高速列车异步牵引电机直接磁场定向控制研究

对高速列车异步牵引电机的直接磁场定向控制技术进行研究。针对某型动车牵引电机,对电压型、电流型以及混合闭环磁链观测器的工作特性进行频率响应函数分析对比,并且仿真实现了基于混合型磁链观测器的牵引电机直接磁场定向控制。结果表明,电机参数偏差影响观测器对转子磁链的观测效果,混合型的闭环磁链观测器具有较强的参数鲁棒性,适合应用于直接磁场定向控制系统中。     

直接磁场定向控制在主变流器中的应用

由于直接磁场定向控制是通过对电机的反馈测量而计算出用于控制算法的定子或转子磁链,具有对电机参数变化的自适应作用,因而更加适合于对控制性能要求较高的主变流器的应用.结合电机的电流模型对转子磁链进行辨识,在控制策略中设计了转速、电流、磁链等多个闭环,采用了简单实用的偏差电压解耦方式,构建了完整的控制方案.通过在150 kVA机组上的各种试验,结果表明该控制系统运行稳定、动态性能好,满足实际运用的要求.     

基于d轴电流直接求解的定子磁场定向控制系统

根据定子磁场定向控制理论，提出一种基于d轴电流直接求解的磁链、转速、转矩闭环定子磁场定向控制系统。定子磁链观测器采用电压、电流混合模型，从原理上分析了模型切换点选取方法。通过Maflab／Simulink仿真验证了该控制系统在动态响应过程中，定子磁链的稳定性好、转矩响应快等优点。     

基于反馈通道混合磁链模型观测器的定子磁场定向矢量控制

从理论上分析了定子磁场定向矢量控制的特点，对几种常见的定子磁链观测方法进行了深入地分析和比较，最后设计出一种基于反馈通道的混合磁链模型观测器，给出模型转换点的选取方法。仿真验证该模型对定子、转子电阻的鲁棒性强，模型转换过程磁链、转矩过渡平滑。     

动车组牵引电机矢量控制系统几项关键技术

基于高电压、大电流IGBT功率器件的牵引逆变器及异步牵引电机已成为高速动车组牵引传动系统的主流电路结构,矢量控制技术作为一种高性能的异步牵引电机控制策略得到广泛应用。现从实用性角度出发,介绍了动车组牵引电机矢量控制系统的几项关键技术,包括电压电流测量、电压解耦算法、转子磁链观测模型、定子频率校正、多模式PWM调制。     

基于q轴磁链的机车牵引电机转子磁场校正技术

为提高整个机车交流传动系统的稳态和动态性能,利用牵引电动机间接磁场定向控制技术实现转矩和励磁解耦独立控制的磁场准确定向技术,对"和谐"型电力机车牵引电动机矢量控制过程中的磁场定向方式进行了演绎,以观测转子q轴磁链为模型,分析了转子磁链大小、位置,并利用MRAS理论通过自适应调节实现转子磁场定向实时校正。在实际应用中证明了理论分析的正确性和磁场准确定向校正策略的有效性。     

问与答

异步牵引电动机控制技术的发展经历了哪几个阶段 ?答 :异步牵引电动机控制技术的发展大致经历了转差 -电流控制、矢量控制和直接转矩控制3个发展阶段。早期的转差 -电流控制基于异步电动机的稳态数学模型 ,动态性能差 ,调速不理想。 70年代初提出了矢量控制 (又称转子磁场定向控制 ) ,它基于直流调速系统的控制思想对异步电动机进行矢量解耦 ,实现了磁链、转矩的独立调节 ,且动态响应性能好 ,但同时也带来了新的难题 ,即转子参数及变化规律难以测定。 80年代中期提出了直接转矩控制 (又称定子磁场定向控制 ) ,它基于定子磁场定向 ,数学模型…     

