异步电机直接转矩控制系统中的模型观测与补偿技术

异步电机不同转速运行时模型参数会发生较大变化,传统PI调节器不能满足大范围高精度调速的要求;现采用扩展状态观测器(ESO)对控制对象参数变化进行估计,并经过非线性组合的方法对模型进行补偿。仿真结果表明:对于异步电机直接转矩控制系统,基于ESO的自抗扰控制器(ADRC)对控制对象模型参数的变化敏感性下降,经过整定的ADRC调节器对不同转速运行的电机具有大范围适用性。     

小功率异步电动机直接转矩控制的DSP实现

直接转矩控制是继矢量控制之后又一高性能交流调速新方法,它基于定子磁链定向,数学模型简单,具有输入电压波动时控制的鲁棒性、控制对象参数变化的低敏感性、完全的转矩瞬态控制等控制特性。本文以TMS320F2407为核心构成控制器,对小功率异步电机直接转矩控制的实现进行了初步探讨。     

能抑制零位颤震的高精度滑模控制交流伺服系统

滑模变结构控制具有对参数变化的鲁棒性以及对外扰的不敏感性等突出优点。然而，由于在实际系统中不存在理想开关，便产生了颤震问题，当零位颤震的幅值过大时，这种控制策略将失去工程实用价值。本文讨论了滑模控制交流伺服系统中的零位颤震问题，着重分析了外扰对零位颤震的影响，提出一个能抑制零位颤震的新的控制方法。     

基于均匀设计的地下洞室群施工进度仿真多因素敏感性分析

施工进度是地下洞室群施工管理的关键。采用系统仿真方法对地下洞室群施工进度进行模拟时,参数繁多复杂,任何参数取值的微小变化都可能使进度发生改变,即进度波动的影响因素较多。以往的研究一般仅对为数不多的几个主要影响因素进行了敏感性分析,而地下洞室群施工进度仿真模型中存在多个扰动施工进度的因素,传统研究无法满足多因素分析的要求。因此,本文基于均匀试验设计,提出了地下洞室群施工进度仿真多因素敏感性分析方法,分析了各仿真参数对施工进度的影响程度,比较并筛选出对施工进度影响较大的敏感性因素。该方法应用于某水电站地下洞室群施工进度仿真模型中,结果表明:基于均匀设计的多因素敏感性分析,可以高效处理仿真参数较多的地下洞室群施工进度仿真模型的多因素敏感性分析问题,可以准确识别对施工进度影响显著的因素,为仿真与实际施工中参数取值的合理与优化提供科学依据。     

基于无差拍控制逆变器的负载性质在线识别及参数估算方法

无差拍控制是一种基于对象精确数学模型的控制方法,其不足是控制器参数对控制对象参数的依赖性很强,对象参数变化,要求控制器参数也作相应变化,否则,会造成很大的控制误差。该文结合无差拍控制逆变器的特点,提出了一种负载性质在线识别和参数估算的新方法,很好地解决了传统无差拍控制逆变器控制器参数难与控制对象参数精确配合的问题。通过计算机仿真,证明了该方法的切实可行性。     

基于均匀设计的地下洞室群施工进度仿真多因素敏感性分析北大核心CSCD

施工进度是地下洞室群施工管理的关键。采用系统仿真方法对地下洞室群施工进度进行模拟时,参数繁多复杂,任何参数取值的微小变化都可能使进度发生改变,即进度波动的影响因素较多。以往的研究一般仅对为数不多的几个主要影响因素进行了敏感性分析,而地下洞室群施工进度仿真模型中存在多个扰动施工进度的因素,传统研究无法满足多因素分析的要求。因此,本文基于均匀试验设计,提出了地下洞室群施工进度仿真多因素敏感性分析方法,分析了各仿真参数对施工进度的影响程度,比较并筛选出对施工进度影响较大的敏感性因素。该方法应用于某水电站地下洞室群施工进度仿真模型中,结果表明:基于均匀设计的多因素敏感性分析,可以高效处理仿真参数较多的地下洞室群施工进度仿真模型的多因素敏感性分析问题,可以准确识别对施工进度影响显著的因素,为仿真与实际施工中参数取值的合理与优化提供科学依据。     

