双BP神经网络的永磁同步电机磁链与转矩无差拍控制

为实现永磁同步电机(PMSM)磁链与转矩的定量控制,基于磁链与转矩变化量简化模型,提出永磁同步电机磁链与转矩无差拍(DB)控制策略。实现DB控制需要转矩角信息,PMSM转矩角可通过查表或基于定子磁链d、q轴分量求解,但前者需要大量储存空间,后者需要转子位置实时信息和旋转坐标变换。构建和训练反向传播（BP）神经网络来输出转矩角,并采用BP神经网络替代DB控制实现理想电压矢量角度的预测,建立基于转矩角和理想电压矢量角度预测双BP神经网络的PMSM磁链与转矩DB控制系统。仿真结果表明,BP神经网络可用于预测转矩角和理想电压矢量角度,双BP神经网络的PMSM磁链与转矩DB控制系统运行良好。     

考虑磁场饱和效应的电励磁同步电机矢量控制

电励磁同步电机矢量控制系统中电压模型磁链观测器受初始定子磁链值以及电压和电流测量值的影响,采用电流模型对其进行修正可提高磁链观测器的精度。随着负载电流的增大,电机的磁路会进入饱和状态,传统线性电流模型磁链观测器误差较大,通过引入d轴饱和指数可准确描述磁场饱和状态下电机定子磁链随电流的变化规律。同步电机矢量控制实验验证了电压-电流混合磁链观测器的准确性以及饱和磁场控制的有效性。     

电励磁同步电机系统及直流电压容错控制研究

在建立电励磁同步电机数学模型的基础上,采用基于气隙磁场定向的电励磁同步电机矢量控制方法,同时该系统采用混合磁链观测器进行磁链观测。在分析电励磁同步电机控制系统有源前端整流器数学模型的基础上,通过理论分析与推导,研究了一种其直流侧电压在任意负载下的估算算法,并实现直流侧电压检测部分的容错控制。理论分析和仿真结果表明:在基于气隙磁场定向的电励磁同步电机矢量控制中,该直流电压估算算法可以在电励磁同步电机四象限运行中实现控制系统直流侧电压的估算及其容错控制。     

永磁同步电机无磁链电流预测控制

针对永磁同步电机PWM电流预测控制对电机模型参数的依赖性问题,研究了基于增量式模型的永磁同步电机无磁链电流预测控制方法。对传统PWM电流预测控制的稳定性以及参数摄动造成的电流静差进行了理论分析,表明参数摄动会对系统稳定性造成影响,造成电流控制静差。建立基于增量式状态方程的永磁同步电机模型,基于该模型设计无磁链电流预测控制器,保证控制器能够在无磁链参数参与的情况下运行,增强系统对磁链参数摄动的鲁棒性。选择适当的评价函数获取最优控制电压增量数学表达式。实验结果验证了新型控制策略的可行性。     

基于有效磁链观测器的内置式永磁同步电机的无差拍直接转矩控制

为提高永磁同步电机驱动系统的性能,提出一种无速度传感器内置式永磁同步电机(IPMSM)无差拍直接转矩控制方法。在建立电机离散化模型的基础上,导出了转矩与磁链的无差拍电压控制律。采用图形化辅助解析的方法,直观地表达了无差拍直接转矩控制电压矢量解的物理含义。将无差拍直接转矩控制与基于有效磁链观测器的速度估算方法相结合,实现了IPMSM的无速度传感器控制。仿真结果验证了该方法的有效性。     

表贴式永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制系统

建立了基于定子磁链坐标系的表贴式永磁同步电机(SPMSM)下一时刻的磁链和转矩计算简化模型,验证了可以采用简化模型来计算下一时刻的磁链和转矩,从而降低无差拍控制计算复杂程度,提高系统实时性能,并得到实现磁链和转矩无差拍控制的理想输出电压矢量。采用模型预测控制(MPC)选择最接近理想电压矢量的基本电压矢量作为输出电压矢量。仿真验证了所提SPMSM磁链和转矩无差拍控制系统的可行性。为了进一步提高系统实时性能,提出2种无需MPC的基本电压矢量简化选择方法。仿真结果表明所提出的电压矢量简化选择方法控制效果与传统MPC非常接近,但省却了MPC计算,减小了系统计算负担。     

