基于虚拟磁链预测直接功率控制的双PWM变频调速系统研究

针对双PWM变频调速系统谐波污染严重、动态响应慢等问题,提出了一种基于虚拟磁链的双PWM变频系统预测直接功率控制策略.首先,分析了双PWM变频系统,建立两相静止坐标系数学模型.其次,整流侧采用基于虚拟磁链的模型预测直接功率控制策略,整流侧采用虚拟磁链定向,降低电网电压谐波干扰,增加系统的可靠性.另外,采用两步预测进行延时补偿,且采用重复控制对系统稳态有功和无功功率误差进行修正,并利用空间矢量脉宽调制技术选择整流侧期望开关状态.再次,逆变侧采用转子磁链定向矢量控制策略.最后,以异步电机为负载建立仿真模型.仿真结果表明:该双PWM变频调速方案能够进一步抑制直流电压波动、加快系统动态响应速度、减小交流侧输入电流谐波含量.     

基于Fuzzy-PI和MRAS的异步电机变频调速系统的设计与仿真

针对PI调节器和有速度传感器的异步电机矢量控制系统,提出Fuzzy-PI和MRAS相融合的无速度传感器的变频调速系统.以转子磁链的电流和电压模型分别计算得到转子磁链的期望值和估计值,构建了基于MRAS的转速辨识方程,根据比例、积分参数的特点,建立一套与转速调节器相匹配的Fuzzy-PI算法,并利用MATLAB/Simulink软件,搭建了异步电机变频调速系统的仿真模型.仿真实验结果表明Fuzzy-PI和MRAS相融合的无速度传感器的变频调速系统具有响应速度快、超调量小、辨识精度高等优良品质,为异步电机的调速系统提供一种新思路.     

两电机变频调速系统的改进RLS逆模型辨识

为弥补现有两电机变频调速系统逆模型辨识中存在的不足,提出一种多模型LSSVM逆模型辨识方案.依据多模型思想,利用LSSVM拟合系统局部逆模型中的非线性映射,将各局部逆模型加权输出,建立离线初始逆模型.根据逆模型输出与系统输入的偏差,通过改进的RLS算法自适应调整局部逆模型权值,对初始逆模型在线校正,使其适应对象的变化,提高辨识精度和收敛速度.分析了两电机变频调速系统及可逆性,阐述了改进的RLS算法和LSSVM算法,给出了多模型LSSVM辨识方案的实现步骤,并对辨识效果进行了仿真试验.仿真结果表明,新型辨识方案是可行有效的,适用于两电机变频调速系统的逆模型辨识.     

自激换流低速磁阻电动机电流跟踪型控制策略

该文介绍了自激换流低速磁阻电动机的结构及换流原理,提出了该种电机的基于滞环电流跟踪型PWM变频调速的控制方案,在MATLAB下建立了该电机滞环电流控制系统的仿真模型。通过仿真试验比较了各控制方案,基于控制器成本与性能要求等因素的综合考虑,认为SCLRM可选用线电流滞环跟踪控制系统调速。该仿真试验为实现SCLRM电机变频调速系统的建立提供了参考和依据。     

MRAC异步电动机直接转矩控制系统转速辨识研究

针对异步电动机直接转矩交流调速系统的转子转速辨识问题,文章分析和研究了模型参考自适应控制(MRAC)速度辨识算法.在对异步电动机转子转速和磁链观测深入研究的基础上,基于超稳定性理论证明了该算法的稳定性,构建了模型参考自适应速度辨识系统并设计了该算法的自适应率;在MATLAB7.04软件平台上,建立了无速度传感器直接转矩控制系统的仿真模型并进行了仿真,仿真试验结果表明,该系统控制性能和精度良好,验证了算法的正确性和可实践性.     

基于稳态模型的笼型异步电机变频调速运行特性模拟

为使调速系统具有良好的调速性能,利用Matlab/Simulik对笼型感应电机变频调速进行了数学建模,给出了静止坐标系及旋转正交坐标系下的感应电机运动方程组,采用恒压频比控制和恒压变频控制对感应电机运行特性进行数值模拟.仿真结果表明:频率减小,转速降低,磁通变化趋势一致,进入稳态时间短,振动幅值大;频率增大,转速升高,磁通变化反向,进入稳态时间长,振动幅度小.该研究结果为工程上实现平滑调速提供理论参考.     

