基于模型预测策略的永磁同步电机最大转矩电流比控制优化

针对当前在采用最大转矩电流比(maximum torque per ampere,MTPA)控制策略的永磁同步电机双闭环矢量控制系统中,因外在负载或电机转矩突变,造成电流调节器因积分饱和而导致电机实际定子交-直轴电流无法快速跟踪给定的MTPA电流问题,提出一种基于模型预测控制原理的两矢量模型预测控制策略,来取代传统双闭环电机控制系统中的电流内环调节器。在分析永磁同步电机MTPA控制原理、电流内环调节器饱和原因的基础上,利用模型预测控制的非线性约束处理能力在每个采样周期内通过两电压矢量模型预测控制策略,获得更加准确的电压矢量。实现系统实时动态跟踪永磁同步电机MTPA轨迹的目标。仿真和实验结果表明,该控制策略在电机给定转矩或外在负载转矩突变情况下可实时跟踪MTPA给定电流的变化,电机定子电流未出现较大波动。     

基于电流斜率的开关磁阻电机转矩脉动研究

针对开关磁阻电机中低速运行时存在转矩脉动较大的问题,提出了一种固定开关频率的电流预测控制策略,以提高电流动态跟踪能力,实现电机恒转速控制.根据电磁关系估算当前控制周期内绕组施加正压、负压和零压时电流斜率,预测当前周期电压占空比,实现对绕组电流的精确控制.仿真与实验结果验证该电流预测控制策略的可行性,表明该方法具有较快的动态响应性能,在低速情况下能很好跟踪参考电流,较好地抑制了电机的转矩脉动和电磁噪声.     

基于电压残差的三相逆变器故障诊断

针对三相逆变器开路故障诊断问题,研究了一种具有动态参考量的电压残差故障诊断方法。利用逆变器闭环控制系统现有的相电压采样信号,将延迟一个周期的相电压波形作为动态参考,与当前的相电压信号进行比较得到电压残差波形,通过设置合理的故障检测阈值,实现逆变器开关管开路故障的准确诊断。仿真结果验证了该方法具有抗不平衡负载和负载突变干扰的能力,且诊断时间小于一个周期,具有容易实现、无需增加硬件的优点。     

离散时间模型预测控制在光伏并网中的研究

针对光伏并网逆变器的工作特性,提出了一种基于SVPWM离散时间模型预测控制（MPC）的光伏并网,构建了一个新型的价值函数,建立了光伏并网系统数学模型．在每个采样周期内,根据预测控制模型,对三相并网逆变器的8个电压矢量进行筛选,得到使价值函数最小的电压矢量,并根据预测算法,计算出电压矢量在下一个采样周期中所作用的时间．通过Matlab／simulink分别对传统的滞环控制以及离散时间模型预测的光伏并网进行了仿真,验证了基于MPC的光伏并网具有更好的动态、静态特性,并网网侧谐波小,实现了旃由电流以及q轴电流的解耦控制,对光伏并网具有一定的意义．     

基于误差边界限定的永磁同步电机预测控制

针对图形边界限定形式的感应电机预测控制存在简洁、直观等优点,进一步考虑将该控制策略应用于永磁同步电机。预测控制将电机和逆变器作为一个系统整体考虑,以空间电流矢量为控制对象,直接产生逆变器的开关控制信号。基于永磁同步电机在转子磁场坐标系下的数学模型,推导出电流矢量导数的估测模型,进而预测出电流矢量的轨迹,根据最优电压矢量选择判据选定开关状态,完成基于圆形电流误差边界限定形式的永磁同步电机的预测控制算法。通过MATLAB/SIMULINK进行仿真,仿真结果证明了提出方法的有效性。     

基于Luenberger观测器的SVG三矢量预测直接功率控制研究

传统有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)在一个控制周期输出单一的开关状态,在低采样频率下,控制精度不理想,且不固定的开关频率导致滤波器较难设计;三矢量预测电流控制(Three-vector Model Predictive Cu...     

基于电机定子电流的齿轮故障诊断方法

齿轮故障诊断一般采用振动信号进行故障特征提取,但振动诊断法不便于安装传感器,易受环境和噪声影响.电机本身具有传感器的特性,定子相电流等信号能够反映负载转矩的变化.因此,针对由电机驱动的齿轮传动系统,提出了一种基于电机定子相电流分析的齿轮无损故障诊断方法.推导了电机定子电流如何反应负载转矩的特性,并分析了齿轮正常与故障状态下定子电流的频谱特征,发现可通过观察边频带的出现来判断齿轮发生局部式故障.通过Matlab对故障诊断原理进行了仿真验证,在实验平台上结合频谱分析成功检测出了齿轮断齿故障.     