基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统

从永磁同步电机的定子磁链模型出发，应用精确线性化理论，实现永磁同步电机输入输出线性化与解耦。将永磁同步电机动态解耦成二阶线性转速子系统和一阶线性磁链子系统，结合磁链扇区判断方法和线性化解耦后的实际系统输入来确定目标空间电压矢量，实现了永磁同步电机调速系统的转速和磁链动态解耦控制。仿真和实验结果表明，基于精确线性化解耦的永磁同步电机空间矢量调制系统具有理想的速度跟踪性、良好的鲁棒性和低速性。     

交交变频电励磁同步电机矢量控制系统磁链估计器

交交变频电励磁同步电机矢量控制系统在大功率及特大功率低频场合有着广泛的应用,磁链估计是实现电励磁同步电机矢量控制的基础。提出了一种新型磁链估计器,估计器由电流模型磁链估计器和新型的基于比例谐振控制的电压模型磁链估计器相结合而成。采用分段线性方法对交交变频的电流断续进行补偿,采用高频采样和变周期滤波方法提取基波信号。仿真分析了估计器在稳态、动态以及全速范围的工作情况。960V/1.6MW机组实验结果表明,提出的磁链估计器在交交变频电励磁同步电机矢量控制的全速范围内均能保证系统的调速性能。     

基于磁共能重构的电励磁同步电机分布参数建模方法

准确的数学模型是电机控制的基础和前提条件,现有的电励磁同步电机(EESM)的集中参数数学模型难以描述电机在运行过程中的谐波及非线性特性,研究了一种基于磁共能重构的电励磁同步电机的分布参数建模方法。利用有限元数值分析(FEA)电机磁共能数据,通过对磁共能进行傅里叶级数展开及多项式拟合,获得能准确描述磁共能变化的数值解析模型。利用虚位移原理,建立了EESM的磁链、电磁转矩及电压方程的分布参数模型。对所得分布参数电机模型与FEA模型在变工况情况下进行了对比,结果表明了EESM分布参数模型在描述电机转矩、磁链谐波特性方面的准确性,为基于模型的电机控制提供了理论基础。     

永磁同步电机磁链和转矩无差拍控制

针对永磁同步电机直接转矩控制转矩脉动较大的问题,提出磁链和转矩无差拍控制。建立了基于定子磁链坐标系的永磁同步电机磁链与转矩变化量简化计算模型,验证了简化模型的可行性,给出了基于简化模型的磁链和转矩无差拍控制计算过程,并采用空间矢量调制技术(DB-SVM)与模型预测控制技术(DB-MPC)实现无差拍控制。为了降低开关频率,提出一种将空间矢量调制与模型预测控制相结合来实现无差拍控制的方法。仿真结果表明:该方法可在保证系统良好运行同时,有效降低开关损耗与转矩脉动。     

基于PLC和变频器的双馈电机控制技术研究

针对双馈电机励磁控制技术的特殊性,建立了其励磁电压和频率的控制模型,研究了一种基于可编程逻辑控制器(PLC)和变频器的新型双馈电机励磁控制技术。该方法利用USS通信协议实现PLC对变频器输出特性的动态控制,能对变频器输出频率和电压进行单独调节。在此基础上,构建了实验系统,进行相关实验研究。理论分析和实验结果表明,该控制方法是可行的,特别适用于双馈电机等需要进行变频、变压控制的负载,具有广阔的应用前景。     

全数字化的异步电机矢量控制系统

建立了按转子磁场定向的异步电机数学模型,基于转差频率矢量控制的原理,以电机控制专用数字信号处理器TMS320F240为核心,开发了一套全数字化异步电机矢量控制系统,采用空间矢量脉宽调制方法以提高直流电压的利用率。试验结果表明,该控制系统具有良好的动、静态性能。     

全数字化的异步电机矢量控制系统

建立了按转子磁场定向的异步电机数学模型,基于转差频率矢量控制的原理,以电机控制专用数字信号处理器TMS320F240为核心,开发了一套全数字化异步电机矢量控制系统,采用空间矢量脉宽调制方法以提高直流电压的利用率。试验结果表明,该控制系统具有良好的动、静态性能。     

同步电动机调频起动过程分析

针对自控式同步电动机静止变频起动装置(SFC)控制系统过于复杂的缺点,该文提出了基于高压变频器的开环起动控制方法,即采用恒压频比控制方法对同步电动机的起动过程进行研究。从理论上,考虑到影响同步电动机起动的几个重要因素,如电动机的摩擦转矩和同步转速的变化等,详细推导了同步电动机低频起动的数学模型,通过仿真和实验分析了电机起动过程中电动机转速、转矩的变化规律。实验结果与仿真分析吻合较好,从而证明了开环控制变频起动方法的可行性。     