基于直接功率控制的双PWM变频调速系统

研究了基于直接功率控制的双PWM变频调速方案,以实现电机四象限运行,消除网侧谐波污染,提高电机的动态响应性能.并在Matlab/Simulink环境中建立了该方案的仿真模型.仿真结果表明,相对于直接电流控制的双PWM控制方案,该方案的控制更为简单,其稳态、动态响应能力以及抗扰动能力也优于直接电流控制策略.     

电流滞环型PWM变频调速系统的仿真

对异步电动机矢量控制的变频调速系统进行了研究,使用MATLAB中的仿真工具箱SIMULINK为速度、磁链双闭环的电流滞环型PWM变频调速系统建立仿真模型并给出仿真结果,仿真结果证明这个系统具有良好的动、静态性能。     

低速段异步电动机直接磁场定向控制

为了改善交流异步电动机无速度传感器控制系统低速运行时转速脉动的问题,采用直接磁场定向控制算法.该算法利用电流模型磁链观测器与反电势积分模型相结合的方法对电动机转子磁链的幅值和相位进行检测,并通过电流模型对转子转速进行辨识构成速度反馈回路.仿真结果表明,所采用的异步电动机直接磁场定向控制可以提高电动机的动态响应速度,使电动机有较好的参数不敏感性,能够在低速运行时取得较好的动静态性能.电流模型与反电势积分模型相结合的磁链观测方法,能够使交流异步电动机无速度传感器控制系统在高速及低速运行时都具有良好的动静态性能,增加了电动机的有效调速范围.     

基于LuGre模型的航空光电稳定平台的摩擦力矩补偿

为降低摩擦对航空光电稳定平台视轴精度的影响,提出了一种基于LuGre模型的摩擦力补偿方法。首先,对某型光电稳定平台进行分析并建立模型;然后,参数辨识确定摩擦补偿模型;并通过仿真实验验证了摩擦模型的准确性;最后,将摩擦补偿模型应用到光电稳定平台上进行实验。实验结果表明,当平台以1°,1 Hz的正弦运动时,采用基于LuGre模型的摩擦补偿后,系统在低速时出现爬行现象明显减弱。在模拟飞行转台中以2.5 Hz以内任意频率正弦扰动的作用下,加入摩擦补偿后系统的扰动隔离度至少提高了10.99 dB,最优情况已经达到16.90 dB,满足高精度光电稳定平台的性能要求。     

扰动电压观测器与线性补偿策略相结合的死区补偿方法

为克服逆变器死区时间及开关的导通压降等非线性特性对永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统检测精度的影响,提出一种将扰动电压观测器与线性补偿策略相结合的新型死区补偿方法,对逆变器死区效应带来的不良影响进行抵消.搭建基于脉振高频电压注入算法的PMSM无传感器控制系统模型,分别加入新型死区补偿方法与普通线性死区补偿方法,并进行Simulink仿真分析.实验结果表明：加入新型死区补偿后,系统电流钳位现象得到缓解,转速估计误差减小20%左右,转子位置估计更为准确,证实了新型死区补偿方法的有效性.     

基于感应电机磁链观测器的速度辨识

针对模型参考自适应速度辨识方法虽然其辨识精度高,但其数学模型复杂,而且在实时控制中需要高速控制器与之匹配等不足,提出一种结构简单且易于实现的感应电机直接转矩控制中转子磁链的观测方法,建立感应电机转子磁链及磁链转差理论模型,并对电机转速进行估算.仿真研究结果表明:该方法能够用于提高低速观测精度,并对电机参数的变化表现出良好的系统鲁棒性.     

逆变器带脉冲负载运行特性及改进措施

为研究逆变器带脉冲负载运行规律,提升逆变器带脉冲负载性能,首先针对逆变器带脉冲负载系统进行了仿真建模和实验平台的搭建,在仿真和实验的基础上,详细分析了脉冲负载占空比、峰值功率以及开关周期对数字控制PWM逆变器运行规律的影响;针对带脉冲负载时逆变器输出电压波形质量和各运行指标均较差的情况,深入分析得到逆变器数字化离散过程造成的时间延迟和逆变控制器响应速度是影响逆变器带脉冲负载性能的主要因素;在此基础上提出了一种基于多次采样和解耦控制的逆变器改进恒压/恒频(voltage/frequency,V/f)控制,并利用MATLAB/Simuilink仿真进行了验证。     

具有低通滤波的改进电压型磁链观测器

针对现有算法在PWM波反电动势输入时磁链观测精度很差的问题,采用了一种改进的电压型磁链观测算法,在现有算法的基础上增加了一个低通滤波器和一个用于补偿低通滤波器引起的幅值和相位误差的补偿环节.根据所采用的低通滤波器形式,利用时间相量分析方法,推出了滤波误差补偿公式,并在不同的同步速情况下分析比较,确定最佳补偿系数.仿真结果证明,新算法在PWM波反电动势输入情况下仍具有很高的磁链观测精度,可以有效地消除积分漂移误差.将新算法用于一永磁同步电动机无位置传感器控制系统,仿真证明了新算法的可行性及有效性.     

