感应电机解耦控制及MATLAB仿真研究

通过分析交流感应电机解耦矢量控制的基本原理,基于转子磁场定向原则,提出一种基于电流控制模型的感应电机解耦控制方案.采用电流控制模型,使得感应电机的定子电流励磁分量iM和转矩分量iT相互独立,进而实现励磁和转矩的解耦控制.通过在MATLAB下的仿真实验,验证了该方法的正确性和优越性.     

基于DSP的电动车用感应电机矢量控制研究

感应电机作为电动汽车的主流驱动电机,其控制方法已成为研究热点。为了达到电动车用感应电机高动态性能的控制要求,设计了一种基于DSP的感应电机矢量控制系统。该方法通过对绕组电流进行坐标变换得到励磁电流分量和转矩电流分量,采用两个PI调节器分别对励磁电流分量和转矩电流分量进行闭环控制,再采用SVPWM调制算法对三相逆变器桥臂的开关进行控制,即可得到加载在电机上的电压矢量。该方法满足了电动机用感应电机运行效率高、调速范围宽、可靠性高等控制特点的要求。实验结果表明该方法的正确性和有效性。     

高速电主轴的电压解耦与负载特性

为了研究高速电主轴动态数学模型中耦合回路对高速电主轴负载特性的影响,根据控制理论的不变性原理,在高速电主轴给定电流和反馈电流的偏差处引入外部解耦支路来消除耦合电压的影响,研究解耦后高速电主轴的励磁电流和转矩电流在负载变化时对主轴磁通、电磁转矩以及负载特性的影响方式,并利用高速电主轴性能测试试验平台进行负载特性测试.理论分析和试验结果表明:高速电主轴的解耦效果会直接影响主轴磁通的稳定性和转矩电流对负载的线性跟踪能力,并通过不同频率下机械特性曲线的平行度、电磁转矩脉动程度、主轴的载荷能力、功率因素和效率等特性参数直接体现.因此,可以根据包含上述特征信息的机械特性曲线、功率因素曲线和效率曲线的变化趋势,判断高速电主轴的实际解耦效果,并预测高速电主轴在该控制方式下的动态性能.     

异步电动机的矢量控制原理及数学模型

矢量控制是一种交流电动机的理想调速方法。将定子电流分解成励磁电流和转矩电流两个分量,并象直流电动机那样分别加以控制是矢量控制理论的基本思想。本文简述矢量控制基本理论,并在此基础上,得出电流源及电压源两种逆变器供电的异步电动机的数学模型。该模型可用于基于矢量控制的异步电动机调速系统。     

基于定子磁链幅值误差补偿控制的变频器直流预励磁软起动MATLAB仿真研究

本文针对变频器起动时的过流问题,提出了一种基于磁链幅值恒定控制的软起动方案。该方案采用定子电压矢量定向,将电机电流指令在dq坐标下以有功分量和无功分量的形式给出,经过坐标变换为三相电流指令,与检测反馈的实际三相电流比较,经过滞环产生PWM脉冲,即滞环电流控制。电流无功分量主要影响电机磁链,有功分量主要影响电磁转矩,起动前,定子频率为零,通过无功电流指令输出直流电流进行预励磁,使电机建立磁场,起动时电流有功分量开始从零增长,电机磁链从直流预励磁时磁链位置开始旋转,保证了电机磁链的连续性和幅值恒定,避免了起动过电流。在起动及动态过程中无功电流指令不变,将定子磁链幅值误差作为补偿分量加到有功电流指令上,实现无功电流与有功电流解耦,磁链幅值保持恒定,起动过程中无过流,并且保证了需要的电磁转矩。应用MATLAB对提出的控制方案进行了仿真分析,验证了理论分析的正确性和软起动控制的有效性,起动过程平稳且电机无过流。     

无刷双馈电机的自抗扰控制策略研究

基于同步旋转坐标系的无刷双馈电机(Brushlessdoubly-fedmachine,简称BDFM)的矢量解耦控制策略,可以实现控制绕组定子电流的转矩分量和磁链分量的解耦.但是,由于在实时控制中存在着外部干扰、参数变化和非线性等不确定问题,使得解耦后的定子电流转矩分量和磁链分量之间仍存在一定程度的耦合.运用自抗扰控制器原理,可同时实现BDFM的解耦控制和完全线性化,进而改善BDFM控制系统的动、静态性能及其鲁棒性.     

