微燃机用高速永磁同步起动发电机驱动控制策略研究

针对单轴微型燃气轮机发电系统的启动、发电和停机过程,对微燃机用高速永磁同步起动发电机的驱动控制策略进行了研究.在整个运行过程中,高速永磁同步起动发电机控制系统由转速外环和电流内环构成,采用基于转子磁场定向的矢量控制来控制电机的转速和电磁转矩.在电动运行时,起动发电机拖动微型燃气轮机完成启动和冷却停机;在发电运行时,通过控制起动发电机的电磁转矩调节微型燃气轮机的转速,使之在最佳功率-转速点运行.利用建立的系统试验平台,对提出的控制策略进行了试验验证,结果表明:高速永磁同步起动发电机在整个运行过程中转速控制平稳,响应快速,能够满足微型燃气轮机发电系统的需求,且保证了微型燃气轮机发电系统变工况调节的灵活性.     

管网叠压供水系统异步电机最小损耗控制研究

市政网管叠压供水系统中普遍存在水泵机组运行效率较低的问题,传统的做法是采用恒压频比控制来提高电机运行效率,系统仍存在很大的节能空间。该文根据水泵的数学模型,分析了水泵的负载特性,结果表明转速降低时其负载特性低于理论的二次方转矩负载;在考虑铁耗的异步电机等效模型基础上,研究了异步电机最小损耗的控制策略,获得了最优运行磁通的控制方法,通过采用改进的矢量控制策略补偿了铁耗引起的磁场定向误差。仿真研究表明,与恒压频比控制方式相比,最小损耗控制策略可以在保持电机静态特性的同时,显著降低电机磁通、减小电机损耗,进而提高供水系统运行效率。     

双永磁同步电机系统非级联预测速度同步控制

针对传统双电机控制系统中,运动惯性以及响应不及时等影响速度同步精度和动态响应速度的问题,本文提出了一种双永磁同步电机系统非级联预测速度同步控制策略,将双电机系统看作一个多输入多输出系统进行统一建模,应用有限控制集模型预测控制设计一个紧凑的双电机系统控制器,并将速度同步误差、速度跟踪误差和电机运行性能同时引入模型预测控制的价值函数中,实现多变量的协同优化控制。此外,为满足实际用户需求,引入弱磁、电流限制两个前端模块实现对电压、电流的约束。最后通过仿真进行了转速阶跃信号跟踪、抗负载扰动等对比验证,结果证明所提出的非级联预测速度同步控制策略较传统交叉耦合控制策略能够更有效提升双永磁同步电机系统的转速同步控制性能     

永磁同步电动机功角闭环控制

针对永磁同步电动机在他控式变频调速运行方式下的失步和效率问题,通过对功角特性及稳定性分析,提出了一种功角闭环控制策略并详细阐述了该控制策略的理论依据.针对被控对象特性参数随负载变化的问题,设计了分段式PAD参数模糊自整定控制器,系统实时检测电机运行功角并将功角控制在某理想值附近.为了验证方案的可行性,设计了具体的实验系统.实验结果表明,该控制策略响应速度快、无超调,系统运行稳定,无转速振荡,有效地解决了永磁同步电动机失步和运行效率问题,同时证明了该控制策略的正确性和有效性.     

双电机五桥臂逆变器模型预测同步控制

以五桥臂逆变器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制策略的双永磁同步电机同步控制策略,与传统算法相比,新算法在价值函数中加入了转矩同步策略,保证了两电机输出功率的均衡,同时将交叉耦合控制思想引入到两电机五桥臂逆变器控制系统的速度外环控制器中,提高了两台电机在参数不匹配情况下的转速同步性能.仿真分析表明,相比传统控制策略,新算法能够在保持模型预测控制算法较高的转矩响应速度的前提下,有效的提高两电机系统转速、转矩的同步性能,具有一定的应用价值.     

