检索结果-内蒙古大学图书馆

电工技术学报 2025年第2期40卷 439-451页

作者：王奇维李斌兴潘冠丞王高林徐殿国哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001

传统永磁同步电机电感在线辨识算法大多基于电机交直轴模型实现,其依赖准确的电机转子位置信息。当无位置传感器控制或位置传感器存在偏置误差时,传统电感辨识方法精度难以保证。为降低转子位置误差影响,该文提出一种基于转子位置误差... 详细信息

传统永磁同步电机电感在线辨识算法大多基于电机交直轴模型实现,其依赖准确的电机转子位置信息。当无位置传感器控制或位置传感器存在偏置误差时,传统电感辨识方法精度难以保证。为降低转子位置误差影响,该文提出一种基于转子位置误差解耦阻抗建模的永磁同步电机电感参数在线辨识方法。根据电机电感在不同转子位置下的数值变化关系特性,构建转子位置误差解耦的虚拟轴系阻抗模型。进而,通过基于高频正弦信号注入的电感辨识方法,实现不受电机转子位置误差影响的电感辨识。为确保所提出方法在不同运行工况的鲁棒性和准确性,对虚拟轴系的构建方法及注入信号参数选取进行分析。所提出的方法在2.2 kW永磁同步电机平台进行验证,证明了电感参数在线辨识的有效性。

关键词：永磁同步电机电感在线辨识高频信号注入等效阻抗模型转子位置误差解耦

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三相并网逆变器电感在线辨识控制

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电机与控制学报 2011年第3期15卷 52-57页

作者：杨勇索迹祁春清赵春江苏州大学城市轨道交通学院江苏苏州215021 苏州市职业大学电子信息工程系江苏苏州215104 上海电力学院太阳能研究所上海200090

针对三相并网逆变器采用无差拍电流预测控制时对滤波电感参数比较敏感的特点,提出一种电感在线辨识的电流预测控制方案。采用电网电压定向的矢量控制策略,将电网电压合成矢量定在d-q旋转坐标系d轴上,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制... 详细信息

针对三相并网逆变器采用无差拍电流预测控制时对滤波电感参数比较敏感的特点,提出一种电感在线辨识的电流预测控制方案。采用电网电压定向的矢量控制策略,将电网电压合成矢量定在d-q旋转坐标系d轴上,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率,实现了d轴和q轴电流的解耦控制。同时,将在线辩识的电感应用于三相并网逆变器无差拍电流预测控制系统。对有电感在线辨识控制策略进行实验。实验结果表明:电感在线辨识控制策略在静态和动态过程中能够准确地辨识电感的大小,从而验证方案的可行性和正确性。

关键词：三相并网逆变器无差拍电流预测控制电感在线辨识电网电压定向解耦控制

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基于自适应曲面拟合的永磁同步电机电感在线辨识方法

基于自适应曲面拟合的永磁同步电机电感在线辨识方法

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作者：潘冠丞哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有调速性能好、功率密度高等优点,在暖通系统与航空航天等领域应用较为普遍。为了发挥PMSM的优势,研究人员对其先进控制算法进行了研究,这些控制算法往往基于理想电机数学模型... 详细信息

