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  • 简介:直接转矩控制下牵引电机在低速时转矩脉动大、转矩频谱不可预测,而高速时开关次数多、开关损耗高。为此设计一种交互直接转矩控制系统,可以有效解决上述问题。

  • 标签: 直接转矩控制 电压矢量 磁链扇区 磁链容差
  • 简介:模型预测控制(MPFC)是最近才被提出来的一种新型控制方法,能够很好地解决传统模型预测转矩控制(MPTC)中权重系数选择困难的问题,因此得到了广泛的关注,但是当整个控制周期中只作用一个电压矢量时,MPFC的稳态性能较差。为了提高MPFC的稳态性能,有一些学者提出了双矢量MPFC的概念。如果在一个控制周期当中作用3个电压矢量,MPFC的稳态性能可以进一步提高,但是也会带来一系列的问题,如:矢量选择复杂、计算量较大及开关频率高等,不利于MPFC在实际当中的应用。为了解决这些问题,本文提出一种简单实用的新型三矢量MPFC,为了降低逆变器的非线性对三矢量MPFC的影响,文中基于伏秒平衡的原理,又提出一种改进型三矢量MPFC。为了比较新型三矢量MPFC的性能,引入基于空间矢量脉宽调制的MPFC(MPFC_SVM)作为对比。最终通过仿真与实验验证了提出的新型三矢量MPFC的有效性,同时也详细地比较了以上三种控制方法在相同开关频率下的控制性能。

  • 标签: 感应电机 模型预测磁链控制 模型预测转矩控制 权重系数
  • 简介:横向永磁直线电机不仅继承了永磁电机的诸多优点,而且兼具横向和直线驱动的特点。因此,横向直线电机在低速、高推力领域具有广阔的应用前景。本文系统地阐述了横向永磁直线电机的工作原理及特点,介绍了几种不同横向直线电机的结构及其发展现状;针对横向永磁直线电机的漏与功率因数、推力、结构与工艺等关键问题进行了分析和总结。

  • 标签: 横向磁通 永磁电机 直线电机
  • 简介:摘要:本文通过理论计算和仿真分析两种手段,设计一种疏密组合排列的磁化线圈,构建一种基于两个尺寸规格、磁性能完全一样的两个磁场线圈,解决现有弱材料磁化率校准装置磁场线圈尺寸规格过大的缺陷,完成一种低成本、高精度、大均匀区的微弱磁化率测量设备的研究。本设计方法在磁化率检测设备的成本控制、弱化场地需求及简化操作等方面有着较好的优化升级作用,并可原位替换现有磁化线圈,对磁化率测量仪器设备的推广应用和材料科学的进步具有重要的意义。

  • 标签: 疏密组合排列 磁化率 仿真分析
  • 简介:在永磁同步电机数学模型的基础上,根据电机全ψ0和转子永磁体与定子交ψf相等的原则,介绍了恒控制法.并通过推导永磁同步电机电磁转矩与定子电流的数学方程,采用查表法建立电流与转矩的拟合关系,使用MATLAB仿真软件建立电机模型,并将恒控制分别与id=0和最大转矩电流比(MTPA)控制方法做了详细对比.仿真结果表明,恒控制法下系统的稳态误差仅有0.478%,稳定性很优秀,且调整时间分别比id=0控制和MTPA控制要快7.7%和27.6%,且功率因数为0.72,均高于id=0控制的0.62和最大转矩电流比控制的0.67.

  • 标签: 永磁同步电机 电流控制方法 查表法拟合 恒磁链控制
  • 简介:直线切换永磁电机的永磁体和电枢绕组均置于初级,次级仅由导磁铁心组成,结构简单,在长距离驱动系统及短距离高速弹射系统中具有特定优势。应用于长距离驱动系统,可将该类电机的次级导磁铁心沿着长定子轨道铺设,而初级作为短动子,不仅具有高效率、高推力密度的优点,而且次级成本低,降低了驱动系统成本。应用于短距离高速弹射系统,短次级动子铁心置于双边次级定子中间,具有动子结构简单、可靠性高且带负载能力强的优点。本文分别针对长距离驱动系统和短距离高速电磁弹射系统,分析了单边和双边新型切换型直线电机结构、原理、设计规则、电磁性能和驱动系统。研究结果表明该电机在这两类应用场合具有较好的实用价值。