新型永磁同步电机高精度调速系统

提出一种基于他控式变频调速的永磁同步电动机 (permanent magnet synchronous motor,PMSM)高精度调速系统。针对永磁同步电动机在该运行方式下的失步、效率及转速振荡问题,通过对功角特性及稳定性的分析,提出一种功角闭环控制策略并详细阐述了其理论依据。针对被控对象特性参数随负载变化的问题,设计了分段式PID参数模糊自整定控制器,系统实时检测电机运行功角并将其控制在某理想值附近。实验结果表明,所提控制策略响应速度快、无超调,系统运行稳定,无转速振荡,有效地解决了永磁同步电动机失步和运行效率问题。     

优化灰色预测补偿永磁同步电动机转速控制

针对噪声以及参数和负载的变化对电机的控制信号产生不可避免的干扰,及其影响永磁同步电动机的转速控制精度和鲁棒性的问题,提出了一种基于优化灰色补偿算法的永磁同步电动机转速控制策略。通过对理想条件下和实际控制中存在的噪声、参数变化以及负载扰动情况下获得的转速值进行比较,用获得的少量比较值预测控制系统未来的转速误差变化趋势,并进行超前预测补偿,使整个系统的快速性和抗干扰性得到改善。通过仿真和d SPACE半物理实验验证,表明了该方法在噪声、参数变化及干扰存在的情况下,有良好的转速跟踪性能和抗干扰性。     

单逆变器供电的双并联永磁同步电机转矩预测控制

将转矩预测控制策略应用于单逆变器供电的双并联永磁同步电机驱动系统,通过分析双机系统运行特点,并对两电机的转矩和磁链预测进行统一规划,实现了在一个价值函数中对双永磁同步电机的灵活控制。所提方法具有很好的同步稳定性,即使在负载转矩不同情况下,仍然能够确保两个电机获得相同的转速。最后利用MATLAB软件进行了仿真实验,其结果验证了该方法的可行性和有效性。     

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。     

基于双Luenberger观测器的永磁同步电机预测控制研究

在工业环境中,永磁同步电机存在启动困难、抗干扰能力差、动态响应慢的缺陷。而传统单Luenberger观测器很难同时兼顾电流扰动或转速响应,针对这一问题,发挥Luenberger观测器对精度和稳定性的改善作用,提出双Luenberger观测器与预测控制结合的控制策略。首先基于单步模型预测控制和矢量控制策略构成了永磁同步电机控制系统,再根据负载扰动影响和数学模型,构造速度环上基于负载、转速的Luenberger观测器观测作为扰动估测和速度调节,然后进一步建立电流环上的观测器并引入预测控制系统进行电流预测的优化。最后在MATLAB仿真上搭建模型进行测试,结果表明使用该控制策略能够提高抗扰动能力,改善动态响应并得到更准确的扰动观测。     

永磁同步电动机的神经网络模糊控制器设计

提出了基于神经网络的自学习模糊控制器的设计方法。在永磁同步电动机(PMSM)矢量控制系统中,使用该控制器作为速度调节器对永磁同步电动机进行精确的速度控制。仿真结果表明,该神经网络模糊控制方法是可行的,具有良好的动态及静态特性。     

预测控制在永磁同步电机控制系统中的应用

永磁同步电机通常采用矢量控制方法,这种方法的缺点是参数的变化、负载扰动等因素对系统的稳定性、可控性影响较大,该文通过分析永磁同步电机的数学模型,在对其数学模型进行线性化简化的基础上,提出了一种永磁同步电机的预测控制策略,仿真结果表明,利用该法建立的永磁同步电机调速系统,具有良好的控制效果。     

基于ESO的PMSM无差拍预测电流控制研究

在永磁同步电机调速系统中,优良的电流控制效果对系统的控制性能至关重要。为解决数字控制中存在的采样、滤波等因素带来的控制延迟,基于永磁同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,提出一种基于最小电流误差的无差拍预测电流控制策略。同时,为解决预测电流控制存在的对模型参数尤其是电机电感的参数鲁棒性较低的问题,结合自抗扰控制技术,在无差拍预测电流控制中引入了扩张状态观测器,对系统的内部和外部扰动进行观测并补偿。扩张状态观测器的引入不仅解决了系统参数鲁棒性较低的问题,同时也提高了系统的抗负载扰动能力。最终设计的系统具有转速跟踪性能良好、抗扰能力强、参数鲁棒性大大提高等优点。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的可行性和正确性。     

