改进型ADRC的感应电机定子磁场定向矢量控制

针对感应电机定子磁场定向时,定子磁链和定子q轴电流没有完全解耦这一问题,提出改进型自抗扰控制器(active disturbance rejection controller,ADRC)的定子磁场控制方法。建立关于定子磁链和定子电流的状态空间表达式。利用线性跟踪微分器对目标定子磁链安排过渡过程,从而改善闭环控制中“快”与“准”的矛盾。建立并联型线性扩张状态观测器替代线性扩张状态观测器对实际磁链与q轴电流耦合部分进行观测。在目标磁链闭环控制环节对观测的耦合部分实施补偿,并对系统稳定性进行分析。仿真试验对比该方法与传统ADRC和解耦器控制方法时定子磁链的稳定性和电机转速响应情况。结果表明：该方法简化了矢量控制系统结构,提高了定子磁链控制的稳定性,确保电机运行过程有良好的动态响应特性和鲁棒性。     

一种感应电机定子磁场定向解耦控制方法

针对感应电机按转子磁场定向控制，系统受电机转子参数变化影响较大的问题，采用定子磁场定向控制，以定子磁链作为反馈量，克服矢量控制系统对转子参数的直接依赖性，同时运用电流励磁分量解耦补偿环节，实现了定子磁场定向控制下电机转速与定子磁链间的解耦控制．并针对定子磁链估计算法中存在的纯积分问题，提出了一种改进型积分算法予以解决．最后在dSPACE实时仿真试验平台上，对所提出的控制方法进行了试验验证，试验结果和分析证明了所提出控制算法的有效性，系统动静态性能良好，实现了转速与定子磁链的解耦控制。     

基于转子磁场定向的异步电机输入输出解耦控制

目前的转子磁场定向矢量控制只是实现了异步电动机转速和磁链稳态时的部分解耦。为提高矢量控制的性能,对磁场定向后仍然存在的耦合关系进行了分析,并在此基础上引入非线性补偿设计解耦控制器抵消耦合项的影响,把系统分解成转速和磁链两个独立子系统,实现了异步电机输入输出的动态完全解耦。与传统矢量控制方案的对比表明,所用的方法可以使电机转速不受磁链指令变化的影响,调速系统的性能有了进一步提高。     

异步电机非线性解耦控制

针对异步电机的非线性耦合性质 ,采用非线性控制的逆系统方法 ,提出了异步电机按定子磁场定向的非线性解耦控制 ,实现电磁转矩与定子磁链的解耦 .研制的定子磁链定向控制 ,消除了电机转子电阻对磁场定向的影响 ,提高了系统的鲁棒性 .方案实现了圆形定子磁链轨迹 ,保证了转子的连续调节 .减少了按定子磁链控制的直接转矩 (砰 -砰 )控制方案的转矩脉动 ,提高了控制系统的调速范围 .研制了基于高速数据处理器 ( DSP)和 ( IGBT)功率器件的交流变频调速实验系统 .试验结果表明 ,该系统具有良好的解耦性质 ,调速范围 1∶ 2 80 ,调速范围内输出…     

交流感应电动机精确解耦模型的自抗扰控制

为实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相αβ坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,将复杂的电动机非线性系统转换成两个完全解耦的线性转速和磁链二阶子系统.针对解耦的转速和磁链子系统设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制.实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s-1范围内的变化,但磁链仍保持给定值,实现了电动机转速和转子磁链的完全解耦;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻+10%范围的变化.     

交流感应电动机精确解耦模型的自抗扰控制

为实现交流感应电动机高性能调速,快速跟踪变化的负载转矩,对静止两相坐标系中的电动机数学模型精确反馈线性化,将复杂的电动机非线性系统转换成两个完全解耦的线性转速和磁链二阶子系统.针对解耦的转速和磁链子系统设计2个结构完全相同的自抗扰控制器,实现对转速和磁链的完全独立控制.实验研究表明:电动机转速和磁链分别大约在0.7 s和0.3 s时达到参考值;负载转矩的变化将引起转速7 rad·s-1范围内的变化,但磁链仍保持给定值,实现了电动机转速和转子磁链的完全解耦;当转速稳定时,电磁转矩在1 s时间内能快速跟踪变化的负载转矩,其超调量不超过20 N·m;控制系统能适应转子电阻±10%和定子电阻±10%范围的变化.     

