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.     

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。     

永磁球形电机定子绕组的永磁体模型及磁场分析

采用等效磁网络法分析了永磁球形电机定子磁场．在永磁体的体电流模型基础上,推导了电流密度与永磁体磁化强度的关系,得到了定子绕组的永磁体模型．在此基础上,在柱坐标下对分析模型进行剖分,并将不同磁场边界条件表达为磁阻单元对应节点或支路的不同状态,建立了永磁球形电机定子绕组磁场的二维等效磁网络模型．推导了各单元磁阻及磁动势的表达式,并利用平均磁能法求得了磁通密度在空间的分布．结果表明,定子绕组近场和远场具有不同的分布特征,远场时磁通密度小且变化相对平缓．通过与有限元法的析结果比较可知,相对误差均在6％左右,证明了所提方法具有较好的计算精度．     

感应电动机标量控制下的磁通控制策略

针对普通V/f控制在低频或负载时难以维持感应电动机磁通恒定的问题,基于定子磁场定向的同步旋转坐标系,根据定子磁链与定子电压之间的关系,提出了新的标量控制下电机磁通控制策略.利用定子磁链观测器估计电机定子磁链,并对其进行闭环控制,实现低频和额定负载情况下电机磁通的恒定控制.基于全数字感应电动机调速系统的实验,证明了该方法的正确性和有效性.     

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.     

基于无源性的定子磁场定向感应电机控制器

根据无源性控制的基本思想,并借鉴定子磁场定向控制理论,以定子磁场定向同步坐标系下的定子电流和定子磁通作为系统的状态变量,构建了一种新的电压源型混合控制器,并给出了系统的稳定条件.在理论分析的基础上,证明了在互联与阻尼分配的基于无源性的感应电机控制器设计方法中,将模型表达为欧拉方程的形式是不必要的,且动态解耦条件的数学描述约束过于严格.仿真和实验结果验证了该混合控制器的稳定性、有效性以及良好的静动态性能,同时提出的结论也由此得到了证明.     

变增益PI速度控制器在间接磁场定向控制系统中的应用

针对感应电机无速度传感器间接磁场定向控制系统中传统PI控制器和磁通观测器的不足,利用感应电机的时变参数模型的降阶处理方法,提出一种变增益的PI速度控制器;为获得无速度传感器控制,提出一种非线性鲁棒高增益观测器。仿真和试验验证表明:PI速度控制器不但能根据实际工况实现PID参数的在线调整,而且工程实现简单,减少了系统在启动阶段的超调;非线性鲁棒高增益观测器只需要电机的定子电压和电流,能同时观测电机的状态量和转子时间常数等参数,鲁棒性好,计算量少,易于适时在线实现。     

基于MRAS的感应电机无速度传感器矢量控制

提出了一种基于模型参数自适应系统（MRAS）的感应电机转子速度估算方法,用电机状态方程构成全阶观测器观测定子电流和转子磁链,利用李雅普诺夫第二法推导出转速估算公式,并在理论上证明了系统的全局渐近稳定性．分析了定子电阻和转子电阻的变化对转速估算的影响,并对严重影响速度估算的定子电阻的变化进行了补偿,从而构成无速度传感器感应电机间接磁场定向控制系统．仿真结果表明,该系统在低速下具有较好的转矩转速特性以及良好的抗干扰性．     

无速度传感器交流调速系统的方案研究

介绍了一种简单易行的速度估算策略．认为转差频率影响速度估算的精度，并分别针对定子磁场定向的矢量控制、转差频率间接矢量控制和直接转矩控制等三种无速度传感器控制方案进行分析对比，提出能否保持磁通幅值恒定是影响无速度传感器控制系统性能的一个主要因素     

自抗扰控制器在同步电机调速系统中的应用

针对同步电机磁场定向控制系统受负载扰动、电机参数变化影响问题,将自抗扰控制器(ADRC)应用于调速系统中.为解决传统磁链观测器存在的直流偏置和依赖电机参数的问题,提出了基于ADRC的磁链观测器.仿真结果表明:ADRC对负载扰动和参数变化具有较强的鲁棒性,并且响应速度快、超调小,具有优良的稳态和动态性能;改进后的磁链观测器能有效抑制直流偏置和参数变化带来的影响,提高磁链的观测精度.     

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．     

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DSVM异步电动机直接转矩控制系统

针对传统的直接转矩控制系统采用纯积分的电压模型作为磁链观测器,存在着误差积累以及直流偏移,导致电流和转矩的波动问题,提出了一种改进的磁链观测器,该观测器由两个模型组成,开环电流模型用于低速范围内观测磁链,自适应电压模型用于全速范围内观测磁链．对电压模型观测的定子磁链引入一个反馈量,用PI调节器进行误差校正,大大提高了观测的精度．并采用离散空间矢量调制(DSVM)的方法,提高异步电机的直接转矩控制动态性能．在保留传统直接转矩控制(DTC)动态性能的情况下,提高了电机的低速转矩,并减小了转矩脉动和电磁噪声,仿真和试验结果验证了该策略的可行性．     

一种感应电机直接转矩控制磁链观测的改进方法

根据感应电机直接转矩控制的特点,对低速下磁链观测误差产生的原因进行了分析,给出了一种磁链观测的改进方法———低通滤波器补偿法.这种方法在采用低通滤波器代替纯积分环节的基础上,根据定子磁链的实际值与估计值之间的关系,推导出估计磁链的补偿公式,给出了原理框图,并对观测结果进行了仿真比较.仿真结果表明,采用低通滤波器补偿法,直接转矩控制系统的低速性能有十分明显的提高,证实了该方法的有效性.     

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.     

船舶电力推进DTC系统低速性能的改善研究

针对船舶电力推进传统直接转矩控制(DTC)技术低速性能差的问题,引入模糊控制对定子电阻进行在线辨识。引入空间矢量脉宽调剂技术(SVPWM)来减低转矩与电流的脉动;并且使开关频率得到固定。另外由于船舶推进时易受外界干扰的影响,导致基于固定PI参数的速度调节器不能实时跟踪动态的外界环境干扰,因此引入模糊自适应PID对速度调节器进行动态整定。仿真结果表明引入模糊控制和空间矢量脉宽调剂技术后,低速性能及动态性能得到显著改善。     

感应电动机模型参考自适应辨识及其应用

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化和自适应律调节器中参数的调节规律，最后给出了在MATLAB／SIMULINK环境下的仿真结果，证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。     

感应电动机直接转矩控制系统的模型参考自适应辨识

针对直接转矩控制的感应电动机调速系统，由于电机参数变化引起的低速特性不稳定问题，采用模型参考自适应辨识的方法，推导了一种基于感应电动机直接转矩控制系统的定子磁链自适应辨识方法。根据磁链的辨识值计算出电磁转矩；并讨论了感应电动机部分参数变化时引起磁链变化导致的转速动态变化；最后给出了在MATLAT／SIMULINK环境下的仿真结果。证明所提出方案可以较好地解决直接转矩控制的调速系统在低速范围内的静差问题。