无刷双馈风力发电系统的最大功率追踪控制策略研究

从转子参考轴dq模型出发,研究同步坐标下的无刷双馈电机(BDFG)的数学模型。根据BDFG的特性,采用定子磁链定向的矢量变换控制技术,提出了一种功率控制策略,设计了基于该控制策略的变速恒频无刷双馈风力发电系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁,实现变速恒频发电机有功、无功率的解耦控制,从而实现最大功率捕获的高效发电运行。仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。     

PMSG风力发电系统转速估计算法的研究

提出了一种无传感器直驱式永磁同步风力发电机控制系统的转子速度估算法。该算法可由简单的定子磁通方程推导,且只需检测定子电压和电流。定子磁通估算通过基于定子电压模型的可编程低通滤波器而设计,建立了基于递归最小二乘法的电机转速辨识模型,并将实时辨识的电机转速用于转子位置观测和转子磁场定向矢量控制。仿真结果表明,实现了最大功率跟踪控制,验证了控制算法的有效性和可行性。     

基于混合控制策略的最大风能追踪方法研究

介绍了功率控制和速度控制两种目前常用的电机控制方式的利弊,在基于定子磁链定向的转子励磁控制策略基础上,结合功率控制和速度控制,提出了一种针对变速恒频风力发电系统最大风能追踪的混合控制方法.该方法采用功率控制,得到的稳定转速为最佳转速的"次优点",然后将控制方式改为速度控制,设定"次优点"的转速为爬山法的初始给定转速,利用变步长的爬山法进行最大功率搜索.该方法能在未知环境因素是否变化的情况下,快速准确地实现MPPT,提高风能利用率.仿真研究验证了该控制策略的正确性和可行性.     

独立无刷双馈发电机无速度传感器直接电压控制

无刷双馈发电机是一种新型的交流感应发电机,它的定子中包含两套极对数不同的绕组(功率绕组和控制绕组)。针对BDFG独立发电系统,提出了一种无速度传感器直接电压控制策略,通过调节控制绕组电流使功率绕组电压跟踪其参考幅值和相位,并在一台额定功率为30kW原型BDFG上进行了实验验证。实验结果表明,当BDFG的转速和负载变化时,该控制策略具有良好的动态和稳态性能。该控制策略除省去了速度传感器外,还实现了输出电压幅值和频率的独立控制,因此它也具有很强的鲁棒性。     

基于转子电流的双馈感应电机无速度传感器控制

提出一种基于转子电流的模型参考自适应系统(MRAS)的双馈感应电机(DFIM)无速度传感器控制方法.首先建立了基于定子磁链定向的DFIM矢量控制模型,实现了电机转速/转矩控制和有功/无功功率解耦控制,然后采用基于MRAS的转速辨识方法,将测量得到的转子电流作为参考模型,通过定子电压和电流估测得到的转子电流作为自适应模型,用PI闭环控制构造转子位置和转速信息.为验证理论分析的正确性,以50 kW的DFIM为例设计了一套控制系统.通过电动机运行工况下的空载变速实验和发电机运行工况下的功率控制实验,估测转子位置和转速在不同转速和功率工况下都能准确跟踪实际值.仿真和实验结果表明系统能实现对DFIM无速度传感器控制,证明了所提出的方案的可行性.     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度 传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应(Model Reference Adaptive System,MRAS)的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

基于MRAS的多相永磁直驱型风力发电系统无速度传感器控制策略研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行了研究。系统采用六相永磁同步发电机和多重化的 AC-DC-AC 变换器,以减少每个电机绕组中的电流和每个电力电子变换器中的电流。研究了一种基于模型参考自适应（Model Reference Adaptive System, MRAS）的六相永磁同步发电机无速度传感器控制策略。该策略将永磁同步发电机本身作为参考模型,将发电机的电流模型作为可调模型,设计了自适应律同时辨识永磁同步发电机的转速和转子位置。还研究了基于变步长爬山法的最大功率跟踪（Maximum Power Point Tracking, MPPT）控制策略,该策略具有动态功率跟踪速度快和稳态时速度平稳的优点。实验结果表明,上述控制策略在负载突变和转速突变时均能准确地检测到发电机的转速和转子位置;在风速变化时能准确地跟踪最大功率。     

并网型双馈发电机速度控制模式研究

提出了一种基于定子磁场定向的并网型双馈发电机励磁控制模型.有别于传统的功率控制模式,采用所提的速度控制方案,在实现并网型双馈发电机定子端口有功和无功功率解耦控制的同时,还能实现转速的独立控制.另外,带系统耦合量前馈补偿的电流内环控制器设计,能够有效抑制电网电压的波动,并提高系统的动态性能.     

