基于数字信号处理器的船用异步电机矢量控制方法

为提升船用异步电机的控制性能,提出基于数字信号处理器的船用异步电机矢量控制方法。选取TMS320F28335型单片机,作为船用异步电机矢量控制的数字信号处理器,处理矢量控制的全部数字与算法。设定转速指令值与相应转子磁链值作为矢量控制输入值,依据转速估算值与转速指令值的差值,获取下一指令周期的电磁转矩输入值,电磁转矩输入值与电磁转矩反馈值之差设置为转矩调节器的输入值,获取电压矢量的转矩分量指令值。利用数字信号处理器运行PI控制算法完成转速估计、转矩调节以及磁链调节,实现船用异步电机磁通电流、转速以及转矩的闭环控制。实验结果表明,该方法利用数字信号处理器实现船用异步电机定子电流、转矩与转速的高效控制,船用异步电机在添加负载时,定子电流可在0.5 s内恢复稳定。     

基于模糊滑模速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统研究

基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统广泛应用于推进电机的转速调节,但是在推进负载受到外部扰动时,系统的动态响应速度和稳定性仍然不够理想。本文提出一种基于模糊滑模速度调节器的新型船舶推进电机矢量控制系统,并在Matlab/Simulink中建立了模糊滑模速度调节器以及整个矢量控制系统的仿真模型。仿真结果表明,和基于传统PI速度调节器的船舶推进电机矢量控制系统相比,采用该控制系统的异步电机在电机转速调节时拥有更快的响应速度和更小的超调量,并且对负载的转矩波动具有较强的鲁棒性。     

船舶推进电机的效率优化控制

利用考虑铁损的推进电机等值电路模型,通过数值计算方法寻找推进电机不同转速及负载下对应的最佳效率.改进了恒磁通的传统矢量变频控制方法,以实现电机最小能量损耗;探讨了节能运行控制方法的适用范围.仿真实验数据表明,改进后的控制方法可在相当宽广的运行区域内提高电机的运行效率,并保证系统不损失动态响应特性.     

船舶电力永磁同步推进电机空间电压矢量DTC

为能更好地控制船舶推进电机的动态和静态性能,在传统直接转矩控制的基础上提出基于空间矢量调制的直接转矩控制算法。通过空间矢量控制、磁链控制和转矩控制,介绍空间矢量调制直接转矩控制算法的基本原理;结合船舶永磁同步推进电机的数学模型,在MATLAB/Simulink中建立船舶电力推进系统的仿真模型;结合试验电机参数,对船舶的额定负载起动性能、转速转矩突变及低速性能进行仿真分析。仿真结果表明,基于空间矢量调制的直接转矩控制技术在船舶电力推进系统中具有良好的调速、调矩和低速性能,能很好地满足船舶电力推进系统的需求。通过搭建基于DSP的永磁同步电机直接转矩控制硬件试验平台,进一步验证基于空间电压矢量的直接转矩控制策略的正确性和可行性。     

改进效率控制推进电机的优化分析

[目的]为了加强对推进电机的控制效果,在实际控制过程中减少能量的损耗,[方法]在传统的推进电机等值电路上,增加铁损电流分量,通过定义引入功率匹配比,寻找电机在给定转速下最高的运行效率,并探讨此功率匹配比对应的磁通;在原有的电机矢量控制中加入效率优化控制模块,以起到电机效率优化、船舶运行节能的效果。[结果]MATLAB/Simulink仿真测试结果显示,加入效率优化控制模块的方法基本适用于各种工况,改进后的电机模型的运行效率明显高于传统电机模型,并且动态性能良好。[结论]工程上可以借鉴该电机效率优化控制方法,以达到节能的效果。     

永磁同步电动机弱磁运行控制研究

为了提高永磁同步驱动电机弱磁运行性能,根据驱动系统的特点,在详细分析永磁同步电动机驱动系统弱磁运行过程的基础上,分析了不同弱磁参数对电机转矩、扩速能力的影响,指出了永磁同步电动机直接转矩弱磁控制基本原则和最佳的弱磁率范围为[0.25,0.75]。在弱磁运行过程中,根据转速的变化不断调节磁链和转矩给定,在空间电压矢量调制的基础上,实现了永磁同步电动机直接转矩弱磁运行,实验结果证明了文中提出的控制算法和控制方法的正确性和有效性。     

基于舰艇电力推进系统的永磁同步电机控制策略研究

永磁同步电动机由于其优良的性能成为电力推进舰艇电机的最佳选择,为提高传统永磁同步电动机矢量控制策略中电磁转矩、电流、转速响应性能以适应复杂多变的海上工况,提出了一种具有复合转矩环的永磁同步电动机嵌模糊矢量控制策略,引入前馈复合转矩环提高系统抗负载扰动能力,采用嵌模糊控制取代传统PI速度控制增强系统鲁棒性和自适应性.利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型进行针对不同优化程度的对比实验,验证了该控制策略的可行性和优越性.     

