基于无功功率模型的异步电机矢量控制系统转子时间常数辨识

针对异步电机矢量控制系统受电机参数变化影响大的问题,采用模型参考自适应系统(MRAS)在线辨识电机转子时间常数.为了增强辨识方法对定子电阻的鲁棒性,提高辨识精度,根据转子磁链模型构造无功功率模型建立MRAS,采用Popov超稳定性理论设计自适应规律,得到基于无功功率模型的转子时间常数辨识方法,抑制定子电阻变化对辨识精度的影响,将该转子时间常数辨识方法应用于异步电机矢量控制系统.仿真结果证明:MRAS有效地提高了矢量控制系统性能,转子磁链轨迹趋于圆形,电流谐波分量明显减少;转子磁链观测误差明显降低,其平均绝对误差相对值为2.87%;转矩脉动大大降低,其平均绝对误差相对值为2.09%.     

无轴承外转子异步电动机的设计及有限元分析

为了提高飞轮储能系统运行的精度和可靠性,减小转矩脉动及悬浮脉动对系统运行的影响,对无轴承外转子异步电动机径向悬浮力及转矩与电动机结构参数的关系进行了分析,提出了减小转矩脉及悬浮脉动的一般方法.介绍了无轴承异步电动机工作原理,基于此推导了电动机数学模型.结合传统异步电动机设计方法,设计了一台功率为0.5 k W,转矩绕组极对数Pt=2,径向悬浮力绕组极对数Ps=1的无轴承外转子异步电动机.基于有限元软件计算了无轴承外转子异步电动机的磁场分布,确定径向悬浮力、转矩和悬浮绕组电流之间的关系,并得到电动机气隙长度和磁场饱和对径向悬浮力的影响规律,而且考虑了不同槽配比和定子极弧系数对悬浮力及转矩的影响.结果表明,当电动机转矩绕组电流和悬浮绕组电流分别为额定电流2.5 A和2.0 A时,转矩为1 N·m,转子径向悬浮力为105 N,能够实现转子的稳定悬浮.     

无速度传感器直接转矩控制系统仿真研究

针对异步电机无速度传感器直接转矩控制中由于磁链观测误差导致电机低速性能不好的问题，采用闭环磁链状态观测器观测定转子磁链。在此基础上分别对自适应转速辨识法和直接计算转速辨识法进行了仿真研究，并比较了两种方法的优缺点，为实践应用提供了一定的参考。     

双定子无轴承开关磁阻电机径向力解析模型

传统双绕组无轴承开关磁阻电机旋转转矩与悬浮力之间存在着复杂的耦合关系,而双定子无轴承开关磁阻电机结构上实现了转矩和悬浮力的独立控制,从而简化了控制的复杂性.基于双定子无磁阻电机的结构和运行原理,提出了一种考虑转子偏心影响的径向力分析方法,推导出了该电机的径向力解析模型.在建立内定子等效磁路的基础上,求取了由气隙磁导表示的悬浮绕组的自感和互感表达式,进一步分析出转子偏心位移、电机结构参数、悬浮绕组电流与转子径向受力之间的数学关系,与有限元分析结果比较验证了数学模型的正确性.该数学模型的重要贡献在于提供了转子偏心运行时径向力的解析计算方法,为双定子无轴承开关磁阻电机的稳定悬浮旋转控制提供了基础,同时为磁轴承和无轴承类电机转子偏心时的径向受力分析提供了参考.     

无轴承电机的一般化互感模型

通过解析无轴承电机的气隙磁通分布规律,基于磁链和绕组电感之间的关系,推导出二极悬浮控制四极无轴承电机的一般化互感参数解算模型.该模型既可适用于具有凸极型转子结构的无轴承电机,又可适用于具有圆柱型转子结构的无轴承电机,并针对无轴承异步电机进行了模型参数的实验验证.结果表明:在径向位移的一定范围内,互感随径向位移线性变化,测量值与计算值相差8%左右;在转子有限偏心的情况下,实验曲线的线性变化趋势以及和计算值的较好趋近性从一定程度上证明了互感参数模型的正确性和有效性.     