感应电动机矢量变换控制的鲁棒性分析和参数自适应实现

采用矢量控制的感应电动机,其控制性能与它激直流电机类似,用这种控制方法,电机的转矩电流分量和磁通电流分量可实现解耦控制。本文讨论矢量控制系统的鲁棒性。针对前馈矢量控制系统中由于电机参数与速度检测小误差造成磁场定向错误,提出了一种新的自适应校正策略,该策略采用PRBS在线辨识技术,算法简单,不需要额外的传感器。最后给出了系统实现及实验结果。     

感应电动机解耦及转子电阻变化的影响

本文证明了感应电动机的解耦控制定理,分析了转子电阻变化对解耦控制系统的影响。指出:在电机磁路保持线性的条件下,欠解耦将导致电机负载能力下降,励磁电流在重载时减小;过解耦则有利于电机负载能力的提高,但在负载稍大时使励磁电流增加。在允许的范围内,增大解耦电阻对感应电动机解耦控制系统是有利的。     

无刷同步电动机循环换流器的微机γ控制方法

本文提出两种用于三相循环换流器的微机γ控制方法，这是２２０ｋＷ无刷同步电动机循环换流器研制工作的一部分，在这些方法中，根据测得的电枢电流、励磁电流、运行频率、给定换流剩余角或给定剩余时间，及先期计算好的一些规律，由微机计算无载换流超前角γ这些控制方法可在低速轻载时降低转矩脉动，提高功率因数和平均转矩。     

接入直流微电网的DFIG风电机组控制策略

针对双馈风力发电机(DFIG)组接入直流微电网的应用,研究改进的机组接入直流微电网的拓扑结构,提出适用于这种拓扑结构的定子侧变流器(SSC)和转子侧变流器(RSC)的控制方法.SSC采用计及气隙励磁电流动态分量的气隙电势定向(AEO)控制,RSC采用计及定子励磁电流动态分量的定子磁链定向(SFO)控制,实现了定子侧电压和频率的独立控制、功率解耦以及机组的变速恒频要求.此外,对直流母线的电压波动,采用功率前馈控制,提升了电压波动期间机组有功功率的传输能力.在MATLAB/Simulink下的仿真实验,验证了所提方法的正确性和有效性.     

交流伺服系统的高响应电流环控制

分析电压输出滞后、电流采样延时和交直轴(d-q轴)电压耦合等制约电流环带宽提高的因素,提出一种复矢量解耦的电流环预测控制算法.采用电流环预测控制算法提高电流环响应;对当前时刻电流进行采样,得到下一时刻的电压,减少电流采样延时;采用占空比双次刷新控制算法缩短电压输出滞后时间;采用复矢量解耦的方法解决d-q轴电压耦合问题,进一步提高电流环性能.结果表明:相较于比例-积分控制算法,文中方法具有更优的电流环响应性能.     

基于功率协调控制的统一潮流控制器控制策略研究

介于统一潮流控制器串、并联变流器在调节电力线路潮流过程中存在有功和无功功率相互影响等问题,通过分析其数学方程,建立了串、并联变流器状态反馈解耦控制模型,提出了功率协调控制策略。从功率平衡的角度分析了直流侧电容电压稳定条件,提出了在直流侧电容电压平衡控制环节中增加有功电流前馈分量的控制方法,实现了串、并联变流器对电容电压的动态稳定控制。在解耦控制策略的基础上,设计了串联变流器功率控制环,使统一潮流控制器在调节潮流的过程中达到了有功-无功功率独立控制的效果。通过仿真分析,验证了该控制策略在电力系统潮流调节中的有效性和可行性。     

基于不平衡跌落的低电压穿越控制策略

目的解决大功率三相光伏并网逆变器在不平衡跌落时网侧电流所产生的畸变及不平衡,保证在电网不平衡下电压的正、负序分量提取的准确性和实时性。方法采用前馈解耦的空间矢量的双闭环控制算法抑制负序电流的控制策略搭建仿真模型。结果提出了基于正、负序d-q坐标系下的二次陷波器滤波法正确提取电网电压的方法。结论实验结果证明,该方法能有效地对正、负序进行分解以及抑制电网不平衡跌落导致的系统的不稳定运行。     

基于前馈补偿器的无轴承同步磁阻电机解耦控制

建立了无轴承同步磁阻电机径向悬浮力及转矩部分的数学模型,其电磁转矩和径向悬浮力之间以及径向悬浮力自身在两轴方向上存在相互耦合.针对无轴承同步磁阻电机的强耦合、非线性特性,采用磁场定向控制难以直接进行解耦控制,采用基于前馈补偿器的解耦控制策略,成功解除了上述变量间的耦合关系.采用前馈补偿解耦得到的控制系统结构简单,实现方便.仿真研究表明,该解耦方法可实现无轴承同步磁阻电机稳定悬浮运行,能实现上述变量间的完全动态解耦,同时电机具有较好的转矩和调速性能.     