永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)具有调速性能好、功率密度高等优点,在暖通系统与航空航天等领域应用较为普遍。为了发挥PMSM的优势,研究人员对其先进控制算法进行了研究,这些控制算法往往基于理想电机数学模型实现。然而,实际的电机是高阶非线性、强耦合的复杂系统,随着电机运行工况改变其参数也会随之发生变化,其中电感对负载电流的敏感程度较高。电机闭环控制器参数与电感参数密切相关,电感的变化会导致控制器参数与期望达到的性能不匹配,进而降低控制精度。通常采用的电机数学模型建立在忽略非理想因素的基础上,而实际电机存在磁饱和与交叉耦合效应,现有的电感在线辨识策略通常仅考虑了磁饱和而未考虑交叉耦合。另外,在无传感器控制方式下会存在位置观测误差,而传统电感辨识方法往往需要d-q轴的准确位置。因此,本文针对考虑位置观测误差的PMSM电感参数在线辨识策略进行研究。由于磁饱和与交叉耦合效应的影响,PMSM数学模型电感矩阵中的各项会随运行工况的改变而变化。本文首先通过分析磁饱和与交叉耦合效应对磁路的影响,进而建立考虑该效应影响的数学模型。在此基础上,分析了考虑交叉耦合效应的定子电感特性,证明了可以找到一组不存在互感参数的两相旋转坐标系,并且此轴系下自感为极值,该轴系即为考虑交叉耦合效应的合成磁场坐标系,为本文研究的电感辨识方法的实现建立了模型基础。针对转子位置观测误差导致电感在线辨识精度下降的问题,提出了一种基于相对旋转轴系高频阻抗模型的电感在线辨识策略。通过相对旋转轴系与合成磁场坐标系之间的相对位置关系实现合成坐标系下的电感在线辨识,避免使用转子位置信息。另外,对相对旋转轴系的选取原则及注入信号的幅值相位进行了分析,以保证电感在线辨识信号处理与计算环节的精度。由于电感中包含相对位置关系,因此基于曲线重构的方法能够实现交叉耦合角的辨识,进而可获得d-q轴的自感与互感。结果表明,所提出的方法可以有效克服位置观测误差对电感辨识的负面影响。采用电感在线辨识方法获取电感特性曲面时,需要在电机运行不同工况过程中进行计算,若工况采样点过多则会导致辨识时间较长,同时也会增加资源消耗。因此,本文研究了通过有限工况点的辨识数据实现电感特性曲面拟合的方法。首先引入评价因子,根据不同阶次多项式函数对全部电感数据的拟合效果选取拟合函数型。进而研究拟合函数的递推求解方法,使电感曲面的待定参数能够随着数据的增加实现自适应迭代。为了防止算法在无效工况点进行运算,对减少算法非必要运行次数的优化过程进行了分析,避免无效点对电感曲面的负面影响与额外的资源浪费。结果表明,所研究的二阶拟合函数型对电感曲面拟合效果良好。在理论研究与仿真分析的基础上,在2.2k W PMSM对拖加载实验平台上实现了所研究的电感参数在线辨识算法,并对提出的算法进行了实验验证。实验结果证明了提出的电感在线辨识方法能够对任意工况下的电感进行准确辨识,且能够根据有限工况点的辨识数据实现电感特征曲面的拟合。

关键词：永磁同步电机电感在线辨识磁饱和与交叉耦合高频阻抗模型自适应曲面拟合

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基于电感在线辨识的VIENNA整流器输入电流畸变优化方法研究

基于电感在线辨识的VIENNA整流器输入电流畸变优化方法研究

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作者：丁慧敏南京理工大学

学位级别：硕士

在整流器领域,由于VIENNA整流器拥有较高的功率因数、较低的电流总谐波畸变率、且有开关管少、损耗小等优点,在很多能量单相流动的中大场合应用普遍。但是,VIENNA整流器拓扑上的滤波电感导致了三相输入电流在过零点时会产生畸变现象。... 详细信息

在整流器领域,由于VIENNA整流器拥有较高的功率因数、较低的电流总谐波畸变率、且有开关管少、损耗小等优点,在很多能量单相流动的中大场合应用普遍。但是,VIENNA整流器拓扑上的滤波电感导致了三相输入电流在过零点时会产生畸变现象。为了提高VIENNA整流器的性能,使得输入电流正弦化且与输入电压同相位,本文提出了基于电感在线辨识的VIENNA整流器输入电流畸变优化方案。论文首先从课题的背景以及研究意义出发,介绍了当下VIENNA整流器常用的控制策略和调制方法以及输入电流过零点畸变和电感在线辨识的一些研究现状,对VIENNA整流器的拓扑及其工作原理进行了分析并在此基础上建立了abc自然坐标系和dq两相同步旋转坐标系下的数学模型。接着分析了滤波电感上压降的存在导致输入电流过零点畸变现象,因此建立了电感在线辨识系统,在分析了畸变区域后将辨识得到的电感值带入计算以求得准确的畸变角,然后对注入零序分量的SPWM调制波在畸变区域内进行补偿,使得输入电流正弦化,从而达到抑制输入电流过零点畸变的目的。系统采用双闭环的PI控制,保证了负载突变或电感值变化时,系统仍然能够保持稳定输出的性能。为了验证本文所提方案,通过在Matlab/Simulink中搭建基于电感在线辨识的VIENNA仿真模型并且以FPGA为主控芯片搭建了VIENNA整流器的实物平台,对本文所提的基于电感在线辨识的VIENNA整流器输入电流畸变优化方案进行了仿真和实验验证。仿真和实验结果均表明方法的可行性和有效性。