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.     

线性ADRC在永磁同步电机DTC系统的应用研究

永磁同步电机直接转矩控制系统中存在定子磁链和电磁转矩脉动较大问题,为此将采用线性自抗扰技术中的扩张状态观测器对定子磁链和转速进行估计,提高观测精度并实现控制系统的稳定运行.将线性自抗扰控制器(LADRC,Linear Active Disturbance Rejection Controller)取代PI调节器用于速度环调节,以提高系统的抗干扰性.将基于超螺旋算法的滑模控制器(STSM,Super-twisting Sliding Mode)代替传统的开关表和滞环比较器,使功率器件开关频率恒定,减少系统的磁链和转矩的脉动.仿真结果表明,设计的调速系统与传统的直接转矩控制系统相比,具有更优的动态性能、稳态精度和抗干扰能力.     

基于自抗扰控制技术的高压大功率异步电机直接转矩控制系统

针对异步电机的非线性特点,设计一种新颖的级联型多电平逆变器供电的高压大功率异步电机直接转矩控制系统.在定子坐标系内对定子磁链与电机转矩进行闭环控制得到定子磁链增量,包括定子磁链的幅值增量和相位增量.由定子磁链增量计算异步电机定子电压矢量,定子磁链和电机转矩采用自适应观测器估计.采用自抗扰控制技术设计速度、转矩和定子磁链控制器,这些控制器具有鲁棒性强的特点.研究结果表明:通过速度控制器对负载扰动进行估计和补偿,消除了负载扰动可能带来的稳态跟踪误差;逆变器的开关信号利用载波移相脉宽调制方法生成,从而减少了转矩和定子磁链幅值的脉动;系统具有良好的动态和稳态性能.     

基于滑模变结构的PMSM的直接转矩控制

分析了永磁同步电机(PMSM)数学模型,设计了一种新颖的基于空间矢量脉宽调制技术的直接转矩控制(SVM-DTC)系统.利用两个PI控制器分别调节磁链和转矩实现对电机空间矢量中转矩和磁链2分量的解耦,同时,采用基于转子位置和定子电流的定子磁链估算方法观测定子磁链,并设计滑模变结构无速度传感器来估算转子位置.仿真与实验结果表明,所提出的方法能有效地估算定子磁链与转速,减小电磁转矩和定子磁链脉动,从而使系统具有很好的动、静性能.     

双馈电机在升降机中的应用与控制分析

针对升降机节能问题,提出一种将双馈电机作为曳引机应用于升降机系统的方案,采用双PWM换流器对双馈电机转子进行交流励磁,不仅可调节定子侧功率因数,实现无极调速,还可将消耗在转子电阻上的电能回馈电网.在已有双馈异步电机数学模型的基础上确定了机侧变流器定子磁链定向的矢量控制策略,通过软件仿真验证功率流.在与传统VVVF调速式的升降机的能耗进行比较中,结果表明本方案具有可行性及良好的节能效益.     

基于定子磁场定向的无速度传感器矢量控制

采用定子磁场定向的方法,避免了转子参数对磁通估算的影响．利用改进的磁通积分算法,克服了纯积分器直流漂移和初始值问题,消除了一阶低通滤波器的幅值和相位偏差．利用美国Synopsys公司的Saber软件建立定子磁场定向无速度矢量控制的仿真平台,仿真验证了系统设计的正确性．在初步整定调节器参数的情况下,分别做了高、中、低速下的三个仿真,系统在1200r/min给定时,超调为20％,稳态精度到达1％以内;在5r／min给定时,超调为40％,稳态精度在15％左右,系统具有较宽的调速范围．     

Implementation of Direct Torque Control Scheme for Induction Machines with Variable Structure Controllers

A torque control scheme for high-performance induction machine drives was developed to overcome some disadvantages of direct torque control （DTC）. In the improved DTC method, the stator flux and the torque controllers use variable-structure control theory which does not require information about the rotor speed. Space vector modulation is applied to the voltage source inverter to reduce the torque, stator flux, and current ripples. The digital signal processor-based implementation is described in detail. The experimental results show that the system has good torque and stator flux response with small ripples.     