三相电压型PWM整流器的反馈线性化和滑模控制

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型脉宽调制(PWM)整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了仿真对比.结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能.     

矢量控制系统的积分型滑模变结构电流控制

提出一种用于交流感应电动机矢量控制系统的带积分作用的滑模变结构电流控制方法．该方法具有在动态和稳态时对电动机参数变化的完全鲁棒性，而且积分作用可以显著减小电流控制的稳态误差．与预测电流控制的实验结果比较，证实了所提出方法的有效性．     

单元机组协调系统的多模型自适应解耦控制

针对火电单元机组被控对象多变量、强耦合及模型参数随负荷显著变化的特点,提出一种基于多模型自适应解耦控制的协调控制策略.采用多个固定模型和2个自适应模型并行辨识机组对象的动态特性,在每个采样时刻基于切换性能指标选出最优的局部模型作为当前模型,并据此设计解耦控制器,从而实现全工况运行的自适应控制.同时对多模型控制系统的全局稳定性进行了证明.通过对300MW亚临界直流燃煤机组协调控制系统的仿真表明:该控制策略对负荷变化适应快,且可获得良好的动、静态解耦控制效果.     

数字孪生驱动下永磁同步电机滑模变结构一体化解耦控制

提出数字孪生驱动下永磁同步电机（PMSM）滑模变结构一体化解耦控制方法,改善永磁同步电机控制能力。构建基于数字孪生技术的永磁同步电机控制结构,通过设备层采集实际永磁同步电机运行数据及环境数据,作为数字孪生驱动数据来源,孪生建模层依据获取永磁同步电机数据,构建永磁同步电机的数字孪生驱动模型以及虚拟场景,经虚拟模型与虚拟场景耦合后,在虚拟场景中还原永磁同步电机运行状态;在孪生控制层中设计精确线性化解耦控制方法,并构建速度、电流一体化滑膜解耦控制器,在虚拟环境中通过解决永磁同步电机速度与电流之间的非线性耦合问题,完成实体电机解耦控制;同时数字孪生控制结构各层之间通过孪生数据传输实现数据交换与指令下发,实现有效的电机控制。经实验验证：经该方法控制后,永磁同步电机可在负载突加与突卸状态下保持平稳的电流与转矩,同时还可以迅速调整电机转速,使电机保持在理想状态下运行。     

不平衡输入三相--单相矩阵变换器电流解耦控制策略

分析了三相-单相矩阵变换器(3-1MC)输入侧低次谐波的产生原因,推导了功率补偿拓扑结构下的输出侧与补偿侧调制函数约束关系式.研究输入电压不平衡下,含电容补偿单元的3-1MC单网侧电流反馈控制策略无法对输入两相旋转坐标轴(dq轴)下的直轴与交轴电流分量实现无静差控制,提出了在功率补偿下对输入三相电流作正序、负序dq轴分解,分别独立对输入双dq轴下正序、负序电流作解耦内环,输出侧与补偿侧电压加权合成为外环的双闭环控制.实验与仿真结果均表明该策略不仅使3-1MC具有功率补偿功能,而且有效抑制了电压不平衡引起的输入电流与输出电压所含低次谐波,提高了3-1MC在单相用电场合的实用性.     

Feed-Forward-Like Decoupling Control in Coagulation Bath of Carbon Fiber Precursor

The coagulation bath system of carbon fiber precursor is a complicated and multivariable coupling system. Based on the model of industrial production, the full dynamic decoupling control of the coagulation bath system of carbon fiber precursor is achieved in combination with multivariable feed-forward-like decoupling and proportional-integral-differential （PID） control. Compared with the conventional PID decoupling control, the experiment results show that the proposed method has a better control effect. The use of the controller can achieve complete decoupling of three parameters from coagulation bath system. The method should have great applications.