  • 标签: 直线磁通切换电机 轨道交通 电磁弹射
  • 简介:感应电动机是一个多变量、强耦合、非线性的控制对象。性能优良的非线性观测器成了电机控制中一个非常重要的研究内容。文章基于模型参考自适应系统理论设计了转子观测器的数学模型,并对所设计的模型进行了仿真分析,仿真结果验证了理论的正确性。

  • 标签: 感应电动机 模型参考自适应 磁链观测器 仿真分析
  • 简介:在开关磁阻电机直接转矩控制系统中,为了提高观测器的性能,准确地实现观测,提出基于粒子群优化的递归神经网络定子观测器。利用训练样本对网络进行离线训练,通过训练过程中不断调整网络的权值和阈值,形成一个泛化能力强、结构简单的网络来实现电压、电流和的非线性映射。将所建观测器应用到开关磁阻电机直接转矩控制系统仿真中,仿真结果表明,对比传统递归神经网络观测器,该方法不仅提高了收敛速度,而且具有很高的精确度和很强的泛化能力,证明了该方法的正确性和可行性。

  • 标签: 开关磁阻电机 直接转矩控制 定子磁链观测器 粒子群优化 递归神经网络
  • 简介:摘要:针对传统的电压定向直接功率控制( V-DPC)在电网电压出现谐波等情况时,电压定位的准确性受影响的缺陷。本文根据三相电压型整流器的数学模型,将采用虚拟的直接功率控制( VF-DPC)和有限集模型预测控制( FCS-MPC)相结合,提出一种基于虚拟的模型预测功率控制策略( VF-DPC-MPC)。本系统通过虚拟推算出瞬时功率,实现了无交流电压传感器的控制,然后利用有限集模型预测的方法( FCS-MPC),选取最佳的电压矢量的开关状态完成控制,从而优化系统性能。仿真表明本系统具有高动态性能,且鲁棒性较好,网侧电流谐波较小,实现了功率的准确跟踪,具有很好的应用前景。 关键词:模型预测控制;虚拟;三相整流器;直接功率控制 1 引言 随着人类社会的发展,各行业都需要更高质量的电能,并且由于分布式能源的推行, PWM整流器因其动态响应灵敏、能量可双向流动、功率因数可控等优点,得到了极多应用 [1-3]。通过数十年的发展, PWM整流器被人们大量的使用,对其更高性能的追求也意味着必须有更好的控制技术。因此,研究人员通过做大量的测试,旨在找到更加高效的控制策略 [4]。一般控制方法可归类为直接电流控制与直接功率控制( DPC)。直接电流控制利用同步旋转坐标系变换的解耦控制特性,将网侧电流解耦成有功分量和无功分量,由此来构成电流闭环控制系统 [5]。这种方法的优点是有着较小的静态误差与较快的动态响应速度,但其系统性能与电流内环控制的复杂度和相关参数的精确度关系很大 [6-7];与直接电流控制相比,直接功率控制具有高功率因数、较好的动态性能、较低的电流畸变率等特点 [8]。 预测控制是一种最优化控制策略,在电力电子的领域越来越受到重视,主要有模型预测控制 (MPC)、广义预测控制( GPC)、无差拍控制等。模型预测控制是通过系统模型来预测变量的变化趋势,根据最优化准则来确定最优的控制方式。这种预见性,比经典反馈控制系统收集现有信息再进行控制更加有效。将模型预测控制与直接功率控制结合,更使得网侧电流谐波明显减小,直流侧输出电压纹波得到极大改善 [9-11]。 本文提出了一直基于虚拟的有限集模型预测功率控制的方法,取消了网侧电压传感器,降低了成本,有效防止因传感器失灵导致的控制策略失效,具有良好的稳定性与快速性;另一方面,通过有限集模型预测控制直接选择的有限开关状态,不需调制环节,控制更灵活 [12-13]。通过功率预测模型直接对计算出的瞬时有功功率 P与无功功率 q进行未来变化的预测,得到最小的价值函数,从而确定最优空间电压矢量。最后通过 Matlab/Simulink的仿真验证了所提出的控制策略的可行性。 2 三相电压型整流器数学模型分析 三相两电平整流器拓扑结构如图 1所示,整流器中有 6个开关器件, ea、 eb、 ec分别为三相电网电压,网侧中性点为 n。在三相对称系统中每相输入线路等效电阻值为 R,每相电感值均为 L, ia、 ib、 ic和 ua、 ub、 uc分别为三相整流器的相电流和相电压。在任何一个工作状态,每一项只允许一个开关器件导,因此上下开关必须满足互补的要求。故整流器开关状态为 Sj为三相单极性二值逻辑开关函数, j为 a、 b、 c。 图 1 三相两电平整流器拓扑结构图 图 2为三相电压型整流器的空间电压矢量图,由于本次研究的是两电平整流器,通过合理控制开关器件的开通与关断,整流器可提供 23=8种电压空间矢量,其中包括 6个有效电压矢量和 2个零矢量如图所示。从而可以推算出各种开关状态下的电压值,为下文模型预测控制提供矢量选择奠定基础。 图 2 三相 VSR空间电压矢量分布 假定三相电网处于平衡状态,取电流参考方向如图 1所示,则整流器在 坐标系下的电压方程为: (1) 式中 、 、 、 分别为三相电网电压和电流在 坐标下的分量; 、 为整流器输入电压在 坐标下的分量,根据 udc和整流器开关函数 Sa、 Sb、 Sc(Si=1为上桥臂导; Si=0为下桥臂导 )可得:

