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。     

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。     

无解耦器的定子磁场定向矢量控制系统

为克服感应电机按定子磁场定向矢量控制解耦器带来的不便,提出一种不需解耦器的定子磁场定向控制方法.采用扩张状态观测器对磁链与转矩电流间耦合进行观测和补偿,结合自抗扰控制器进行磁链环的控制,同时将自抗扰控制器引入转速环,并进行了数字仿真和实物实验.结果表明,采用该方案取消了解耦器,简化了系统结构,降低了系统设计难度,并实现了定子圆形磁链的控制.不同转速下系统都具有快速动态响应和高稳态精度.     

异步电动机定子磁链定向的转矩无差拍控制

异步电动机矢量控制方案是按转子磁链定向,控制性能易受转子参数变化的影响。而直接转矩控制虽定义在定子坐标系下,但由于对转矩没有采用线性调节而是代之以离散的＂砰—砰＂控制,必然会导致转矩脉动。本论文通过PI调节器来构造定子电流的励磁分量,成功避开了转子侧参数,实现对转矩的无差拍控制。     

感应电动机的解耦控制与矢量控制的解耦性质

对感应电动机的解耦控制及矢量控制的解耦性质进行了研究,从感应电动机变频调速系统的非线性模型出发,分别利用非线性控制的状态反馈组性化方法和转子磁场定向方法对系统进行了讨论研究结果表明,感应电动机的矢量控制只参实现电机转速与转 子磁链之间的静态解耦,不能实现二者之间的动态解耦,而基于状态反馈线性化的解耦控制方法,能够实现转速与转子磁链之间的动态解耦。     

无轴承异步电机的定子磁场定向解耦控制

集旋转与悬浮于一体的无轴承异步电机是一个非常复杂的非线性系统,电磁转矩与径向悬浮力的非线性解耦是实现电机稳定悬浮运行的基础.为了降低控制系统对电机参数的依赖程度,本文采用定子磁场定向控制,同时为了克服此方法在低速时的不足,应用U-I法和I-ω法相结合观测定子磁通和气隙磁通,在matlab/simulink中构造了定子磁场定向控制的无轴承异步电机矢量控制系统.仿真结果表明:实现了电磁转矩与径向悬浮力之间的解耦,验证了此方法的有效性.     

基于转矩角正切值的车用异步电机转子时间常数辨识

针对异步电机转子时间常数随温度和磁场饱和而变化,从而破坏定子电流励磁分量和转矩分量解耦条件,影响按转子磁链定向间接矢量控制系统动、静态性能的问题,提出了一种通过对比给定转矩角正切值与反馈转矩角正切值,并利用PI控制器来实时辨识异步电机转子时间常数的方法。对转矩角正切值与转子时间常数之间的关系进行了理论分析,推导了异步电机反馈的转矩角正切值计算公式,建立了MATLAB/Simulink环境下异步电机矢量控制系统的数学模型及基于转矩角正切值的转子时间常数辨识模型,并进行了仿真验证。仿真结果表明,这种基于计算转矩角正切值的异步电机转子时间常数辨识方法能够准确辨识出电机的实际转子时间常数,验证了该方法的正确性和可行性。     

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.     

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.     

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.     

高性能三电平异步电动机调速控制系统的研究和实现

为了研究三电平变流器在大功率调速系统中的性能 ,详细论述了一个基于三电平 PWM(脉宽调制 )逆变器的异步电机调速装置。在介绍三电平变流器的拓扑结构和工作原理的基础上 ,提出一种新的空间矢量 PWM实现方法完成逆变桥控制 ,实现了一种基于转子磁场定向的三电平电机调速矢量控制系统。实验结果表明 :该装置可以有效地实现三电平空间矢量控制 ,较好地保持直流电压的平衡 ;同时 ,采用转子磁场定向控制方法 ,实现了异步电机磁通和转矩分量的良好解耦 ,并有较好的动态响应性能     