增程式电动车用永磁同步电机弱磁控制仿真研究

考虑到增程式电动车(EREV)电驱动系统的特点和特殊要求,在永磁同步电机数学模型的基础上,研究了永磁同步电机的弱磁控制原理及其控制策略。在基速以下,采用最大转矩/电流控制(MTPA),使电机运行于恒转矩区,以获得最大电磁转矩;当转速增至基速后,则采用弱磁控制策略,以拓宽电机的调速范围,实现高速恒功率运行。在Matlab/Simulink中,基于电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术对永磁同步电机弱磁控制系统进行了建模仿真,验证了该弱磁控制算法正确性。     

带智能补偿的模糊PID控制在伺服系统中的应用

对于常规PID及模糊PID控制在交流伺服电机伺服系统控制中的不足,提出一种带智能补偿的模糊PID控制策略,应用于PMSM伺服系统的电流控制中。仿真结果表明,该控制策略能提高系统的控制精度,使系统响应速度快且具有较强的鲁棒性。     

Field-programmable Gate Array Based Fuzzy Sliding-mode Controller for a Permanent Magnet Synchronous Motor Drive

Abstract—In this article, a field-programmable gate array based fuzzy sliding-mode controller is proposed to control a permanent magnet synchronous motor drive. First, the dynamics of a permanent magnet synchronous motor is derived, and the vector control scheme is introduced in the current loop. Next, to improve the performance of the permanent magnet synchronous motor drive, a fuzzy sliding-mode controller with an integral-operation switching surface is proposed and applied to the speed loop, in which a fuzzy inference mechanism is adopted to generate the reaching control signal. Further, an integrated hardware design method is developed to implement the field-oriented vector current controller and the proposed fuzzy sliding-mode speed controller on a single field programmable gate array chip. Finally, a prototyping platform based on an Altera field-programmable gate array is established to evaluate the ability of the proposed fully integrated solution in terms of control quality and time/area performances. The preferable performance of the proposed field-programmable gate array-based fuzzy sliding-mode control approach for permanent magnet synchronous motor drive is verified by the experimental results compared with the conventional proportional-integral control and sliding mode control schemes.     

基于模糊PID控制和BP神经网络PID控制的永磁同步电机调速方案比较研究

采用模糊PID控制和神经网络PID的控制方式分别对永磁同步电机进行了恒负载实时调速分析,对比了研究两者的控制性能。通过在Matlab/Simulink环境下搭建仿真控制程序,分别采用两种控制方式构建对于永磁同步电机的闭环控制模型进行仿真,进行模糊PID控制和神经网络PID控制对永磁同步电机的闭环控制效果对比。经仿真结果表明,神经网络PID控制在抗扰动方面优于模糊PID控制,而模糊PID控制在实时性方面较为优势     

永磁伺服电机模糊PID自整定SVPWM控制研究

针对永磁同步电机自身的非线性、强耦合性以及时变性特点,以及传统P ID控制策略不能跟随系统参数的变化而自动做出整定等问题。通过对模糊理论分析,本文提出了一种简单实用的永磁同步电机控制策略,即模糊PID自整定SVPWM控制方式。采取SVPWM 的方式产生三相电流驱动电机,通过模糊逻辑语句建立了模糊控制规则,并实现与 PID 控制参数相结合,实现实时改变电机控制参数功能,并利用 MATLAB工具建立了模糊 PID 自整定SVPWM闭环矢量控制系统仿真模型。仿真结果表明：系统转速实现无超调,响应速度和扰动恢复时间与传统PID控制方式相比缩短了一半。该方法提高了永磁交流伺服系统的控制精度,具有良好的动静态性能,在工程应用上提供了一种简单、易实现的控制方法。     

带智能补偿的模糊PID控制在伺服系统中的应用

针对常规PID及模糊PID控制在交流伺服电机伺服系统控制中的不足,提出一种带智能补偿的模糊PID控制策略,并应用于PMSM伺服系统的电流控制当中仿真结果表明,所用控制策略能提高系统的控制精度,使系统响应速度快且具有较强的鲁棒性。