应用电流模型的无轴承异步电机悬浮控制

针对无轴承异步电机电枢绕组气隙磁链幅值和相位辨识问题,采用电流模型辩识电枢绕组气隙磁链;为了消除悬浮控制算法对气隙磁链相位的影响,应用预测控制实现电枢绕组气隙磁链控制相位零延迟.对无轴承电机径向悬浮力控制、基于电流模型的电枢绕组气隙磁链辩识算法以及气隙磁链相位预测进行研究;对样机在空载运行、3 000 r/min下恒速及1 000～3 000 r/min变速情况下进行悬浮控制实验.实验结果表明,电流模型法满足悬浮控制系统辨识电枢绕组气隙磁链的要求,相位角预测消除了控制延迟对气隙磁链相位的影响.     

异步电机直接转矩控制的滞环控制器研究

感应电机直接转矩控制中磁链和转矩滞环幅值在很大程度上影响着控制系统的稳态性能.首先介绍了直接转矩控制基本原理,然后利用在Matlab/Simulink平台上建立的异步电机的直接转矩控制仿真模型,仿真分析了磁链滞环容差和转矩滞环容差对定子电流和电机转矩的影响,给出了仿真结果,为进一步改善系统性能以及投入实际应用奠定了基础.     

基于空间矢量调制的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略

电励磁磁通切换电机具有转子结构简单坚固,磁链双极性、反电势正弦度高的优点,是一种新型的无刷交流电机。交流电机的2种经典控制策略中,相对于矢量控制(vectorcontrol,VC),直接转矩控制(direct torque control,DTC)具有算法结构简单、动态性能好的优点,但是其电流谐波含量高、转矩和磁链脉动大。为同时提高调速系统的动、静态性能,该文研究了一种基于空间矢量调制(space vectormodulation,SVM)的电励磁磁通切换电机转矩角增量控制策略,定义转矩PI环的输出为转矩角变化量,通过合成空间矢量对定子磁链矢量角增量的直接平滑调节,实现了对电磁转矩的直接线性调节。比较了最大合成空间矢量和基本前进矢量改变定子磁链矢量角的能力。在一台电励磁磁通切换电机上,利用TMS320F2812控制系统进行了传统DTC和该文提出算法的比较实验,验证了所提算法的正确性和有效性,新算法具有优良的动、静态性能。     

基于空间矢量调制的异步电机直接转差线性控制(英文)

由于直接转矩控制策略对定子磁链和电磁转矩采取非线性滞环控制,电机的电磁转矩、磁链幅值、相电流存在稳态误差。该文提出基于空间矢量调制的异步电机直接转差线性控制策略(direct slip linear control based on space vector modulation,DSLC-SVM)。该策略不含坐标变换,无电流环,只需辨识定子磁链。与传统直接转矩控制策略相比,由于对转差进行直接线性控制,DSLC-SVM策略可以减小转矩和磁链误差,降低相电流的总谐波失真(total harmonic distortion,THD)。比较了2种控制策略改变转差的能力,通过对比实验,验证了该文所提算法的正确性和可行性。     

基于无差拍控制的无轴承异步电机DTC系统

针对无轴承异步电机多变量、非线性、强耦合等特点,提出一种基于离散时间无差拍的SVM - DTC控制方法.在定子磁场定向的同步旋转坐标系下,通过离散时间无差拍( DTDB)算法得到转矩和磁链的控制电压分量,实现转矩与磁链控制的动态解耦,解决了转矩环与磁链环的干扰.由定子磁链减去定子漏磁得到悬浮绕组控制所需气隙磁链,简化了...     

一种基于模糊逻辑的直接转矩控制算法

介绍了一种新颖的基于模糊逻辑的直接转矩控制算法,该算法利用电机转矩偏差和定子磁链偏差,运用模糊逻辑控制器动态地得到所期望的空间电压矢量,再结合空间矢量调制技术实现对异步电机的控制.该算法结构简单,可大大减小转矩脉动和磁链脉动.仿真结果证实了该算法的有效性.     

