永磁同步电机方波控制技术探讨

永磁同步电机在方波模式下具有满电压输出的突出优点,可以极大提高系统的输出功率,特别适合高转速和高功率应用场合。但普通的方波控制存在需要模式切换、动态性能差等缺点。通过采用调制线性化、增加基波电流观测器和采用动态弱磁技术等方法,统一了全速段永磁同步电机矢量控制方法。仿真验证表明,文章所提出的方法在方波工况下具有高性能转矩响应能力。     

异步牵引电机全速域直接转矩控制策略的研究

从理论上分析了直接转矩控制原理,建立了异步牵引电机在全速域范围内运行的直接转矩控制方案:在低速区采用间接直接转矩控制,并基于间接直接转矩控制提出了一种新的启动限流方法;在中速区基于十八边形磁链采用直接转矩控制;在高速区基于六边形磁链,通过磁链动态调节达到转矩控制的目的.通过仿真对该方案进行了验证,结果表明:提出的异步牵引电机全速域直接转矩控制策略是可行的,系统具有良好的动静态性能,可用于异步牵引电机控制器的研究与开发.     

永磁同步电机高速弱磁控制比较分析

为了探究永磁电机弱磁控制原理,提升弱磁控制性能,对永磁电机的3种控制策略进行了对比分析,着重分析了高速弱磁区控制方法和性能,并进行了仿真和试验研究。研究结果表明,基于空间电压矢量调制的直接转矩控制技术在高速弱磁区控制性能最优,是未来工程应用研究的主要方向。     

城市轨道交通车辆矢量控制技术

对城市轨道交通车辆牵引逆变器中采用的矢量控制原理、方法、应用技术做了分析。试验证明:矢量控制能同时控制相位,比电压/频率控制可达到10倍以上的高速化转矩响应;对电机的电流而言,可独立控制为励磁电流和转矩电流,并可高速、高精度地控制转矩电流;在车辆牵引、再生制动、空转滑行再粘着、轻负载再生制动方面显示出优良特性。     

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。     

抑制异步牵引电机启动峰值电流的控制策略研究

针对直接转矩控制(Direct Torque Control,简称DTC)模式下异步牵引电动机启动峰值电流过大的问题,提出了一种抑制异步牵引电机启动峰值电流的转矩和磁链同步控制策略。根据两相静止αβ坐标系下异步电机的数学模型,利用Matlab/Simulink软件包中的S函数模块和基本模块,构建出交流异步电动机直接转矩控制系统的仿真模型,对其在转矩和磁链不同控制策略下的启动过程进行了动态仿真。仿真结果与目前牵引电机运行的数据接近,证明了该仿真模型的合理性和有效性。这表明,采用转矩和磁链同步控制策略至少可以降低2/3的启动峰值电流。     

CRH3动车组两种恒速控制策略研究与仿真

为了研究CRH3型动车组恒速控制器所适合的控制策略,分别分析了PI调节器和双滞环调节器两种恒速控制策略的原理,并将这两种恒速控制器应用于牵引电机矢量控制系统中,通过MATLAB/Simulink对其进行仿真研究。仿真结果表明,采用双滞环调节恒速控制器可使动车组在牵引、恒速、制动工况间平滑切换,转矩、磁链波动较小,是适合CRH3动车组采用的一种恒速控制策略。     

基于谐波消除的矢量控制在地铁牵引逆变器中的应用

针对地铁牵引系统的特殊工况,研制了基于谐波消除的矢量控制的地铁牵引系统逆变器。本文介绍了控制系统的基本参数和性能,该系统采用转差矢量控制的控制策略和基于谐波消除的PWM的调制方式。试验表明:该系统启动转矩大,转矩响应迅速,牵引制动平稳可靠,满足地铁牵引系统设计要求。     

高速动车组牵引传动控制系统仿真研究

以CRH380A型动车组为研究对象,阐述了牵引传动系统的工作原理,探讨了脉冲整流器的瞬态电流控制策略和三电平逆变器的空间矢量脉宽调制技术。着重分析了转子磁场定向间接矢量控制和牵引传动控制系统的工作原理。根据CRH380A型动车组实际设计参数,构建了牵引传动控制系统的MATLAB仿真模型,分析了该模型在牵引工况、再生制动工况和不同运行速度下的电机输出转矩和定子相电流波形。仿真结果表明,所建的恒速控制模块能够实现动车组在牵引恒速、惰行和再生制动恒速等不同运行状态间的平滑切换;牵引传动控制系统仿真模型能够实现动车组在牵引和再生制动工况下的稳定运行,达到了预期目标。     

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。     

基于基本矢量钳位策略的过调制算法研究

低开关频率大功率牵引变流器为了充分利用直流电压,往往要过渡到方波工作模式,传统双模式过调制算法采用异步方式实现过渡,很难保证输出电流的对称性,且存在较多的寄生谐波和转矩脉动。本文基于基本矢量钳位策略BBCS(Basic Bus Clamping Strategy)对传统过调制算法进行了改进,在每个扇区固定位置通过特定矢量作用顺序进行调制,保证了低开关频率下较好的谐波特性,有效抑制了转矩脉动,且能平滑过渡到方波。仿真和实验验证了所提方案的可行性和有效性。     