基于软计算的感应电机无速度传感器控制

文章提出了一种基于软计算的感应电机无速度传感器控制方案，用以提高无速度传感器控制的低速性能，采用T－S模糊估计器，通过定子电流和定子频率估计定子电阻，以Elman网络为电流转速模型，采用模型参考自适应的方法估计转速和暂态时的转子电阻。令稳态运行的转子电阻以估计的定子电阻同比率变化。文末仿真了采用文章提出的控制方案竽转子磁场定向的无速度传感器控制的低速较长时间运行的情况。说明了这种控制方案可以在一定程度上提高系统的低速性能。     

使用基频电流注入的感应电机无速传感器驱动

该文结合基频电流注入新策略与磁链估计方法对感应电动机提出了一种无速度传感器控制策略.在电机低速区域,通过在d轴注入基频定子电流以及使用信号处理方法实现转子磁链位置估计.在高速区域,基于定子电压和电流信息通过转子磁链估计方法推算出转子磁链位置.基于转子磁场定向控制的系统实验结果验证了该方案的正确性.     

基于合成矢量的双级矩阵变换器驱动感应电机电流控制策略

将双级矩阵变换器(two-stage matrix converter,TSMC)作为感应电机的驱动装置,针对传统矢量控制中感应电机参数变化造成控制系统解耦不充分的问题,提出了基于合成矢量的TSMC驱动感应电机电流控制策略。对TSMC与感应电机合成矢量的数学模型进行推导和合理的简化。利用合成矢量根轨迹法设计出一种基于复数比例–积分控制器的电流闭环控制系统,解决了随着系统频率增加控制系统控制性能大大下降的问题,并降低了常规解耦控制系统对电机参数的依赖性。仿真结果表明:TSMC能提供满足感应电机调速要求的高质量输出电压和电流,所提出的控制策略能有效改善控制系统的动态和稳态性能。     

一种基于电压空间矢量的有源滤波器滞环电流控制新方法

为提高有源滤波器的电流跟踪性能，提出一种基于电压空间矢量的滞环电流控制新方法。该方法利用电流误差矢量与参考电压矢量的空间分布给出最佳的电压矢量切换，使电流误差控制在滞环宽度以内；采用电压空间矢量消除相间影响，并且其实现简单，无需复杂的矢量变换。在降低开关频率条件下，既有较好的电流响应速度，又能有效限制电流误差，改善电流跟踪性能。实验结果证明该方法的正确性和可行性。     

基于虚拟电压矢量的磁场定向控制策略研究

针对双三相永磁同步电机（PMSM）矢量控制系统中定子相电流的谐波问题，在采用传统两矢量空间矢量脉宽调制算法的基础上，提出基于最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法的磁场定向控制策略。其次，针对最大四矢量的空间矢量脉宽调制算法计算量大，设计复杂的问题，又提出了基于虚拟电压矢量的空间矢量脉宽调制算法的改进型磁场定向控制策略。最后，通过MATLAB/Simulink仿真平台，验证所提出的改进型控制算法策略的有效性。     

基于低开关损耗滞环控制三相整流器的研究

为了减少三相PWM整流器的开关频率及开关损耗,在研究滞环电流控制方法以及空间矢量控制方法的基础上,提出了改进的空间电压矢量控制方法。该方法通过检测电流误差矢量与参考电压矢量的空间分布给出最佳的电压矢量切换,使电流误差控制在滞环宽度以内;采用空间电压矢量消除相间影响,并且实现简单,无需复杂的矢量变换。仿真及实验结果验证了所提方法的可行性。     

基于改进滞环控制技术三相整流器的研究

为了减少三相PWM整流器的开关频率及开关损耗,在研究滞环电流控制方法以及空间矢量控制方法的基础上,提出了改进的滞环电流控制方法。该方法通过检测电流误差矢量与参考电压矢量的空间分布给出最佳的电压矢量切换,使电流误差控制在滞环宽度以内;采用空间电压矢量消除相问影响,并且实现简单,无需复杂的矢量变换。仿真及实验结果验证了所提方法的可行性。     