具有变结构控制器的矢量控制调速系统

交流机参数变化对转矩特性的影响在实际应用中已采用不同方法得到补偿,变结构控制是最合适的方法之一。在滑模控制中,系统的参数变化在一定区域内是可以不计的。     

基于无差拍控制逆变器的负载性质在线识别及参数估算方法

无差拍控制是一种基于对象精确数学模型的控制方法,其不足是控制器参数对控制对象参数的依赖性很强,对象参数变化,要求控制器参数也作相应变化,否则,会造成很大的控制误差.该文结合无差拍控制逆变器的特点,提出了一种负载性质在线识别和参数估算的新方法,很好地解决了传统无差拍控制逆变器控制器参数难与控制对象参数精确配合的问题.通过计算机仿真,证明了该方法的切实可行性.     

sf型矢量控制系统参数变化对系统控制性能的影响分析和补偿方法

转差频率(sf)型矢量控制系统是一种较为实用的矢量控制系统。但由于该系统是磁通开环控制的,因此,系统动、静态性能对参数变化较敏感。本文着力定量分析并验证了参数变化对系统性能的影响,提出了系统中关键性参数 K_s (转差增益)的整定及补偿方法。本文是以电流源型逆变器进行系统试验的。     

混沌状态下Boost变换器参数误差的影响与控制

探讨了混沌状态下变换器对电路参数误差的敏感性,同时对两个具有细小电路误差的变换器进行了混沌同步控制。通过仿真实验,得出了运行在混沌状态下的Boost变换器对电路参数的细小变化极为敏感。因此,在研究混沌状态下Boost变换器的并联运行时,必须针对此敏感特性进行控制。提出了使用混沌同步的方法来抑制混沌状态下Boost变换器的敏感性影响,并设计了具体的控制策略。通过仿真实验,证明了该控制方法能有效抑制Boost变换器的敏感性影响。最后给出了研究结论。     

基于改进混合模型转子磁链观测器的异步电机无速度传感器控制

针对异步电机无速度传感器控制由于估计转子磁链不准确导致控制精度不佳的问题,提出了一种改进的混合模型转子磁链观测器设计方法。首先,介绍了常规的异步电机磁链观测方法,并借助异步电机的复矢量模型和特征函数详细分析了常规Gopinath型转子磁链观测器存在的主要问题。其次,为了解决常规磁链观测器存在的缺点,提出了一种改进的特征函数设计方法,进而得到了一种改进的混合模型转子磁链观测器。再次,基于特征函数和频率响应函数,进一步对比研究了常规Gopinath型转子磁链观测器和所提改进的混合模型转子磁链观测器的参数灵敏性。最后,利用所提混合模型转子磁链观测器的磁链观测结果和锁相环,实现了异步电机的无速度传感器控制。基于StarSim和YXSPACE-SP2000平台的对比实验结果,验证了所提混合模型转子磁链观测器的参数鲁棒性,同时也验证了所提无速度传感器控制策略的有效性。     

基于多项式磁饱和模型及EKF的感应电机磁链观测

感应电机的转子磁链通常用定子电流进行观测,易受测量噪声影响,且观测模型精度与电机参数有关。当电机内磁场幅值变化时,磁路非线性饱和效应会引起互感参数波动,导致观测磁链的幅值和方向偏离实际值,使控制出现偏差。对此,提出基于四阶多项式磁饱和模型以及扩展卡尔曼滤波(EKF)的全状态估计算法,以定子电流作为反馈,观测转子磁链的同时,辨识互感参数。仿真及实验结果表明所提算法能降低磁饱和非线性对控制系统的影响。     

DSP-based speed adaptive flux observer of induction motor

A method for estimating the rotor flux and speed of an induction motor based on adaptive control theory is presented. The method is applied to a direct field-oriented induction motor control without speed sensors. The influence of the parameter variation on the speed estimation can be removed by the proposed parameter adaptive scheme. The validity of the adaptive flux observer is verified experimentally     

Flux observer enhanced with low-frequency signal injection allowing sensorless zero-frequency operation of induction motors

In sensorless induction motor drives, flux estimators based only on the standard motor model work well at sufficiently high stator frequencies, but they fail at frequencies close to zero. To solve this problem, a new observer structure is proposed, combining a speed-adaptive full-order flux observer with a low-frequency signal-injection method. An error signal obtained from the signal-injection method is used as an additional feedback signal in the speed-adaptation law of the observer, resulting in a wide speed range, excellent dynamic properties, and zero-frequency operation capability. The enhanced observer is also robust against parameter errors. Experimental results are shown, including very slow speed reversals and long-term zero-frequency operation under rated load torque, as well as rated load torque steps and fast speed reversals under rated load torque.     