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     

提高永磁同步电机在深度弱磁控制区稳定性的控制研究

分析了深度弱磁区域中电流矢量控制的稳定性问题,提出了一种新的关于永磁同步电机(PMSM)的最大转矩电压比(MTPV)弱磁控制策略,以提高系统的稳定性,增加最大转矩时更宽的调速范围,确保不同运行区域之间的平滑转换。通过MATLAB/Simulink仿真,验证了理论分析的正确性,表明使用新方案时PMSM可运行在1:4的速度范围内而没有任何电流振荡和不稳定性问题。     

永磁同步电机不同工况下定转子铁耗分析

永磁电机在不同的工况下产生的铁耗大小不尽相同.采用采样得到的驱动器供电下永磁电机实际电流作为激励,对电机进行二维有限元计算,分别获得了工作于空载、最大转矩电流比控制及弱磁不同工况下的磁密波形,进而计算铁耗.分别计算了12槽8极(分数槽)的试样永磁电机及24槽8极(整数槽)电机工作在不同工况下铁耗.通过二者比较分析铁耗产生的原因,经过与试验对比,结果表明该计算方式有较高的准确性,可以用于分析电机铁耗产生的原因及指导高效率电机的设计.     

地铁列车电机最大转矩电流比控制

针对地铁列车牵引系统中的交流牵引电机最小能耗问题,提出了一种最大转矩电流比控制目标下的励磁电流给定策略,该策略可使电机高效平稳运行于恒转矩区、恒功率区和恒电压区。根据牵引电机在不同转速下的牵引特性曲线,充分考虑电机本体的最大电压、最大电流的限制和磁场电流对互感的影响,设计出优化的励磁电流给定,使得输出最小的电机电流获得同样的转矩性能。仿真和试验结果证明电机在全速范围内可稳定运行,并且电机在各速度点给定转矩的情况下,输出电流比设计值小。     

轨道交通异步牵引电机低开关频率下定子磁链轨迹跟踪控制研究

功率器件的低开关频率导致轨道交通牵引系统在全速范围内不能实现圆形定子磁链轨迹控制。直接自控制(DSC)广泛应用于轨道交通牵引传动控制,其定子磁链轨迹为六边形或十八边形,但随着逆变器最大输出电压越来越接近电机额定电压,未能实现对转矩的有效控制,产生较大的电流冲击和转矩脉动,影响系统控制性能。为解决此问题,本文基于优化脉宽调制策略,以异步牵引电机为控制对象将定子磁链轨迹跟踪控制算法应用于高速区,与应用于中低速区的DSC控制算法进行无缝切换,实现全速范围内的平滑过渡。仿真及实验证明了所提算法的正确性和可行性。     

异步牵引电动机低速区控制方法的比较

文章给出了异步牵引电动机在低速区基于开关表的传统直接转矩控制(ST-DSC)和间接转矩控制(ISC)的原理框图,以及间接转矩控制和基于空间矢量调制的直接转矩控制(SVM-DSC)的数学关系,并用Matlab/Simulink对三种控制方法的转矩脉动和电流脉动进行了对比仿真研究,根据仿真结果讨论了在系统设计时选择控制策略的依据。     

轨道交通异步牵引电机无速度传感器矢量控制技术分析

介绍适用于轨道交通的异步牵引电机无速度传感器矢量控制方法。分别从控制原理、不同调制模式的切换、基波电流提取、带速重投以及黏着控制方面对轨道交通中列车异步牵引电机的矢量控制原理进行说明。着重阐述如何根据异步牵引电机数学模型采用全阶磁链观测器观测出异步牵引电机的转子磁链,利用转速估计计算,实现异步牵引电机无速度传感器的转速估计。仿真和实验结果表明,该方法可以实现转速的快速和准确估计,系统具有良好的动静态性能。     

不同驱动方式下的无刷直流电机性能比较

针对反电势为梯形波与正弦波的两种无刷直流电机,分析了电机分别在正弦波与六脉冲方波驱动模式下的机械特性、电流波形、换相转矩脉动。推导了反电势为正弦波的无刷直流电动机在方波驱动模式下的机械特性表达式。通过对这两种电机电流波形的对比分析,给出了这两种不同反电势波形的无刷直流电动机在高速和低速时两者电流波形、换相转矩脉动差异的原因。建立了两种电机的仿真模型,仿真结果进一步验证了分析的正确性。     

基于新型过渡控制策略的分段直接转矩控制

针对现有城轨车辆变流器功率大、启制动频繁、全速范围稳定运行的需求与特点,采用分段改进直接转矩控制,可以改善车辆的运行品质。在低速段采用圆形磁链轨迹控制,可以减小电机转矩脉动,根据过渡控制策略,在中高速段则切换成六边形控制,以降低变流器开关频率和损耗。通过分析现有分段直接转矩控制存在的无法平滑过渡甚至过渡失败的风险,采用综合速度、磁链位置和电压矢量多重判据,解决特殊情况下无法过渡以及平滑过渡的问题,可以降低过渡时的冲击电流。对提出的理论进行仿真验证,结果表明采用多重综合判据的分段直接转矩控制可以更好地满足异步电机全速范围稳定运行的需求。