永磁同步电机低复杂度双矢量预测电流控制

针对永磁同步电机传统模型预测电流控制中存在计算负担重和电流脉动大的问题,提出一种低复杂度双矢量预测电流控制方法。首先,利用电流无差拍控制原理快速获得下一周期的第一电压矢量,相比传统方法可减少一个周期的预测次数。其次,进行第二电压矢量的选择时可以采用非零电压矢量,增大备选电压矢量的覆盖范围。最后,根据均方根电流脉动方程,确定满足最小电流脉动条件下各个电压矢量的最佳作用时间。仿真和实验结果表明：相较于传统单矢量、双矢量预测电流控制方法,所提低复杂度双矢量预测电流控制方法能够有效抑制电流脉动,降低算法的复杂度和计算量,提高了永磁同步电机控制系统在实际中的运行性能。     

Vector approximation method with parameter adaptation and torquecontrol of CSI-fed induction motor

The concept of the vector approximation method for CSI-fed induction motors consists of vector control and the shaping of a stator current wave. Vector approximation means that a desirable space current vector is approximated by two realizable current vectors which have only six directions, and by DC link current control. The main purpose of the vector approximation method is not only to decrease torque ripple but also to control instantaneous torque, which is different from the purpose of the general PWM method. Moreover, a parameter adaptation system containing a magnetic saturation table and a model reference adaptive system (MRAS) has been added to the system, and this system works at any constant flux level and the steady state. The simulation and experimental results show the proposed method bring more precise vector approximation and torque control to induction motor drive systems     

LCL电压型整流器模型预测优化控制

提出了一种基于LCL滤波的电压型整流器VSR(Voltage Source Rectifier)有限控制集模型预测优化控制策略。传统的LCL整流器模型预测电流控制需要附加有源阻尼算法(MPC-AD)来消除LCL滤波器引起的谐振问题,此时会大大增加系统的计算负担且控制性能有待提升。为此利用模型预测控制中多变量控制的特性,通过构建单个代价函数同时控制网侧电流矢量、滤波电容电压矢量以及整流器侧电流矢量(MPC-i₁i₂u_c),无需状态变量反馈有源阻尼,然后通过所构造的代价函数J来选取下一时刻最优开关状态作用于系统。为验证所提出方法的可行性,进行仿真实验并搭建测试样机,通过与传统的MPC-AD控制方法进行比较,验证了所提出优化控制策略的可行性与优越性。     

A servo system of AC motor based on voltage modulation fitting for FPGA and consideration of voltage saturation

This paper proposes a space voltage vector modulation (SVM) method for a speed servo system to obtain a quick current response. The proposed SVM method shortens the control lag time of the conventional SVM inverter. In addition, this proposed method is easily implemented in hardware using an FPGA (Field Programmable Gate Array) because the proposed SVM equations are transformed into expressions that hardly need multiplication. By using the proposed SVM method, the servo system realizes quick and stable current control with wide bandwidth. Moreover, by using PI controllers considering the voltage saturation and the torque limiter to the speed servo system, the servo system carries out stable speed control on voltage saturation. Both the proposed SVM method and the PI controllers considering voltage saturation are applied to the speed servo system of a vector controlled induction motor. The effectiveness of both the proposed SVM method and the PI controllers considering voltage saturation is verified by the experimental results. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 173(1): 60–68, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20989     

基于矢量作用时间的永磁同步电机预测电流控制

针对以电压源逆变器(VSI)馈电的永磁同步电机(PMSM)驱动系统,提出一种基于矢量作用时间的预测电流控制策略。从拓展有限控制集和改变最优电压矢量选择方式的角度出发来改善系统的稳态性能。首先通过加入虚拟电压矢量的方式拓展有限控制集,并依据在每个扇区内各矢量对d轴电流增、减作用的不同来优化有限控制集。其次令下一时刻的预测电流值等于其期望值,从而可获得每个矢量作用时到达d、q轴电流期望值的矢量作用时间。利用各矢量的作用时间来衡量其对d、q轴电流的作用效果,以此代替传统预测电流控制中的电流预测环节。并依靠矢量作用时间来选择最优电压矢量,这样可以有效解决占空比调制环节难以有效发挥作用的问题。最后通过实验对所提算法的可行性与有效性进行了验证。