新型自适应速度观测器在矢量控制中的应用

实现高性能矢量控制系统的重要环节是准确地观测异步电机的转子磁链。将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器应用于矢量控制系统中，取代了传统的积分器。理论证明，该系统是超稳定系统。仿真表明，该方案电机磁链观测精度高，电机参数鲁棒性好，同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好，收敛速度快，使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。本系统以1．1kW异步电机为控制对象，并采用MATLAB／Simulink软件对系统进行了仿真。     

新型自适应速度观测器在矢量控制中的应用

实现高性能矢量控制系统的重要环节是准确地观测异步电机的转子磁链。将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器应用于矢量控制系统中,取代了传统的积分器。理论证明,该系统是超稳定系统。仿真表明,该方案电机磁链观测精度高,电机参数鲁棒性好,同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好,收敛速度快,使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。本系统以1.1kW异步电机为控制对象,并采用MATLAB/Simulink软件对系统进行了仿真。     

异步电机全阶状态观测器极点配置方法

深入分析了以定子电流、定子磁链为状态变量的异步电机状态观测器方案,提出了一种异步电机状态观测器的极点配置方法,系统地给出了这种观测器的设计过程。仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性好,磁链观测精度高,收敛速度快。基于该状态观测器方可实现高性能的无速度传感器运行。     

双三相永磁同步电机在混合储能系统中的转矩分配控制策略

针对电动汽车航能力差、电机控制不稳定的问题,将双三相永磁同步电机应用于电动汽车上,并设计了一种基于混合储能系统(HESS)的多相电机转矩分配控制策略。首先,利用矢量控制方式对永磁同步电机转矩与定子磁通之间的关系进行分析,得出转矩矢量表达式。其次,基于磁通和转矩的增量,提出了绕组去耦补偿、磁通观测和参数辨识方法,通过磁通参考值与磁通观测器之间的误差计算电压参值。最后,采用Matlab/Simulink软件对所提出的永磁同步电机控制系统进行仿真实验与分析。仿真结果表明:在所提控制策略下,系统负载转矩具有较强的抗干扰能力和良好的稳态性能;且具良好的电流控制效果,可在允许范围内逐步减弱至平衡状态。     

Online tuning method of stator and rotor resistances in both motoring and regenerating operations for vector‐controlled induction machines

The vector control of induction motors is widely used. This method needs accurate motor parameter but the stator and rotor resistance vary due to motor temperature variation. If the value of resistance in the controller can be set up accurately at first, there must be a difference between the reference and real value of torque because of drift of the resistance. It is necessary to adapt the resistance value. The indirect field‐oriented control of an induction motor requires the value of rotor resistance only, but the direct field‐oriented control method with rotor flux observer requires the value of not only rotor resistance but also stator resistance in the controller. Consequently, it is necessary to adapt both stator resistance and rotor resistance. A parameter adaptation scheme has previously been proposed for the direct field‐oriented control method with rotor flux observer, but this method cannot be used when the motor is in regenerating operation. In this paper, a new stator and rotor resistance adaptation scheme is proposed, which can be applied when the motor is in regenerating operation. The usefulness of the proposed adaptation scheme is confirmed by simulation. © 2001 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 135(1): 56–64, 2001     

基于磁通观察器的感应电动机无速度传感器矢量控制系统的参数在线辨识

提出了一个基于磁通观察器的感应电动机无速度传感器矢量控制系统的参数在线辨识方案 ,包括利用d轴磁通误差实现定子电阻在线辨识法和利用励磁电流指令上叠加交流信号实现转子电阻在线辨识法。该方案的优点是系统简单 ,解决了电机参数变化对调速精度和系统稳定性影响的问题。数字仿真和实验结果验证了方案的有效性。