异步电机低开关频率的模型预测直接电流控制

针对二极管箝位型(neutral point clamped, NPC) 三电平逆变器驱动异步电机的低开关频率控制, 提出了一种新颖的模型预测直接电流控制(model predictive direct current control, MPDCC) 方法. 基于推导的传动系统离散时间内部预测模型, 控制器预测了每个容许开关位置对应的电流输出轨迹、外推输出轨迹, 并根据评估平均开关频率的价值函数在线滚动优化实时求取最优开关矢量, 使得逆变器平均开关频率最小化, 且保持电流轨迹在给定的滞环范围内. 相对于已有的单步预测电流控制方法, 该方法在保持基本相同谐波性能的同时显著降低了开关频率. 仿真结果表明, 低开关频率模型预测电流控制算法可将三电平逆变器的平均开关频率降低至500 Hz 以下, 并且具有较理想的电流谐波畸变和动态响应性能.     

基于状态观测器的异步电子磁链观测和速度辨识

提出一种基于全阶观测器的感应电机磁链估计方法,系统地给出了这种观测器的设计过程.仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性较好,磁链观测精度高.根据李雅普诺夫稳定性原理推导出基于自适应状态观测器的直接转矩控制系统速度辨识算法,其收敛速度快、精度高.基于状态观测器方案在准确观测电机磁链的同时,可实现高性能的无速度传感器运行.     

感应电机转速自适应全阶磁链观测器的离散化

全阶磁链观测器是以状态重构的方式来获取感应电机不可测量的相关信息,因其数学模型为四阶微分方程组,给数字化算法实现研究和分析带来难度,并且采用不同的离散化方法对系统控制性能的影响不同.基于数值积分单步法原理,分别采用一阶精度的欧拉法和二阶精度的梯形法,并采用适用于特殊应用场合的高精度三阶龙格-库塔法和四阶龙格-库塔法,实现以定、转子磁链为状态变量的开环和闭环全阶磁链观测器的数字化算法.针对2.2 kW感应电机实验平台,通过大量的实验结果验证不同算法的有效性、精度及其执行效率.     

基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM高性能闭环控制

在低开关频率下采用优化脉冲宽度调制(pulse width modulation, PWM) 可获得较小的谐波畸变, 但将其直接应用于高性能闭环控制系统时会引起PWM 波形紊乱和系统过流. 给出了一组离线求解得到的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic eliminated pulse width modulation, SHEPWM) 开关角, 分析了将优化PWM 应用于高性能闭环控制系统会造成系统过流的原因. 深入研究了基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM 闭环控制方案, 给出了一种结合SHEPWM 特点的脉冲实时修正策略, 实现了采用优化PWM 的磁链轨迹跟踪高性能控制. 通过三电平逆变器异步电机驱动系统的仿真实验验证了该策略的有效性. 结果表明,驱动系统在200∽300 Hz的低开关频率下获得了较小的电流谐波畸变, 同时具有快速动态响应能力.     

基于状态观测器的异步电机定子磁链观测和速度辨识

提出一种基于全阶观测器的感应电机磁链估计方法,系统地给出了这种观测器的设计过程。仿真研究表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性较好,磁链观测精度高。根据李雅普诺夫稳定性原理推导出基于自适应状态观测器的直接转矩控制系统速度辨识算法,其收敛速度快、精度高。基于状态观测器方案在准确观测电机磁链的同时,可实现高性能的无速度传感器运行。