内模控制和重复控制相结合的复合并网电流控制策略具有良好的动态、稳态性能,能够消除周期性扰动的影响。     

基于重复控制和滑模控制的APF电流控制方法

针对传统PI控制无法实现无静差跟踪控制和难以保证在负载突变或参考电压跳变时对直流侧电压进行快速精准控制,提出了一种基于重复控制和滑模变结构控制的APF电流控制方法。该方法在传统PI控制的基础上,融合了滑模变结构控制和重复控制的优点,将重复控制引入电流内环控制中,对APF输出电流进行快速跟踪控制,将滑模变结构控制引入电压外环控制中,对直流侧电压进行快速精准控制。仿真及实验结果证明了提出的电流控制方法相比于传统PI控制方法具有更高的谐波补偿精度及更快的动态响应速度。     

基于前馈控制的等离子体电源恒流控制策略

为抑制负载扰动对恒流控制的影响,针对等离子体负载需求,提出一种基于前馈控制的等离子体电源恒流控制策略。首先根据恒流源的开环传递矩阵,探讨输出导纳对恒流电源负载扰动的影响机理,然后在分析等离子体负载模型以及电弧放电所带来的负载扰动问题的基础上,将电压前馈控制引入电流闭环中。从降低恒流控制变换器的等效导纳的角度,进行电压前馈补偿函数的设计,并分析负载模型参数对前馈补偿函数的影响,对比引入电压前馈控制前后负载扰动的噪声衰减情况。仿真和实验结果表明,基于前馈控制的等离子体电源恒流控制策略能有效抑制等离子体负载突变对恒流输出的扰动,改善了恒流控制系统的动态响应性能,并对减少溅射镀层缺陷、提高膜层质量有良好的效果。     

基于重复控制优化的单周控制电流反馈模式

为了解决单周控制传统模式只能同时补偿谐波和无功,而无法单独补偿的问题,同时进一步优化补偿效果,提出了一种新型的基于重复控制优化的单周控制（OCC）电流反馈模式。将单相三电平变换器作为研究对象,分析了OCC传统模式的基本原理及其控制目标方程,在此基础上深入研究了OCC电流反馈模式,构造了虚拟的三相电流,采用dq法检测负载电流,并借助重复控制优化系统性能。仿真结果表明：不仅补偿效果较好,而且还可以工作于只补偿谐波、只补偿无功及其同时补偿谐波和无功三种补偿模式,从而验证了其有效性和可行性。