无速度传感器电励磁同步电机的转速和转子位置估计

研究了一种基于模型参考自适应的电励磁同步电机无速度传感器控制方案。分别给出了基于电压和电流模型的磁链观测方法,利用基于电压和电流的气隙磁链观测结果之差作为误差,经过PI自适应率进行调节之后得到估计转速。对所研究的电励磁同步电机无速度传感器矢量控制系统进行了仿真试验,仿真结果表明该控制系统能够快速、准确地辨识电机转速。     

考虑转子磁通谐波的永磁同步电机控制性能分析

对于考虑转子永磁磁链d,q轴6,12次谐波的三相正弦波永磁同步电机,根据其数学模型推导了基于最大转矩／电流控制、单位功率因数控制的控制公式,指出转子永磁磁通谐波的存在不可避免地产生了与转子位置角相关的转矩脉动。在此基础上引入内模电流控制思想,将由永磁磁链产生的引起转矩纹渡的反电动势作为负载扰动,通过衰减因子和系统动态响应速度参数的合理选择来抑制电机永磁磁链谐波对电机电流跟踪性能和转矩波动的影响。仿真分析表明,永磁同步电机转矩脉动的大小与特子磁通谐波中低次谐波分量的大小有关,并且其低速转矩脉动严重;若根据不同转速范围来自适应调整转速控制器、内模电流控制器参数可以在一定程度上抑制这种转矩脉动。     

基于三相异步感应电机数学模型的在线参数辨识技术研究

三相异步感应电机矢量控制的关键在于磁场定向,而影响磁场定向的重要因素之一是电机参数转子电阻。为解决矢量控制动态性能对转子电阻的依赖问题,对三相异步感应电机转子电阻在线辨识技术进行了研究。建立感应电机数学模型,根据电机模型的数学表达式,提出了转子电阻的在线辨识方法,根据电机模型的等效电路图,推导了迭代求解转子电阻的数学表达式,在迭代求解过程中,以电机变量空间矢量图中的转子电阻电压和电流的平行关系作为判定计算结束的标志,得以准确求解转子电阻值。试验结果表明,该方法可有效地在线辨识转子电阻,计算简单,辨识精度高,符合工程应用需要。     

基于改进模型的异步电机最小二乘参数辨识

针对以往异步电机最小二乘法参数辨识模型复杂的缺点,在转子磁场定向的矢量控制基础上,在同步旋转轴系下对电机的电流矢量、电压矢量以及磁链矢量进行解耦,建立电机的数学模型,经过线性化,得到了用于递推最小二乘参数估计的线性化模型。该模型简单实用,在电机暂态过程中只需要求出电流的一阶导数,而以往的静止坐标系下的模型需要得到电流的二阶导数,存在计算量大、误差较大的缺点。电机运行进入稳态电流的导数为零,通过计算即可得到电机的参数。采用二阶巴特沃思滤波器对电流进行滤波,避免了高次谐波和噪声的影响。并运用改进欧拉方法对巴特沃思滤波器的状态方程进行求解,无需对电机模型的一阶导数项进行离散化处理,便可得到滤波后的电流和电流的一阶导数,简化计算的同时提高了计算精度。本算法在DSP控制系统上进行了实验,结果证实该算法收敛速度快、精度高,可以准确得到电机的参数。     

基于空间矢量调制的感应电机直接转矩控制

介绍了一种基于空间矢量调制的感应电机直接转矩控制的新方法,即通过定子磁链偏差与转矩偏差计算出下一个控制周期内需要加在电机定子绕组上的电压,采用空间矢量调制方法得到逆变器的开关控制信号。它具有开关频率恒定,转矩和磁链波动小等特点。仿真结果验证了所述方法的有效性和正确性。     

适用于电网电压小幅下降的双馈电机励磁控制仿真研究

考虑到电力系统的安全性和稳定性,新的电网规程要求并网风力发电机组应具有一定的低电压穿越能力。为了抑制双馈感应风力发电机组在电网电压下降时转子侧出现的过电压和过电流冲击,考虑电网波动建立了双馈电机转子变换器控制系统数学模型,并且采用定子电压定向的空间矢量方法对电机转速和定子输出无功功率进行跟踪控制。在Matlab环境下,选取一台1．5MW并网双馈感应风力发电机在电网电压下降到额定值的60％期间对所设计的控制系统进行了仿真验证。     