永磁同步电机直接转矩控制系统

针对永磁同步电机直接转矩控制系统,首先阐述了直接转矩控制原理,它是在维持定子磁链幅值恒定的前提下,通过电压空间矢量来调节定子磁链的旋转速度,从而控制转矩和转速.其次,在此理论基础上,简单地建立了系统的模型,说明了它的工作过程以及与异步电机直接转矩控制系统的不同.最后用SIMULINK仿真软件对其进行了建模和仿真,仿真结果表明了直接转矩控制应用于永磁同步电机的正确性和可行性,永磁同步电机直接转矩控制系统具有良好的稳态跟踪性能和优异的动态响应.     

五相感应电机无速度传感器DTC研究

五相感应电机直接转矩控制系统中电压矢量选取与优化相比三相电机具有更大的灵活性和复杂性,为有效对其进行调速控制,详细分析了五相感应电机直接转矩控制中空间电压矢量,提出了一套无速度传感器调速控制方案.在控制系统中,对定子电阻进行了在线辨识,以提高磁通观测精度,然后以定子电流定向,推导出一套速度辨识算法,该算法具有较高的速度估计精度并且易于实施.最后的仿真试验结果表明,提出的控制方案在理论上和实际上是可行的.图8,表2,参10.     

扩展卡尔曼滤波器在永磁同步电机控制中的应用

研究了一种针对内永磁同步电机（IPMSM）动态系统的非线性、时变及实时噪声干扰特点进行精确参数估计的扩展卡尔曼滤波观测器．由于内永磁同步电机q轴电感大于d轴电感，为了保证电磁转矩和负载角变化趋势一致，必须使定子磁链给定幅值限制在一定范围内．鉴于系统暂态和稳态运行的要求不同，为达到最优控制，采用控制定子磁链给定幅值以达到最大转矩／磁链（MPTF）的直接转矩控制算法对定子磁链给定幅值进行控制．仿真结果表明采用此算法可极大地提高IPMSM调速系统的运行效率．运用该方法的电机调速范围广并且在低速区运行良好．     

一种新型永磁同步电机定子磁链观测器

定子磁链估计是直接转矩控制中不可缺少的部分,传统直接转矩控制中通过对反电动势值进行积分估计定子磁链.为了避免纯积分法的缺陷,提出定子磁链估计的改进方法,将扩展卡尔曼滤波引入到直接转矩控制中,利用扩展卡尔曼滤波估计定子磁链,研究了扩展卡尔曼滤波在定子磁链估计中的应用.仿真结果表明所提出的算法克服了传统反电动势积分法的缺陷,不仅能准确估计速度、转子位置和定子磁链,并且对电机参数具有很强的鲁棒性.     

基于超螺旋二阶滑模的PMSM-DTC系统研究

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统(PMSM-DTC)易受参数变化影响及转矩脉动大的问题,提出在系统中采用空间电压矢量调制技术(SVPWM)代替传统的正弦脉宽调制(SPWM),引入控制率为超螺旋算法的二阶滑模变结构,以定子磁链和转矩作为被控对象设计控制器代替传统系统中的PI控制器。仿真结果表明,该策略不仅有效消除了一阶滑模存在的抖振问题,明显减小了系统中定子磁链和转矩脉动,且具有较强的速度跟踪能力,对负载扰动和参数变化等不确定性具有很强的鲁棒性,因此可以很好地应用在电机控制方面。