三电平有源电力滤波器谐波电流跟踪无差控制方法

为了提高三电平有源电力滤波器(APF)的谐波抑制能力,对其闭环控制系统进行研究发现,跟踪参考谐波电流的控制方法是决定三电平APF补偿质量的关键.分析了传统电流状态反馈解耦PI调节器的局限性,提出一种新型PI控制方法.在该方法中,采用状态观测器,对APF下一拍输出电流进行估计,弥补了数字控制系统一个载波周期的延时.采用重复预测型观测器,对指令谐波电流进行预测,具有动态响应快、且稳定后无静差的特性,因而改善了整个系统的控制效果.基于该控制方法进行了实验研究,从实验结果可以看出,加入该PI控制器后,系统电流的正弦性大大提高,突加负载和突减负载时,滤波系统能瞬时跟踪负载变化,有很好的动态响应速度.     

矩阵变换器开路故障分析及诊断方法

矩阵变换器(MC)故障开关的可靠诊断和定位是故障隔离技术和故障后容错技术高效实现的基础。基于矩阵变换器-永磁同步电机(MC-PMSM)系统仿真平台,定性分析MC中功率开关开路故障影响区间以及MC-PMSM系统故障表现,并提出一种新颖的MC开关开路故障诊断方法—调制误差电流法。故障诊断算法分2步实现:第1步利用电机电流与MC输出电流的绝对差值诊断故障相,缩小故障开关定位范围;第2步结合MC开关调制信号定位故障开关的具体位置。仿真结果验证所提出的故障诊断算法的实时性和可靠性,并能够在电机调速和负载突变等非稳定情况下有效避免误诊断。     

永磁无刷直流电机漏电故障分析及诊断

针对用永磁无刷直流电机电流信号对其漏电故障进行诊断易受汽车电池系统干扰的问题,提出一种对其转速信号进行故障特征提取的方法——阶次自分离方法.该方法以转速信号为分析对象,借鉴传统阶次分析法对变速信号的处理方式,从输出转速信号中分离出转速波动成分,对转速波动成分进行角域重采样,基于转速波动成分的阶次分析,提取由故障状态而引起转速非正常波动的阶次特征.基于永磁无刷直流电机相间漏电故障分析得知漏电故障会使电机产生转速故障信号,通过电机Matlab/Simulink仿真和漏电故障试验,分析不同漏电程度下电机输出转速信号的阶次特征,可以有效地识别电机漏电故障状态.     

三相并网逆变器减少开关损耗定频模型预测控制方法

针对三相并网逆变器传统模型预测控制输出电压、电流频谱比较分散以及提高三相并网逆变器的效率,提出一种减少开关损耗定频模型预测控制方法。该方法在每一个开关周期采用三个电压矢量,各电压矢量的作用时间与目标函数成反比,实现三相并网逆变器输出电压、电流集中开关频率的整数倍(定频控制);同时,在每一个开关周期有一相的电力电子开关管一直开通或关断,减少了逆变器开关损耗。最后,建立起10 kW三相并网逆变器仿真模型,对所提方法进行了稳态、动态仿真实验。仿真结果表明:所提方法实现逆变器输出电压、电流频谱特性类似空间脉冲宽度调制方法;同时,系统具有很好动态性能。     

一种单相电路谐波电流检测的新方法

根据非线性负载的等效电路模型,以“当负载电流为周期电流时,负载电流与负载基波有功电流差的绝对值在一个周期内的积分值最小”为检测原理,提出了一种基于迭代算法的有源电力滤波器单相电路谐波电流检测方法．使用该方法先计算出产生基波有功电流的电阻部分对应的电导,则可求出基波有功电流,用负载电流减去基波有功电流,就得到实际要补偿的谐波及无功电流．该方法具有计算量非常小,实时性好,检测精度高等特点．理论分析与仿真研究证实了该方法的有效性．     

Sepic变换器的开关管故障诊断

针对Sepic变换器故障状态的特点,首先分析负载电压和开关管电流在不同工作状态下所表现的特征,然后构造一种基于开关管电流和负载电压之间逻辑关系的开关管故障诊断方法,最后进行了开关管短路和开路以及续流二极管开路和短路的仿真实验。仿真结果表明,该故障诊断方法可行,并具有较高诊断准确率。     