一种无变频器式舰船交流电力推进系统控制策略研究

为提高交流电力推进系统功率密度、降低成本,提出一种基于永磁推进电机的无变频器式交流电力推进系统。该系统取消了大功率变频器和减速齿轮箱,原动机与电励磁发电机直连,发电机与推进电机直连。通过控制原动机转速和发电机励磁电流实现对推进电机转速和系统运行状态的调节。建立了该电力推进系统的静态数学模型,提出了系统静态稳定性约束条件,推导了系统主要电气量与发电机励磁电流及负载转矩间的函数关系。为提高系统稳定裕度、提高推进效率及电机容量利用率,分别提出采用δ1+δ2=π/4、Isd2=0和cosθ=1三种控制策略,针对各控制策略和不同的电机参数匹配条件,推导了系统主要电气量与负载转矩间的函数关系。针对系统静态稳定性及各控制策略下系统运行特性开展了数字仿真研究,仿真结果验证了理论分析结果的准确性。     

船用异步电机滑差频率矢量控制技术研究

针对船用异步电动机滑差频率矢量控制延迟过高的问题,提出新型电动机滑差频率矢量控制方法。在Lab仿真系统内,对船用异步电动机进行结构仿真,提取电机气隙磁密度曲线,求取异步电动机电磁转矩,在异步电动机的三相定绕组回路中,设置A向电流固定电感,规避电机绕组电流,基于电动机电磁转矩幅值,控制船用异步电机的电流相位和电流幅值,实现异步电动机滑差频率矢量控制。实验研究表明,与传统控制方法相比,设计的矢量控制技术电流相位控制延迟减少27%,电流幅值控制延迟减少了23%,可以有效提高电动机滑差频率矢量控制延迟。     

船舶推进电机的优化控制方法研究

考虑船舶推进电机铁损的等值电路模型,首先运用数值计算的方法,计算出船舶推进电机在不同的负载以及不同的转速下所对应的最佳运行效率。然后对基于传统矢量变频的船舶控制方法进行相应改进,使推进电机能够在运行过程中始终保持最小的能量损耗,分析改进后控制方法的适用范围。最后将改进后的控制方法应用于船舶推进电机系统中并进行仿真研究,结果表明优化后的控制方法不仅具有提高船舶推进电机运行效率的优点,还具有改善船舶推进电机动态响应性能的优点。     

基于预测电压空间矢量的永磁同步电动机直接转矩控制

本文以永磁同步电动机的数学模型为基础,分析并推导了基于预测电压空间矢量的永磁同步电动机直接转矩控制,利用Matlab对传统滞环控制的直接转矩控制和基于预测电压空间矢量的直接转矩控制进行了对比仿真研究。结果表明,本文推导的预测电压控制方法能在降低开关频率的前提下,改善电流波动和转矩脉动。最后在通过实验验证了本文所提方法在减小电流波动方面的效果。     

船用变频推进电机效率测量方法研究

在对电机效率计算测量方法研究的基础上,针对船用变频推进电机运行特点,采用转速率和负荷率对电机效率进行了理论计算。与实验测量值进行比较,结果显示电机转速和负荷较大时,计算结果准确。当变频推进电机采用压频比控制时,只需要测量电机电压电流即可通过计算获得电机效率值。     

永磁同步电机IF控制策略转矩匹配特性研究

IF控制策略是永磁同步电机的一种无位置传感器开环控制策略,IF控制策略的电流幅值影响电机的转矩匹配和抗扰动能力。电机转速宽范围变化时,传统的恒流频比控制方式不能很好地实现转矩匹配。针对这一问题,提出了根据电机负载转矩曲线设置IF控制电流幅值的控制方式,从而保持IF控制中转矩角不变,实现电机的转矩匹配,维持推进电机的抗负载扰动能力。在永磁同步电机实验平台上,对本文所提的IF控制方式进行了实验验证。     