用于永磁同步电机单电流弱磁控制的积分型滑模控制器

为提高永磁同步电机单电流调节器高速运行的转速控制性能,设计了一种用于永磁同步电机单电流弱磁控制的转速滑模控制器。在滑模控制器的设计中选取了积分型滑模面,有效削弱滑模的固有抖振现象,减小了转速误差和抖动,而且电机转速对负载和供电电压的变化不敏感。结合单电流弱磁控制策略,滑模控制器利用电机定子电流d-q轴交叉耦合效应的作用,实现弱磁和转速的集成控制。仿真和数据分析验证了其可行性。     

基于单片DSP结构的双永磁同步电机矢量控制技术研究

提出用一套控制单元实现2套独立主电路控制,驱动2台永磁同步电机的矢量控制技术。采用基于转子磁场定向的矢量控制策略,输入的力矩指令经过MTPA控制策略,进行双电流内环控制。与原异步转差控制系统相比,该技术控制精度高,动态响应快,将更适合于电车复杂的运行工况,且永磁电机无需励磁电流,节能效果更明显。     

基于神经网络的无速度传感器感应电机转子电阻辨识方案

针对矢量控制系统提出了一种转子电阻在线辨识方案.应用神经网络理论,以转子磁链电压模型的输出为参考值,神经网络模型的输出为估计值,通过反向传播算法不断调节神经网络的权值,使转子磁链的估计值跟踪参考值,间接辨识出转子电阻.在MATLAB6.5/SIMULINK下,对无速度传感器感应电机矢量控制系统在电阻变化时的情况进行了仿真.仿真结果表明,辨识算法具有较好的静动态性能.     

电力机车间接转矩控制中磁链观测器的研究

传统的直接转矩控制算法,限制了电力机车在低速段的控制性能。文章首先介绍了一种基于定子磁链定向的间接转矩控制算法,在此基础上研究了一种新型混合模型闭环磁链观测器,与传统磁链观测器相比,它有效减小了电流和转矩的波动,降低了电流谐波的含量,提高了电力机车的控制性能。最后在4 kW电机实验平台上进行了实验验证,实验结果证明了该方法的合理性和有效性。     

CRH_3型动车组牵引电机矢量控制策略研究与仿真

为了研究矢量控制技术在高速动车组中的应用,以CRH_3型动车组牵引电机为研究对象,分析其牵引、制动特性,阐述了转子磁场定向矢量控制的基本原理,建立了CRH_3型动车组牵引电机转子磁场定向间接矢量控制系统。并利用MATLAB建立了CRH_3牵引电机矢量控制系统的仿真模型,对牵引、制动工况进行了仿真分析。仿真的结果表明,搭建的模型正确,CRH_3型动车组静、动态性能均较好,从而验证了CRH_3型动车组牵引电机采用矢量控制策略的正确性与有效性。     

基于空间矢量调制的异步电机直接转矩控制新方法

介绍了一种基于空间矢量调制的异步电机直接转矩控制的新方法，即通过定子磁链偏差与转矩的偏差计算出下一个控制周期内需要加在电机定子绕组上的电压，实现动态的解耦控制，采用空间矢量调制方法得到逆变器的开关控制信号。仿真结果验证了所述方法的有效性和正确性。     

具有恒定开关频率的感应电机无速度传感器直接转矩控制

介绍了一种具有恒定开关频率的新型直接转矩控制方法 ,通过定子磁链、定子电压与同步角速度之间的关系式实时计算下一个控制周期内需要加在电机定子绕组上的电压 ,实现了对感应电机的动态解耦控制 ,采用空间电压矢量调制的方法使逆变器开关器件处于恒定频率工作状态。在低速下较传统直接转矩控制方法具有更优的控制性能 ,在高速下与传统直接转矩控制方法同样具有响应快、性能不受电机参数影响等优点 ,并介绍了该方法的无速度传感器实现 ,仿真结果验证了本文所述方法是有效的