关键词： VIENNA整流器输入电流过零点畸变电感在线辨识调制方法 FPGA

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电感在线辨识下的永磁同步电动机制动能量回馈控制仿真

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微特电机 2022年第9期50卷 53-57页

作者：魏正龙西安交通大学第二附属医院西安710004

为提高永磁同步电动机(PMSM)制动能量回馈的稳定性与控制精度,针对能量回馈效率较低、电流过零点畸变的问题,进行电感在线辨识下的PMSM制动能量回馈控制仿真分析。分析PMSM机制动特性,获取PMSM的再生能量,设计PMSM制动能量回馈控制方案... 详细信息

为提高永磁同步电动机(PMSM)制动能量回馈的稳定性与控制精度,针对能量回馈效率较低、电流过零点畸变的问题,进行电感在线辨识下的PMSM制动能量回馈控制仿真分析。分析PMSM机制动特性,获取PMSM的再生能量,设计PMSM制动能量回馈控制方案,采用脉冲宽度调制作为PMSM整流前端,以能量回馈的方式处理电动机制动能量再生状态生成的能量,通过电感在线辨识,抑制由于PWM整流器储能单元的滤波电感,引起的输入电流畸变问题,优化PMSM制动能量回馈控制结果。仿真结果表明,该方法可有效抑制电流过零点畸变问题,确保PMSM制动能量回馈的稳定性,高效降低PMSM能耗,回馈能量高,具有较高的能量回馈效率。

关键词：永磁同步电动机电感在线辨识制动能量能量回馈控制再生能量 PWM整流器

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计及并网电抗参数失配的改进无差拍电流控制

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电力电子技术 2018年第6期52卷 1-4页

作者：吴木木曹武阮立恒吴小君东南大学电气工程学院江苏南京210096 江苏海航电气科技有限公司江苏扬中212212

无差拍控制(DBC)作为一种高性能预测控制算法,凭借动态响应快、控制精度高、实现简单等优点而被广泛应用于电压源型并网变换器(VSC)中。但其对模型参数精度依赖性高,特别是并网电感参数。针对上述问题,在VSC DBC离散域模型基础上推导了... 详细信息

无差拍控制(DBC)作为一种高性能预测控制算法,凭借动态响应快、控制精度高、实现简单等优点而被广泛应用于电压源型并网变换器(VSC)中。但其对模型参数精度依赖性高,特别是并网电感参数。针对上述问题,在VSC DBC离散域模型基础上推导了参数失配度与电流控制效果的关系。在此基础上,提出一种计及并网电抗参数失配的改进DBC策略,通过电感在线辨识降低参数不匹配对VSC电流控制的影响。最后,仿真实验结果表明:电感在线辨识方案在静态和动态过程中能够准确地辨识电感的大小,基于参数实时修正的改进DBC有效地提高了控制系统容错率,降低了对参数精度的依赖。

关键词：变换器无差拍控制电感在线辨识

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三相PWM整流器模型预测功率控制算法研究

三相PWM整流器模型预测功率控制算法研究

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作者：夏文婧西南交通大学

学位级别：硕士

三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器具有可实现单位功率因数运行、网侧电流谐波含量低、直流侧输出电压可控、能量双向流动等优点,已广泛应用于有源滤波器、新能源并网、微电网系统、高压直流输电等领域。随着电力... 详细信息