基于逆系统解耦永磁同步电动机直接转矩控制

基于PMSM定子静止坐标系中的非线性数学模型,以电磁转矩和定子磁链幅值为目标控制变量,针对DTC-PMSM提出一种逆系统解耦控制策略,并讨论不同类型同步电动机可逆条件.该控制策略借助逆系统理论,将复杂的静止坐标系中DTC-PMSM非线性系统解耦成独立的一阶线性转矩子系统和一阶线性定子磁链子系统;采用PI控制器实现转矩和定子磁链双闭环控制,以达到转矩和磁链的动态解耦.实验结果表明,新型PMSM-DTC系统具有良好的动静态性能.     

基于动态数学模型转速磁链闭环异步电动机矢量控制系统的设计与研究

根据三相异步电动机在三相静止坐标轴系(ABC)上的数学模型,可以确定三相异步电动机是一个非线性强耦合的复杂系统。为了对其实现矢量控制,在转子磁链定向的条件下,通过坐标轴系变换得到异步电动机在旋转坐标轴系(MT)上线性解耦的动态数学模型,并在此基础上构建具有转矩内环的转速、磁链闭环矢量控制调速系统。为进一步提升控制性能,在系统中又增设了磁链观测器环节和电流滞环比较器环节。通过仿真,结果表明：该矢量控制调速系统具有响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好等良好性能。     

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.     

基于非线性模型的异步电机高性能驱动系统的研究

为了提高磁场定向异步电机驱动系统的起动性能和运行效率 ,构造了由电机和逆变器构成驱动系统的损耗模型 ,分析了励磁电流对驱动系统效率的影响。应用一种新的基于 MT同步旋转坐标系下考虑异步电机主磁路饱和的非线性数学模型 ,设计了磁场定向矢量控制系统 ,通过实验验证了 ,适当地控制异步电机的转子磁链可以提高电机瞬时转矩 ,加快电机的起动过程 ,同时也可以在轻载或者额定工况下提高电机和逆变器的效率。从而提高整个驱动系统的利用率     

异步电机间接矢量控制的转子电阻在线校正算法

异步电机间接矢量控制方案中,转子磁场定向的准确性受电机转子电阻变化的影响.为此本文提出了一种新型的转子电阻在线校正算法.该方法由电机稳态模型获得转子磁链q轴分量,基于该q轴分量设计补偿器在线调整转子电阻,实现转子磁场的定向,给出了其理论分析和实现算法.讨论了低速区段定子电阻、逆变器死区时间和数字控制延时对算法的影响给出了补偿方案.仿真和实验结果证明:该校正算法简单、有效,易于在线实现.     

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.     

基于动态模型的感应电机能量优化控制

感应电机运行在轻载或低速时 ,常规的控制策略会造成较大的能量损耗。而一些从静态模型出发的能量优化控制策略 ,如恒转差频率控制 ,会降低调速系统的动态性能和稳定性。该文从感应电机的动态模型出发 ,提出了一种借助转子磁链控制实现感应电机能量优化的控制策略。根据外环给定电磁转矩的不同 ,调整内环转子磁链的给定值 ,以达到能量优化的目的。在调速过程中 ,控制策略能够保证转子磁链紧跟给定值的变化 ,即转子磁链误差系统是渐近稳定的 ,从而使输出的电磁转矩紧跟给定值。因此 ,调速系统的动态性能与磁场定向控制相似 ,并且系统的稳定性也得到了较大的改善。文章最后还通过仿真实验说明了系统的调速过程具有较好的鲁棒性     

异步电动机直接转矩控制系统的仿真研究

本文针对异步电机交流调速系统的特点,采用了直接转矩控制（DTC）交流变频调速方案。直接对电机定子磁链和电磁转矩进行控制,避免了矢量控制中复杂的变换和参数运算,使控制结构变得十分简单。应用MATLAB/Simulink对直接转矩控制进行了仿真,从理论上证明了这种方法的可行性,并且对仿真波形进行分析,验证系统的正确性。     

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.