并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统功率角线性控制策略

研究并实现了并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统。所提并列式混合励磁磁通切换电机拓扑在实现优良的磁场调节能力和故障灭磁能力的同时,避免了永磁体的短路和退磁。针对传统"调磁调压"控制策略动态能力差、电流谐波大以及直接转矩控制静态性能一般的不足,提出了功率角线性控制算法。该算法通过建立转矩与功率角的直接线性关系,在无电枢电流闭环环节的条件下,实现对功率角的直接线性调节,同时研究了能提高恒功率区域转矩输出能力的励磁电流调节方法。搭建了并列式混合励磁磁通切换电机直流发电系统实验平台,进行对比实验。实验结果表明,与直接转矩控制算法相比,采用功率角线性控制算法后电机转矩脉动、磁链纹波以及电流谐波含量均减小了,且采用该控制方法后,电机的动态性能良好。     

基于新型磁链观测器的无轴承永磁薄片电机直接控制

将直接转矩控制理论和方法应用于无轴承永磁薄片电机,并借鉴该思想,构建转子位移和径向悬浮力双闭环控制系统。同时,针对传统直接控制系统中,磁链观测精度低的弊端,引入一种基于锁相环原理的磁链观测器,用于改善电机低速运行时的性能。首先推导了无轴承永磁薄片电机转矩和径向悬浮力数学模型。其次,设计锁相环磁链观测器,并阐述直接控制实现算法,构建基于锁相环磁链观测的无轴承永磁薄片电机直接控制系统。运用Matlab/Simulink模块对控制系统进行仿真,仿真结果验证了数学模型和控制算法的正确性。最后,将该控制策略用于一台4kW样机。实验结果表明,与传统直接控制相比,所提出的直接控制策略不仅能有效提高转矩和悬浮力控制精度,同时具有良好的动、静态性能。     

基于DSP的空间矢量调制直接转矩控制系统

文中论述了基于DSP的一种异步电机直接转矩控制新方法,即通过定子磁链偏差和转矩偏差计算出下一个控制周期内需要加在电机定子绕组上的电压矢量,然后利用SVPWM(空间脉宽调制)技术合成该矢量,利用DSP实现上述算法。实验表明,该方法可以较好地抑制电磁转矩脉动,控制效果良好。     

电力牵引传动系统的三电平直接转矩控制算法的半实物实验研究

针对高速动车组中三电平二极管中性点钳位(NPC)逆变器供电的牵引传动系统,探讨了一种基于PI控制器和60°坐标系空间矢量调制算法(SVPWM)的异步牵引电机低速域的直接转矩控制(DTC)驱动方案。直接转矩控制性能好坏的决定因素之一就是磁链观测器的准确性,为了获得较好的转矩控制性能,本文首先采用了一种改进U-I积分模型为定子磁链观测器,并给出了基于PI控制器的转矩控制器和磁链控制器设计方案;然后给出了60°坐标系下SVPWM算法的详细设计方案,与传统的SVPWM相比,该SVPWM能够有效地减小计算时间,并在此基础上,通过调节中点电位平衡因子的大小来分配冗余小矢量的作用时间,以达到平衡直流侧两电容上电压的目的;最后,通过基于Maltab/Simulink软件的仿真研究和TMS320F2812与dSPACE的高速动车组牵引传动半实物实验台的实验研究,验证了基于PI控制和60°坐标系SVPWM的三电平直接转矩控制算法的有效性和可行性。     

基于教与学算法的SRM转矩分配函数优化及控制研究

针对开关磁阻电机(SRM)换相阶段转矩脉动严重问题,提出基于教与学算法的转矩分配函数优化策略。以开通角、关断角、换相重叠角为寻优对象,输出转矩跟随参考转矩能力为评价指标,结合转矩分配函数与直接瞬时转矩控制,构成转矩闭环。为提升系统动态性能,转速环采用分数阶滑模控制方法,将其输出作为转矩环参考转矩。仿真实验结果表明,经教与学算法优化后,转矩可在相绕组换相阶段平滑过渡,且输出转矩脉动得到明显抑制;分数阶滑模较PI控制而言,系统转速迅速进入稳态,且上升过程无超调,有利于提升系统动态特性。     

An Effective Four-Level Voltage Switching State Algorithm for Direct Torque Controlled Open End Winding Induction Motor Drive by Using Two Two-Level Inverters

This paper introduces an effective four-level voltage switching state algorithm for direct torque controlled open end winding induction motor drive with two-two level inverters in dual mode. In the recent days, direct torque control of open end winding induction motor drive became an interesting area for researchers because it provides high dynamic performance and instantaneous control of stator flux and torque. It is more important especially in applications like propulsion and hybrid electric vehicles they require ripple free torque. The direct torque control provides high flux, torque ripple, and variable switching frequency. This paper introduces an effective voltage switching state algorithm for an open end winding induction motor drive to reduce torque and flux ripple at different frequencies of operation. The experimental results show that the proposed algorithm reduces torque and flux ripples without losing features of conventional direct torque control (DTC) algorithm and in addition it provides multi-level operation.     