基于车辆动态负载的开关磁阻电机驱动特性分析

为了研究车辆动态负载高度时变性和随机性对电动汽车用开关磁阻电机驱动系统影响特性并实现电机驱动系统性能评价分析,基于车辆行驶工况动态负载特性,在开关磁阻电机非线性数学模型及车辆动力学模型基础上,分别建立了电动汽车用开关磁阻电机驱动系统及电动汽车动态载荷仿真模型.并根据电动汽车行驶过程中2个典型工况对建立模型进行了实时仿真,得到了开关磁阻电机主要性能参数随车辆动态载荷变化的响应曲线.分析并评价了开关磁阻电机驱动系统在各工况下的动态驱动特性,仿真结果对电动汽车车型设计及改进具有很好的参考价值.     

基于补偿饱和电感的开关磁阻电机位置估计方法

为了解决开关磁阻电机(SRM)的全周期电感交点因磁路饱和而产生偏移的问题,该文提出了一种基于补偿饱和电感的SRM无位置传感器控制方法。首先,通过脉冲注入获取SRM的全周期电感;其次,离线测量在不同负载工况下的相电感交点偏移角度,并且采用余弦和函数来拟合负载转矩与偏移角度的关系;最后,实时检测当前负载转矩值,进而计算出需要补偿的偏移角度。当电机进入电感饱和工作状态后,通过拟合补偿相电感位置交点的方法来提高转子位置角的估算精度。采用1台四相8/6极SRM为样机进行仿真和实验分析。该文方法没有新增加硬件,1个电角度周期内仍然可以更新8次转子位置角信息,消除了累计误差。     

基于切换模型的跳变负载下电机自适应控制

基于负载反复切换的电机模型设计了参考模型自适应跟踪控制器.首先,构建电机的切换系统数学模型,并将负载更替看作切换信号.其次,对切换系统进行自适应控制器设计,解决了负载切换后出现的误差瞬增问题,保证了系统的渐进跟踪.最后,给出仿真算例,验证所设计控制器的性能,并说明了切换信号对系统动态特性造成的影响.     

用户端单相SVG的无功电流跟踪算法

针对直接电流控制的用户端单相SVG,提出一种新的单相无功电流跟踪算法.在一个计算周期内,用锁相环电路得到与电源电压同频率滞后1/4周期的标准正弦波与负载电流乘积后,结果存入采样数据储存队列,然后比较队列中基波周期前后一段数据,以快速跟踪无功电流.仿真结果表明,该算法在一个周期内能够实现对无功电流的准确提取,而且对电流变化跟踪效果理想,防干扰能力强.算法简单快速,只需两个乘法器,易于实现.     

基于状态反解的开关磁阻电机功率变换器故障诊断

为提高开关磁阻电机不对称半桥功率变换器可靠性,提出一种基于状态反解的故障诊断方法.首先,在保证系统正常运行的基础上改变传统电流传感器安装位置;其次,根据开关管的故障会导致相电流解算值和真实值出现偏差的特点建立开关管状态求解模型;第三,再利用设定的取舍规则确定开关管真实状态;最后结合开关管驱动信号,通过建立的故障表准确定...     

开关磁阻电机控制中电流信号采集电路的设计

在开关磁阻电机的控制系统中,电流信号的测量精度直接关系到电机的控制效果,因此设计了一种电流信号采集电路。此电路为高速线性隔离电路,既能通过高频电压信号,又能取得良好的线性效果。同时,利用"Filter Solutions"软件设计了一个低通滤波器,在开关磁阻电机的控制中能采集到精度很高的电流波形。实验结果表明:此电路的应用能较大地改善采集到的电流信号的精度,从而使电机运行更加平稳。     

一种时间序列优化的粒子滤波算法

针对预测对象在动态过程中发生结构性变化的时间序列,难以建立一个实时解析变化趋势的模型.本文提出基于时间序列自适应建模的粒子滤波算法(TS-PF).采用时间序列方法动态构建预测模型,并将粒子滤波算法中一系列加权粒子以该模型进行状态转移,运用粒子滤波重采样技术,使预测误差进一步减小,预测精度逼近最优估计.非线性预测系统仿真实验表明基于时间序列自适应建模的粒子滤波算法(TS-PF)比单纯采用时间序列动态建模算法(TS)精度更高,提高了动态目标跟踪的准确性.