无轴承异步电机间接气隙磁场定向控制

转矩控制和悬浮力控制之间成功实现解耦是电机稳定悬浮工作的关键。磁场定向控制能实现电机励磁和转矩控制的解耦。简要介绍了基于转矩绕组气隙磁场定向控制的无轴承异步电机的原理，较详细地分析了问接气隙磁场定向控制系统的解耦算法，并应用该算法实现了悬浮和转矩控制的解耦，实验结果表明这种间接气隙磁场定向控制系统的可行性。     

飞轮储能用Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机的设计

为了有效简化系统结构,提高系统功率密度和效率,提出一种外转子Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机应用于飞轮储能系统的电动机/发电机.阐述了外转子无轴承永磁电机的工作原理;分析了Halbach阵列永磁转子的结构和性能;通过有限元方法对电机的气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力和电磁转矩进行计算和分析;最后采用场路耦合瞬态有限元法分析了无轴承永磁电机的转子涡流损耗.仿真结果表明,与传统的无轴承电机相比,Halbach阵列定子无铁心无轴承永磁电机在气隙磁场、反电动势、径向悬浮力、单边磁拉力、电磁转矩以及转子涡流损耗方面表现出更好的性能,适合应用于飞轮储能系统.     

异步电动机速度辨识中极点配置和参数辨识

深入分析了以定子电流、转子磁链为状态变量的异步电机状态观测器方案,提出一种异步电机状态观测器的极点配置方法,系统给出观测器的设计过程;并给出定子电阻、转子电阻和速度的自适应率.仿真研究和现场实验表明,该方案对电机参数变化的鲁棒性好,磁链观测精度高,收敛速度快.基于该状态观测器方可实现高性能的无速度传感器运行.     

基于模糊控制器的无速度传感器直接转矩控制

将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器与模糊控制器结合,应用于异步电机无速度传感器直接转矩控制系统中,取代了传统的积分器,理论证明该系统是稳定的。本系统针对1 kW异步电机进行了仿真及实验,结果表明,该方案对电机磁链的观测精度高,对电机参数的鲁棒性好,同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好,收敛速度快,使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。     

基于模糊控制器的无速度传感器直接转矩控制

本文将一种新型的速度自适应磁链闭环观测器与模糊控制器结合,应用于异步电机无速度传感器直接转矩控制系统中,取代了传统的积分器,理论证明该系统是稳定的。本系统针对1kW异步电机进行了仿真及实验,结果表明,该方案对电机磁链的观测精度高,对电机参数的鲁棒性好,同时基于磁链观测器所设计的速度自适应辨识方案准确性好,收敛速度快,使系统在较低转速下仍能保持优良的性能。     

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。     

无轴承同步磁阻电机设计及有限元分析

针对无轴承同步磁阻电机中转矩绕组和径向悬浮力绕组设计的特殊性,提出了传统电机定子绕组的二分法.基于无轴承同步磁阻电机径向悬浮力产生原理,推导出径向悬浮力数学模型.采用二分法设计了功率为0.5 kW,转矩绕组极对数PM=2,径向悬浮力绕组极对数PB=1的无轴承同步磁阻电机试验样机.用ANSYS模拟了无轴承同步磁阻电机的磁...     

基于转子时间常数在线辨识的车用异步电机转速估计

针对转子时间常数变化导致转速估计精度降低的问题,文中提出了一种基于转子时间常数在线辨识的车用异步电机扩展卡尔曼滤波(EKF)转速估计方法。该方法利用静止坐标系下电机动态模型和测量得到的电压、电流及估算转速来实时辨识异步电机转子时间常数。仿真结果表明,本文提出的方法能够在较宽调速范围内准确辨识出电机的转子时间常数,而且计算简单可靠,易于实现在线实时辨识,同时不受定子电阻变化的影响,低速下依然能够对转子时间常数准确辨识,具有较高的鲁棒性。与传统EKF转速估计方法相比,文中提出的方法考虑到了转子时间常数变化对转速估计和磁链定向的影响,因而具有更高的转速估计精度,进而验证了该方法的有效性和可行性。研究结果可为异步电机转子时间常数辨识提供了一种新方法。     

异步电动机转子参数的自校正辨识方法的研究

转子参数的变化对异步电机调速系统的动静态性能有很大的影响。基于自校正方法设计了一种新的转子电阻的辨识算法。并通过仿真和实验 ,将这种算法与直接公式法进行了比较。在对自校正辨识算法进行研究时 ,主要分析了算法中参数 kp、 ki、电阻初始设定值、转速和负载转矩的变化对辨识效果的影响。讨论了负载转矩和转速对转子电阻辨识精度产生影响的原因。并且给出了该辨识算法的适用范围。实验结果证明了自校正辨识算法的有效性 ,特别是在大负载的情况下该算法可以准确地辨识出转子电阻     