永磁同步电机控制系统电流采样误差的研究

在对电机振动噪声要求较高的场合,实现电机转矩的精确控制,精确的电流控制是关键,而不可避免的电流采样误差会影响控制精度,引起不必要的转矩和转速波动。针对此问题,本文以典型的永磁同步电机控制系统为研究对象,对电流传感器可能产生的电流采样误差进行了分析,将误差引入系统控制模型,实现了精确的误差分析建模。依据此模型分析了采样误差对系统运行造成的影响,并进行了仿真。根据仿真实验结果和理论计算结果对比可知,二者有高度的一致性,验证了所建立模型的准确性。     

基于占空比的模型预测电流控制

随着工业化的不断进步,电机的应用领域越来越广泛,工业上对电机性能的要求也越来越高。模型预测控制是电机控制算法的一个热点,传统的模型预测控制存在转矩脉动大,空载电流谐波大的问题。针对以上问题,文章提出了占空比控制的模型预测控制,在一个控制周期内,有效电压矢量与零矢量同时输出,可以实现多个周期内的电流无差拍,并通过仿真软件进行仿真验证,有效改善了转矩脉动和空载时电流谐波大的问题。     

基于RBF神经网络的感应电机优化控制研究

在对磁链定向下感应电机损耗模型进行了详细的分析基础上,针对电机转矩和转速与最优励磁电流存在严重的非线性关系,文中提出一种径向基神经网络控制方法并建立电机效率优化控制模型,对电机进行最大效率优化控制。仿真结果表明该系统运行效率明显提高,降低了电机损耗。     

ABB公司核心技术DTC

直接转矩控制也称为"直接自控制",它的思想是以转矩为中心来进行磁链、转矩的综合控制。和矢量控制不同,直接转矩控制不采用解耦的方式,从而在算法上不存在旋转坐标变换,简单地通过检测电机定子电压和电流,借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩.     

电力推进船舶开关磁阻电机交错控制策略研究

由于电力推进船舶开关磁阻电机(SwitchedReluctanceMotor,SRM)运行工况和负载实时变化,传统三段式调速很难通过试凑法来确定切换时刻的转速和开通角、关断角,如果选择不当将造成切换时刻转速或者转矩的波动,引起系统的不稳定。针对此问题,本文对传统三段式调速策略进行了优化,提出一种交错控制策略。最后在实验验证了该控制策略的有效性,改善了控制性能,提高了系统的稳定性。     

一种无变频器式舰船交流电力推进系统稳态特性分析

为提高舰船电力推进系统功率密度,降低振动噪声,提出了一种基于永磁同步电机的无变频器式舰船交流电力推进系统。该系统将永磁同步电机作为推进电机,原动机与电励磁发电机直连,发电机与推进电机通过电缆直连。通过原动机调速实现推进电机转速调节,通过发电机励磁调节实现推进电机电压调节。建立了该电力推进系统静态数学模型,推导了系统主要电气量与发电机励磁电流及推进电机负载转矩间的函数关系,分析了系统的静态稳定性条件,分析了不同转速工况下和电机参数匹配条件下各电气量随发电机励磁电流的变化规律。数字仿真结果验证了所建立的静态数学模型及理论分析结果的准确性。     

基于DSP的小型船舶直流无刷电机控制系统的设计

随着永磁材料和控制技术的不断进步,直流无刷电机的功率越来越大,其优势包括效率比较高、使用时间长、噪声非常小、转速平稳、输出转矩大等,它在小型船舶的电力推进系统中扮演着越来越重要的角色。目前,直流无刷电机在船舶上的工作效果不理想,阻碍其在高性能电力推进船舶中大量的普及推广。直流无刷电机简称BLDCM,其关键问题是电机的控制策略、转矩稳定控制以及无位置传感器。本文根据BLDCM的速度环和电流环的响应特点,利用传统的PID算法和现代模糊控制算法,设计了相应的硬件系统和软件系统,然后建立了基于DSP的小型船舶直流无刷电机控制装置。实验结果显示,采用模糊PID算法对电机进行控制的效果更好,可以实现脉动更小的输出转矩和更大的转速,同时此系统能够在小型船舶的电力推进系统中稳定、持续地工作,能够满足实际应用的要求。