Simulation Analysis of Microgrid Voltage Stability with Multi-induction Motor Loads

This paper studies the voltage stability problem in microgrid with multi-induction motor (MIM) loads. Firstly, the dynamic coupling relationship between grid voltage and each motor load slip in microgrid with MIM loads is deduced based on the power balance theory of power system. Then, a multi-source and master slave control based microgrid model is built, where Matlab/Simulink software is used to analyze microgrid voltage stability under circumstances of MIMs superimposed starting and microgrid fault. Through simulation calculation and analysis, the measures to improve the voltage stability of microgrid with MIM loads are proposed. According to the simulation results, the interaction between MIM loads has great influence on microgrid voltage stability. In addition, the critical cleaning time (CCT) of series connected master slave control based microgrid is affected by the distance between three phase short circuit fault location and the induction motor load location, as well as the distance between fault location and main control unit. The microgrid voltage stability can be effectively improved by applying methods of superimposed starting strategy and fast motor cutting strategy. The conclusion provides a reference for voltage stability research and control of the microgrid with MIM loads.     

基于分布式内模设计的微电网协调二次控制策略

研究基于多代理系统的孤岛型微电网二次电压和频率控制策略。首先建立孤岛型微电网电压和频率控制数学模型,利用状态反馈得到输入-输出线性化模型;然后简要介绍所需的基本图论原理,并利用内模设计原理设计分布式协调二次控制器,避免了集中控制结构下对中央控制器的依赖。基于多代理系统的分布式二次控制器通过一定的有向通信网络连接,每个代理只需本地及相邻节点信息。最后在PSCAD/EMTDC中建立孤岛微网的测试系统,通过仿真对所提控制策略的有效性进行验证,结果表明所提策略能够使频率和电压恢复额定值,同时保证有功功率分配的准确性。     

同步磁阻电机直接转矩控制系统研究

鉴于矢量控制对电机参数依赖性强的问题,借鉴现有永磁同步电机数学模型及其直接转矩控制的相关理论,分析同步磁阻电机的数学模型,提出了同步磁阻电机的直接转矩控制方法,包括空间电压矢量的计算、磁链和转矩的滞环控制等;并基于位置信息的估算,设计了速度的闭环控制器。构建了系统的仿真模型,并对电机的稳态和动态性能进行了仿真分析。由仿真结果可知,所提方法设计的系统能够在较宽的转速范围内变速运行。     

开关磁阻电机固定频率预测电流控制策略

针对开关磁阻电机(SRM)传统电流斩波控制(CCC)开关频率不固定、电流跟踪效果差的问题,提出了一种固定频率的无差拍预测电流控制(DPCC)算法。基于对SRM静态电磁特性的精确解析拟合,建立SRM离散预测模型。为了减小转矩脉动,利用无差拍理论实时计算下一时刻所需电压,实现对电机参考电流的精确跟踪。为进一步提高效率,采用新型转矩分配函数代替传统线性转矩分配函数。基于试验样机测试数据,在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,对所提出的算法进行仿真分析。仿真结果表明,所提出的固定频率DPCC方法相比传统CCC方法,具有更小的电流跟踪误差,并且能够有效减小SRM的转矩脉动,提高系统效率。     

基于DSP的混合式步进电机直接转矩控制研究

建立了混合式步进电机的数学模型,分析了其转矩产生机理。将交流电机直接转矩控制理论引入到步进电机的控制中,分析了定子电压空间矢量对电机磁链和转矩的影响,推证了最佳开关逻辑选择表。以TMS320F240芯片为核心处理器,构成了混合式步进电机的数字化控制系统。速度控制实验结果验证了该方案的可行性。     

开关磁阻电机双向控制系统的研究

研究了一种新型开关磁阻电机双向控制系统,介绍了开关磁阻电机的发电,电动工作原理.基于电动汽车的运行特点.分析了其数学模型,并确定控制策略,采用H桥式功率主电路,运用电流和电压两种斩波控制方法.最后对样机进行实验研究,在电动和发电两种状态,系统运行稳定、性能良好,从理论和实践上为电动汽车的制动能量的回收提供了可行性方案.