基于SVPWM的无轴承永磁同步电机转子磁场定向控制系统研究

无轴承永磁同步电机是一复杂的强耦合非线性系统,建立精确的电磁转矩和径向悬浮力数学模型是设计无轴承永磁同步电机控制系统的前提,实现径向悬浮力与电磁转矩之间的解耦是电机稳定运行的基础。文中在引入机械/电气坐标系的基础上,建立了电机的精确数学模型。采用基于SVPWM的转子磁场定向控制策略来实现无轴承永磁同步电机的解耦控制。在此基础上构建了控制系统框图和试验平台,设计了该控制系统的软件结构,最后实验验证了该控制方法的有效性。     

一种新型异步电机直接转矩控制策略研究

异步电机调速系统中,传统直接转矩控制不能满足高精度调速的要求。在分析了异步电机直接转矩控制基本原理的基础上,提出了一种基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的直接转矩控制方法。通过Matlab/Simulink对该系统进行仿真,仿真结果表明:空间矢量脉宽调制直接转矩控制能够有效地减少电动机转矩和磁链的脉动。     

无轴承异步电机SVM-DTC控制研究与设计

针对无轴承电机在高速传动领域使用中存在的问题,提出来一种基于空间电压矢量调制的直接转矩控制方法。建立了无轴承异步电机的数学模型,构建了以悬浮绕组模块、旋转绕组模块和气隙磁场计算模块为主要构成的系统框图。仿真结果表明,通过使用SVM-DTC的控制方法,无轴承异步电机能够具有较好的动静态性能,但是不可避免地产生了速度的超调及转矩和磁链的波动。     

基于空间解析模型观测器的永磁同步电机直接转矩控制算法优化

针对永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制(DTC)中磁链和转矩观测器误差较大引起的转矩脉动的问题,提出了一种基于空间解析模型的磁链和转矩观测器,并应用于基于空间矢量脉宽调制的直接转矩控制(SVPWM-DTC)中。通过有限元仿真获取磁链和转矩数值解,由该数值解推导了一种考虑电机空间谐波和磁饱和特性的磁链和转矩空间解析模型,构建了一种新型高精度的磁链和转矩观测器。仿真和试验对比表明,基于空间解析模型的观测器具有较高精度,能够有效抑制观测器误差导致的SVPWM-DTC转矩脉动。     

无轴承电机悬浮控制系统的设计

无轴承电机是利用磁悬浮轴承和交流电机结构的相似性,将产生磁悬浮力的磁悬浮轴承绕组置入电机定子,省去了专门的磁悬浮轴承。通过对转矩绕组和悬浮力绕组的解耦控制,使电机的转子同时具有产生转矩和自悬浮的功能。无轴承电机能够实现高速、无摩擦等优良性能,是当前研究的热点之一,无轴承电机悬浮控制系统设计是该研究的关键。介绍了无轴承电机悬浮控制的基本原理,设计出了基于转矩绕组转子磁场定向的悬浮控制系统。     

新型混合励磁磁悬浮开关磁阻电机基础研究

为了实现磁悬浮开关磁阻电机(BSRM)转矩和悬浮力的自然解耦,提出了一种新型混合励磁磁悬浮开关磁阻电机(HEBSRM)。新型HEBSRM由12/14极BSRM、环形永磁体和径向磁轴承三部分组成。12/14极BSRM的转矩极和悬浮极之间嵌有隔磁环,使转矩磁通路径完全独立于悬浮磁通路径,从而在结构上实现转矩与悬浮力解耦。此外,详细推导了电机径向悬浮力的数学模型,并且通过有限元分析验证了新型HEBSRM结构的合理性。     

基于改进型磁链观测器直流励磁同步电机控制

定子磁链的准确观测和有效控制对提高直流励磁同步电机直接转矩控制系统的性能有着重要的意义,针对纯积分电压模型存在观测磁链偏差问题,提出一种基于磁链幅值平方和修正方法的定子磁链观测器,并对该观测器进行详细的分析.同时将简化三电平空间矢量调制算法引入到直接转矩控制中,实现转矩、磁链误差的精确补偿,并在此基础上提出三电平功率变...