    (2) 由于整流器的交流侧电路结构和交流电机的等效电路非常相似。因而可将电网侧看作为一个虚拟的交流电动机,并认为电网电势是由三相绕组切割某个旋转磁场而产生的。实际上并没有这个磁场,故称作虚拟。根据虚拟的定义 对式 (1)两侧同时积分,得到虚拟的 分量为: (3) 由式 (1)可得: (4) 由式 (3)可得在 t时刻变换率为: (5) 在三相平衡系统中,交流侧瞬时功率表达式为: (6) 式中, 为电网基波角频率。 对式( 6)进行微分可得: (7) 将 (4)(5)代入 (7)有 [14]: (8) 式 (8)即为三相整流器基于虚拟的功率控制数学模型。 3 基于虚拟的模型预测 DPC原理 与传统的定频直接功率控制和定向直接功率控制不同,模型预测直接功率控制无需查询开关表和调制模块。它是在不断对每个离散的周期的矢量寻优中完成对整流器的控制如图 3所示。通过采集当前电压电流信息,利用瞬时无功理论计算当前功率数值 [15]。通过整流器数学模型,以此为基础构建下一个控制周期的有功功率及无功功率功率的数值,同时利用功率参考值和所计算的预测功率值构建价值函数,再利用有限集寻优的方式,将七种(两组零矢量计算时为一组)开关序列逐步带入其中计算价值函数数值,并对这七种开关作用下的效果进行预估,最后分别比对每组价值函数,并选出最小值,将最小值代表的开关序列作为被选用的整流器的开关序列,并作用于整流器,得到作用结果。在下个周期时,再次循环上述过程,实现持续预测的控制能力。因此,为达到此控制目的,需建立一个基于的瞬时功率预测模型。 图 3 单周期模型控制原理图 结合第二章中的整流器数学模型,可以得出在 k时刻瞬时有功和无功功率为: (9)定义有功功率和无功功率变化率如下: (10) 可得有功功率和无功功率在单个采样周期的变换量如下: (11) 设每个控制周期等于变化的单位时间,通过有功功率与无功功率在 t=kT时的值,以及在控制周期 T内的变换量从而获得 t=(k+1)T时的有功功率与无功功率的下一时刻预测值。即: (12) 因此,可根据 k时刻的实际功率与前一时刻 k-1的实际功率得到单位时间的功率变化量。利用当前实际功率和单位时间的功率变化量可计算出下一时刻 k+1的功率预测值。为了让本系统处于最优控制的状态下,根据模型预测控制原理,同时考虑到减小计算量,提高算法效率,采用每个控制周期内预测值与实际功率值的绝对值之和形式的价值函数: (13) 式中, pref是有功功率给定值, qref是无功功率给定值。 为尽可能将功率误差减小,只需使得价值函数最小,便可得到当前最优控制策略。由于在单位功率因数下运行,故在控制器中直接给定 qref =0。同时通过 VSR直流侧的 PI控制器的输出来确定 pre。 在最优结果下,预测值与参考值的误差最小。在每个控制周期内只有一次电压矢量的变化,电压矢量的作用时间即为系统控制周期时间 t=Ts。结合式 (10)和 (13)有: (14) 联立式 (2)、 (6)、 (14),方可得到最优开关信号以及最优矢量作用下的作用时间。 跟据上述公式推导,三相整流器基于虚拟的模型功率控制算法流程如图 4: 图 4 模型控制算法流程图 4 基于虚拟的模型预测 DPC总体控制策略 图 5为基于虚拟的模型预测 DPC控制框图。该控制通过采集 ia、 ib、 ic、 Udc以及上一周期功率器件的开关状态通过计算获得的网侧虚拟 、 。根据公式 (6)得到系统的瞬时功率 p和 q。由于要在单位功率因数下运行,故给定参考无功功率为零,参考有功功率根据直流侧的 PI控制器输出获得。电网电压通过在 坐标下的幅值微分后估算得出(图中电网电压估测模块)。最后通过功率预测模块获得最优的开关量,从而控制个 6开关管。 图 5 模型预测总体控制框图 5 仿真分析 为了验证本文控制方法的优良性,在 MATLAB/Simulink中搭建整流器仿真模型进行分析,系统仿真参数如下:三相交流侧相电压有效值 e=220V,电压频率 f=50Hz,网侧电感 L=10mH,直流侧电容 C=1100 , R=0.1Ω,直流母线电压为 Udc=600V,仿真时间为 0.5s。 图 6(a)为通过观测器得到虚拟圆。图 6(b)为网侧 a相电流电压波形,由图可知, a相电流在极短时间内稳定,之后与 a相电压同频同相,正弦度较好,实现了运行在单位功率因数。 (a)稳态时的虚拟圆 (b)a相电压电流 图 6(c)为整流器输出的直流电压 udc波形,其在 0.05s以内快速稳定在参考值,且波形平滑,达到了预期的电流输出效果。 (c)直流母线电压 图 6(d)对针对网侧 a相的电流进行了谐波分析, THD=1.97%相较于传统功率控制更小,满足谐波畸变率小于 5%的标准,有效改善了电网侧电流质量。 (d)网侧电流谐波分析 由图 6(e)可知有功功率 p快速稳定在参考值附近,纹波较小,功率跟踪效果良好。由图 6( f)可知,无功功率也在 0.05s内稳定在给定值 0左右,有效实现了网侧单位功率因数运行,满足了系统设计目标。 (e)有功功率 (f)无功功率 图 6 仿真波形图 6 结论 本文根据三相 VSR的数学模型,以基于虚拟定向的直接功率控制为基础,提出了一种改进的模型预测控制策略。相比传统 DPC,该方法有以下改进:采用虚拟省去了网侧电压传感器,在节约成本的同时也使得系统的运行更加稳定;将模型预测引入 DPC,改善了有功无功功率跟随性能,使网侧电流谐波减小,输出电压更加平稳。 参考文献 刘迎澍 , 马川 . 基于交直流混合微网构架的电能路由器 [J]. 现代电力 , 2015, 32(1): 13-18. Lee Ke Yen, Wu Yue Lin, Lai Yen Shin. Novel bidirectional three-phase rectifier without using DC-link current sensor[C]. IEEE PESC, Korea, 2006, 6: 3302-3306. 韩愚拙 ,林明耀 ,郝立 ,骆皓 .电压型 PWM整流器三状态直接功率控制策略 [J].电工技术学报 ,2013,28(05):208-212+226. 罗德荣 ,周小艳 ,姬小豪 ,荣飞 ,吴亭宽 .重复控制在模型预测直接功率控制中的应用 [J].电力系统及其自动化学报 ,2018,30(04):35-40. 张崇巍,张兴 . PWM 整流器及其控制 [M]. 北京:机械工业出版社, 2012. 姚绪梁 ,王旭 ,冯泽文 .改善三相电压型 PWM整流器动态性能的研究 [J].电工技术学报 ,2016,31(S1):169-175. 任科明 ,黄辉先 ,胡超 .三相电压型 PWM整流器新型双闭环控制策略研究 [J].现代电子技术 ,2015,38(01):115-119. Bouafia A, Gaubert J P, Krim F.Predictive direct power control of three-phase pulse width modulation(PWM) rectifier using space-vector modulation(SVM)[J].IEEE Trans.on Power Electronics, 2010,25(1):228-236. 张志文 ,李松 ,谢小城 ,黄玉杰 ,孙鑫 .三相电压型 PWM整流器预测功率控制研究 [J].电源学报 ,2017,15(05):123-130. 李辉 ,李志 ,章兢 ,彭寒梅 .无交流电压传感器的三相变流器模型预测控制 [J].系统仿真学报 ,2017,29(07):1489-1496. 汪涛 ,朱一昕 ,张高峰 .三相整流器改进的模型预测直接功率控制 [J].电子设计工程 ,2019,27(02):125-129. Cortes P, Kazmierkowski M P, Kennel R M et al. Predictive control in power electronics and drives. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2008,55(12):4312-4324. 侯兆然 .基于虚拟定向的 PWM整流器控制方法研究 [J].电力系统保护与控制 ,2014,42(21):105-109. ESKANDARI-TORBATI H,KHABURI D A, ESKANDARI-TOR-BATI V. Virtual flux based Direct Power Control(DPC)of three phase PWM rectifier using Model Predictive Control(MPC) and Space Vector Modulation(SVM)[C]∥Power Electronics, Drive Systems and Technologies Conference. Tehran, Iran: IEEE, 2014: 242-248. 汪涛 ,朱一昕 ,张高峰 .三相整流器改进的模型预测直接功率控制 [J].电子设计工程 ,2019,27(02):125-129. ————————————————————————— 作者简介: 靳书港 (1986.8) ,男,研究方向为高效电能变换技术及应用, jinshugang@163.com