三相电压型脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器具有可实现单位功率因数运行、网侧电流谐波含量低、直流侧输出电压可控、能量双向流动等优点,已广泛应用于有源滤波器、新能源并网、微电网系统、高压直流输电等领域。随着电力电子技术与器件的蓬勃发展,以及在生产生活中对电能质量需求的提高,由此要求三相PWM整流器要能获得更快的动态响应速度以及更好的稳态控制效果。因此,开展对三相PWM整流器控制算法的研究极具重要的理论意义与实际的工程应用价值。本文以三相PWM整流器作为研究对象,以提高其功率内环动态响应速度及稳态控制精度、实现单位功率因数运行、降低系统的硬件成本及复杂性为研究目标,主要从直接功率控制算法、模型预测功率控制算法、电感参数在线辨识、无网压传感器控制算法等方面开展研究,具体工作可总结如下:首先,以PWM整流器的模型电路为基础,详细分析了PWM整流器在不同运行状态下的工作原理。基于坐标变换分别建立了其在三相abc静止坐标系、两相α-β静止坐标系以及两相d-q旋转坐标系下的数学模型,并对空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术的基本实现原理进行了阐述。其次,对传统基于比例积分控制器的直接功率控制(proportional intergral-based direct power control,PI-DPC)算法与传统有限集模型预测功率控制(finite-control-set model predictive control,FCS-MPPC)算法的工作原理进行了详细地分析。针对传统PIDPC内环功率PI控制器的参数设计复杂、动态响应速度慢和传统FCS-MPPC网侧电流谐波含量高、开关频率不固定等缺点,从整流桥输入端电压动态分量优化的角度出发,借鉴模型预测控制思想通过评价函数预测最优动态分量,提出了一种基于整流桥输入端电压动态分量优化的模型预测功率控制(model predictive power control,MPPC)算法,该算法在取消了功率内环PI控制器的同时提高了系统的动态响应速度和控制精度。针对所提MPPC算法对电感参数的依赖性,本文分析了控制电感参数与实际电感参数不一致时对系统功率造成的影响,在此基础上,给出了一种电感参数在线辨识算法,在电感参数发生变化的情况下能有效辨识出电感,消除系统的功率误差,实现控制目标。并对所提MPPC、传统PI-DPC算法、传统FCS-MPPC算法和电感参数在线辨识算法分别进行了仿真验证。然后,为降低系统的硬件成本及复杂性,避免网侧电压传感器故障对系统控制性能造成的影响,研究了一种基于改进虚拟磁链观测器的无网压传感器控制算法,该算法能有效地消除由滤波器引起的误差,提高了虚拟磁链估算的准确性,并对此算法进行了仿真验证。最后,简单介绍了基于RT-LAB与TMS320F28335 DSP的硬件在环半实物实验平台,并对传统PI-DPC和所提MPPC算法进行了半实物实验对比研究,实验结果证明了所提算法的正确性和有效性。亦对电感参数在线辨识算法和基于改进虚拟磁链观测器的无网压传感器控制算法进行了半实物实验验证。

关键词：三相PWM整流器直接功率控制模型预测控制电感在线辨识虚拟磁链观测

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现代控制理论在磁悬浮系统中的应用研究

现代控制理论在磁悬浮系统中的应用研究

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作者：罗妮娜北京交通大学

学位级别：硕士

现代控制理论发展迅速，实现方法简便，具有广阔的应用前景。本文以电磁吸引式三点磁浮装置为研究对象，采用现代控制策略来实现悬浮体的稳定悬浮。磁悬浮系统是典型的本质非线性系统，同时，与单点悬浮系统SISO相比，本系统——悬浮盘... 详细信息