电压空间矢量PWM逆变器的建模与仿真

为了给空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术的仿真研究提供了一个方便、快捷、高效的仿真平台,介绍了利用Simulink建模与仿真实现的方法,给出了建立SVPWM仿真模型的详细步骤。最后应用到三相逆变器调速系统中,仿真结果显示其控制效果良好,完全符合实际电机控制的要求。     

交流伺服控制系统电机参数闭环辨识方法研究

通过分析永磁同步电机d-q坐标轴数学模型,提出一种交流伺服控制系统闭环辨识电机交直轴电感、定子电阻、转子磁链的方法,分析了非正弦磁通造成的电机模型误差、功率器件的开关死区和编码器的电机转子位置反馈延时等对参数辨识精度的影响,并给出了相应的补偿方法。实验结果表明,补偿后闭环辨识得到的电感随电流的变化曲线与有限元分析结果基本吻合,辨识出的电阻和磁链与实际测量和计算值偏差很小,证明了该文参数辨识及补偿方法的有效性。由于所辨识到的参数是控制电机运行时的等效参数,因此该文方法对控制器及电机的设计改进提供了依据。     

基于参数辨识的永磁同步电机控制系统的设计

在电机参数未知的永磁同步电机控制系统设计中,为提高控制性能,需要对电机参数进行辨识. 利用Popov稳定性定理对辨识系统的自适应率进行了设计;针对逆变器的死区效应,选用旋转坐标法对辨识器的输入电压进行补偿,通过辨识得到的电机电阻和dq轴电感参数. 在此基础上,建立电机的数学模型并运用工程设计方法对电机控制器的参数进行设计. 实验结果表明采用补偿后的电压进行参数辨识得到的电机参数要更加准确,并且基于电机数学模型进行控制器参数的设计能够减少控制器参数调试的工作量和时间,最终得到的电机控制系统具有较优的动态性能.      

基于实时仿真硬件在环的光伏逆变控制器参数辨识

为准确获取光伏逆变控制器参数,在仿真中实现对光伏系统的精确建模,以便正确分析光伏并网系统的动态性能。提出了一种基于实时仿真硬件在环测试的光伏逆变控制器参数辨识方法。该方法采用基于粒子群算法的dq轴参数解耦辨识策略,通过搭建光伏逆变控制器-实时仿真硬件在环测试平台,将测得多种工况下光伏逆变器的响应数据作为实测数据。利用快速原型控制器(rapid prototyping controller, RCP)对所提出辨识策略准确性进行验证后,利用平台对实际控制器进行硬件在环实验,并依据辨识结果在Simulink中建立仿真模型与实测数据对比。结果表明:所提辨识方法正确性及有效性,可以满足电力系统暂态仿真需求。     

混合九电平逆变器的脉冲宽度调制

为实现混合九电平逆变器在变压变频调速场合中的应用,该文在分析混合九电平逆变器脉冲宽度调制(PWM)方法的基础上,深入研究了混合九电平逆变器的死区效应,并提出一种改进的补偿方法。同时,为保证混合九电平逆变器的运行安全,采用注入零序电压的方法来控制H桥辅助逆变电路的电容电压平衡。实验结果验证了电容电压平衡控制方法的有效性,而且采用改进的死区补偿方法能够补偿死区效应导致的不正常脉冲,使得混合九电平逆变器能输出较好的电压波形,输出电压总谐波畸变率小于3%。     

减小死区影响的准单极性PWM调制方法

通常在脉宽调制(PWM)信号中需要插入“死区”时间以防逆变器上下桥臂“直通”,但这也导致了输出性能的恶化。为此,该文提出了一种准单极性PWM调制方法。文中首先分析了逆变器带异步电机负载时的开关导通规律,然后根据电流的极性,在一个半波周期内封锁上下管驱动脉冲中的其中一路,使逆变器工作在“半控”状态下,因而可以消除死区。针对电流过零点极性检测问题和保证电机顺利启动的需要,文中也提出了相应措施。所述方法可以改善电流波形,提高电压利用率。仿真和试验表明该方法简单有效,有一定实用性。