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  • 简介:提出了新型的基于线性扩张状态观测器的感应电动机转子估计模型。以两个独立的线性扩张状态观测器观测定子电流,用分别被扩张的两个状态构建闭环转子观测器,根据Lyapunov稳定性理论推导满足转子观测器渐进稳定的反馈增益矩阵和转速估计自适应律。利用Matlab进行了仿真,分析了电机参数变化对观测和转速估计精度的影响,表明了提出的模型对电机参数变化具有强鲁棒性。

  • 标签: 感应电动机 转子磁链 鲁棒性 扩张状态观测器
  • 简介:摘要本文从同步旋转坐标系的电机模型出发,推导了永磁同步电机定子计算方法,应用一种速度自适应积分器,从理论上消除了积分器的直流偏置和初始相位问题。搭建了基于观测器的无位置传感器控制系统模型,分别对观测器的观测、速度和转子位置估算、动态和负载突变过程进行仿真分析,验证了该观测器算法的可行性。搭建了基于RT-LAB的控制系统实验平台,分别对启动过程、观测以及速度和位置估算进行了实验验证,验证了观测算法的正确性。仿真和实验结果表明该观测器能够快速、准确地跟随电机转子的位置和速度,系统响应快、鲁棒性强。

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  • 简介:摘要:转子观测器的准确性直接影响异步电机矢量控制传动系统的性能。针对传统二阶开环转子观测器(电压模型和电流模型)在不同转速段对电机参数敏感且无法闭环调整的缺点,论文研究了一种新的四阶闭环滑模观测器,通过反馈定子电流的观测误差实现转子幅值和角度的闭环估计,从而减小了观测器对电机参数的敏感性。为了消除滑模控制中的颤抖问题,引入了一种新的函数代替传统的符号函数。通过理论分析和仿真,验证了观测器在定子电阻和转子电阻变化时比传统观测器具有更好的观测性能。