现代控制理论发展迅速，实现方法简便，具有广阔的应用前景。本文以电磁吸引式三点磁浮装置为研究对象，采用现代控制策略来实现悬浮体的稳定悬浮。磁悬浮系统是典型的本质非线性系统，同时，与单点悬浮系统SISO相比，本系统——悬浮盘是多点悬浮系统MIMO，还多出了强耦合特性。对具有本质非线性和强耦合特性的多点磁悬浮系统稳定控制的研究，正是本课题的核心问题。\n 此项目开展的目的是将现代控制理论运用到多点磁悬浮系统中，设计合适的控制策略，实现悬浮系统的稳定控制。\n 文章从磁悬浮系统的工作原理和组成入手，针对磁悬浮系统的特点分析指出了电涡流位移传感器是适合于本系统的气隙传感器，同时对电涡流位移传感器的一些不利于控制的地方提出了测量和校正的方法；选择了悬浮电磁铁的铁芯材料、形状、线圈匝数等；悬浮斩波器是多点悬浮系统的功率驱动部分，也是关键的动力设备，斩波器的结构、供电电压、开关频率等因素直接影响了悬浮系统的稳定性和刚度，文章提出了采用H型MOS两象限桥式斩波器作为悬浮系统的功放部分。\n 本文提出采用双环磁悬浮控制器。由于采用电磁铁电流作为控制对象，与电压控制相比可以将原来的三阶系统降为二阶，大大的简化了系统的控制难度，因此本文直接采用电流控制的方案，将电磁铁的模型建立成气隙和电流的关系。内环为电流闭环调节器，其作用是提供无静差的控制电流，外环为气隙控制器，用于消除气隙的静差，从而达到稳定悬浮的目的。电流闭环调节器的设计中考虑到了斩波器电压输出能力是有限的，设计了分段的PI电流控制器。电压输出能力有限在以前的文献中是没有提到的，总是默认电压的输出能力是无限的。在电流环的基础上，文章完成了气隙控制器的设计。\n 在实际工作过程中，磁悬浮系统中的线圈电感是不断变化的，因此，在相同的控制参数的情况下，其对悬浮系统的动态性能影响较大。为了使悬浮稳定，悬浮装置必须能够感知线圈电感的变化，并且可以实时的、在线的修改控制参数以适应电感的变化，达到提高系统性能，使系统稳定悬浮，并且具有最优的工作品质的目的。本文通过检测电磁铁的线圈电压和电流，采用递推形式的带遗忘因子的最小二乘法(RFF)对电感参数进行在线估计，设计了电磁铁电感的在线辨识器和自校正电流闭环控制器。\n 本系统是一个三点悬浮系统，但三点的运动状态之间存在严重的耦合现象，将这三点的耦合关系分析清楚，我们就可以将三点悬浮系统分解成三个独立的控制对象，然后对每个单点实施控制即可。在文章的最后，本文提出了如何实现三点解耦，对各电磁铁的线圈电流分别加以控制的方法。

关键词：多点磁悬浮系统双闭环控制器自校正控制电感在线辨识多点解耦控制

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基于无差拍电流预测控制的BLDCM离散电流控制策略研究

基于无差拍电流预测控制的BLDCM离散电流控制策略研究

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作者：崔向宇河北工业大学

学位级别：硕士

本文首先对永磁无刷直流电机结构和工作原理进行详细分析。针对永磁无刷直流电机定位精度不高以及换相转矩脉动较大的问题,提出一种永磁无刷直流电机离散电流控制的运行方法。通过对三相电流合成的定子电流矢量在电角度空间位置上按一... 详细信息

本文首先对永磁无刷直流电机结构和工作原理进行详细分析。针对永磁无刷直流电机定位精度不高以及换相转矩脉动较大的问题,提出一种永磁无刷直流电机离散电流控制的运行方法。通过对三相电流合成的定子电流矢量在电角度空间位置上按一定的循环拍数离散,获得离散电流矢量,在增大循环拍数的同时,即可得到较小的步进角。从而可有效提高电机定位精度又能抑制换相时转矩脉动。但由于永磁无刷直流电机离散电流波形为方波,方波电流波形的好坏,直接影响电机的控制性能。传统的PI、滞环等电流控制策略无法实现精确的电流跟踪;而预测控制的滚动优化策略,可使电机电流获得很好的跟随性能。因此,本文以暂态阶跃离散电流为研究对象,在传统无差拍电流预测控制的基础上提出了一种基于SVPWM的改进无差拍电流预测控制算法进行电流优化控制。在保证预测电流偏差等于零的基础上,采用改进线性预测方法,计算得到最优平滑预测电压表达式。由于预测控制依赖于电机模型参数,当电感参数失配时会对预测控制造成一定的影响,最后又将电感在线辨识算法加入其中;结合方波离散电流特点,采用均值滤波及正负半周采样实时采集电机绕组相电感值,从根本上解决电感参数失配对改进无差拍电流预测控制造成的影响。在确定电流控制方案后,根据所要实现的功能搭建了以DSP为核心的永磁无刷直流电机控制系统。主要包括控制、功率两大模块。另外,为提高控制系统可靠性,设计了隔离控制电源和过、欠压保护电路等;为实验验证打下良好基础。仿真和实验表明,基于改进无差拍电流预测控制的BLDCM离散电流控制策略具有很好的控制性能,系统具有良好的位置和速度控制性能,能够有效提高定位精度和抑制换相转矩脉动,为永磁无刷直流电机在高精度伺服位置控制场合打下坚实的理论基础。

关键词：永磁无刷直流电机离散电流改进无差拍电感在线辨识

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