异步电机无速度传感器矢量控制系统仿真

针对传统的基于转子磁链的异步电机无速度传感器矢量控制系统具有严重的超调量,鲁棒性不强且带负载能力差等缺陷,对传统的异步电机无速度传感器模型进行改进,提出了将传统异步电机无速度传感器模型中的转速PI(Proportion Integration)调节器与神经网络自适应控制算法相结合,并在转子磁链的电流模型中加入三阶低通滤波器。针对异步电机的启动、突增负载后的转速、转矩以及估计转速的变化情况进行仿真分析,实验表明,改进后的异步电机无速度传感器矢量控制系统明显消除了超调量,有效地提升了系统的鲁棒性,增强了异步电机的带负载能力。     

基于ESO的异步电机无速度传感器矢量控制

受外部干扰和模型误差影响,异步电机无速度传感器矢量控制中的转速辨识结果往往不准确。为解决此问题,提出一种基于扩张状态观测器(ESO)的转速辨识方法,从ESO的扩张状态观测结果中提取转速信息。为同时辨识转速与转子电阻,提出了三角波激励法。在转子磁链参考值中注入三角波,实现转子电阻辨识的快速光滑收敛,从而提高转速的辨识精度。仿真和实验结果表明,该方法可有效解决转子电阻摄动影响转速辨识精度的问题,而且,由于转速辨识收敛速度快,在0.7倍额定负载突卸情况下,动态速升为7%,系统的动态响应快。     

无轴承同步磁阻电动机解耦控制策略综述

针对无轴承同步磁阻电动机电磁转矩和径向悬浮力之间存在的强耦合问题,对各种解耦控制方法进行了分析研究.介绍了无轴承同步磁阻电动机的转子悬浮原理和数学模型,总结了国内外无轴承同步磁阻电动机的解耦控制策略,分析了前馈和反馈补偿控制、逆系统控制、神经网络逆控制、支持向量机逆控制、微分几何精确线性化控制、转矩和悬浮力直接控制等解耦控制策略的原理、性能和局限性,讨论了这些控制策略的发展方向.根据无轴承同步磁阻电动机的特点,指出无轴承同步磁阻电动机的未来研究方向:建立考虑磁饱和因素的精确数学模型、电动机参数在线辨识、采用智能控制增加系统的抗干扰能力、解耦控制器的参数优化设计、采用非线性控制理论直接控制非线性系统的策略等.     

基于感应电机磁链观测器的速度辨识

针对模型参考自适应速度辨识方法虽然其辨识精度高,但其数学模型复杂,而且在实时控制中需要高速控制器与之匹配等不足,提出一种结构简单且易于实现的感应电机直接转矩控制中转子磁链的观测方法,建立感应电机转子磁链及磁链转差理论模型,并对电机转速进行估算.仿真研究结果表明:该方法能够用于提高低速观测精度,并对电机参数的变化表现出良好的系统鲁棒性.     

基于参数辨识的磁场定向感应电机自适应控制

在矢量控制感应电机的数学模型的基础上 ,通过理论推导和分析 ,建立了恒磁链矢量控制感应电机转矩扰动和转子电阻辨识模型及在线辨识的方法和方案 ,提出了矢量控制感应电机的自适应控制方案 ,理论推导分析和仿真结果表明该方法正确可行且具有快速简单等优点。     

基于电压源变频器的异步电机定子电阻辨识方法研究

获得准确的电机参数是实现异步电机矢量控制、直接转矩控制、逆解耦控制等高性能控制策略的关键,尤其定子电阻误差对定子磁链观测精度有直接的影响.本文分析了传统基于变频器的异步电机定子电阻参数辨识存在问题,并提出了一种既可以消除电力开关器件通态压降影响又解决高频谐波干扰问题的定子电阻辨识方法.设计了跟踪-微分器从高频干扰电流信号中提取直流电流.搭建了仿真测试平台,测试了多组实验数据,构造数据矩阵,并采用最小二乘法估计待辨识的定子电阻,仿真结果验证了该方法具有很强的抗干扰能力及高的辨识精度.