  • 标签: 感应电机 磁链观测器 滑模 电机参数 矢量控制
  • 简介:教学语言应该具有强烈的吸引力和感染力,如同通了“电”带了“”一样,这样不仅能使孩子专心听讲,而且会激起强烈共鸣。教师如何用好课堂评价语言?下面结合《坐井观天》的教学,从三个方面作简要的说明。

  • 标签: 课堂评价 《坐井观天》 教学语言 评价语言 自主学习 小学
  • 简介:基于二维有限元法,分别对切换双凸极电动机(FSPM)的静态场和瞬态场进行了有限元计算,着重探讨了6/7极FSPM结构及特性,并与6/5极FSPM进行对比研究。研究结果表明,6/7极FSPM比6/5极具有更小的齿槽转矩,和反电势波形具有更好的正弦性。

  • 标签: 磁通切换双凸极电动机 有限元 静磁场 瞬态场
  • 简介:本文从直接转矩控制的原理出发,对直接转矩控制减小脉动的方法进行研究。尽管各种方法都在一定程度上改善了直接转矩控制性能,但都增加了系统的复杂性。

  • 标签: 感应电机 直接转矩控制 磁链控制
  • 简介:摘要:开关磁阻电机(SRM)因其具有高效率、高功率密度、结构简单等优点,在航空航天、工业制造等领域得到了广泛应用。然而,SRM在运行过程中存在转矩脉动问题,严重影响电机的性能和可靠性。为解决这一问题,研究人员提出了多种控制策略,如转矩分配策略、开环控制、闭环控制等。但这些控制方法在实际应用中存在一定的局限性,如控制复杂、动态性能不佳等。本文提出了一种基于与电流自适应补偿的开关磁阻电机转矩脉动控制技术。该技术通过设计与电流观测器,实现对SRM和电流的实时监测与控制。在保证系统稳定性的同时,有效降低了SRM的转矩脉动,提高了电机的运行性能。

  • 标签: 磁链与电流 自适应补偿 开关磁阻 电机转矩脉动
  • 简介:摘要:随着互联网行业的发展,大众群体对于娱乐产品的需求持续的增加,视频行业的发展最为迅速。经过长期的发展,视频行业的竞争日益激烈。从2016年各视频企业开始大力发展会员业务开始,大部分的用户已养成了长时间付费进行视频观看的习惯,这无疑给视频行业创造了更多的企业收益,同时也促使企业应收结构发生了巨大的改变。尤其是根据《2016年Q4中国移动付费视频用户白皮书》的发布,付费在营收机构的占比越来越重,已成为视频行业的第二重要来源,而会员制服务则成为视频付费业务中最为主要的业务板块。本文从诚信付费会员制营销概念出发,对其发展进程和发展趋势进行了研究。

  • 标签: 阿里巴巴 诚信通 付费会员
  • 简介:一束平行粒子经有界磁场偏转后会聚于一点,此现象为聚焦;一束粒子从一点向不同方向经有界磁场偏转后平行射出,此现象为发散。近几年的高考与各地联考题中频繁出现此类题型,现从模型、母题、子题等方面来研究此类问题,以期对同学们的学习有所帮助。

  • 标签: 发散 聚焦 应用 有界磁场 偏转 粒子
  • 简介:摘要本文首先用最小二乘法对PSS低滤波环节的数学模型进行了详细推导。对于推导结果,所得的数学模型是非线性方程,因此采用牛顿法来求解,使用牛顿法时要进行多次迭代,结合这个特点,最终选择使用MATLAB软件来求解方程。运用MATLAB软件辨识后得到的PSS低滤波环节参数辨识结果与国家标准相比较,进而验证辨识的实用性和合理性。

  • 标签: 励磁系统,PSS低通滤波环节,参数辨识,最小二乘法