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三相两桥臂三电平脉宽调制整流器双单输入单输出模型及控制策略(英文)

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中国电机工程学报 2009年第24期29卷 6-12页

作者：尹忠刚钟彦儒刘静西安理工大学自动化学院陕西省西安市710048

系统分析三相两桥臂三电平中性点箝位脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的数学模型和工作模式,提出一种基于α-β静止参考坐标系的双单输入单输出模型,在两相静止坐标系中将三相两桥臂三电平PWM整流器简化为2个与传统单相升... 详细信息

系统分析三相两桥臂三电平中性点箝位脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器的数学模型和工作模式,提出一种基于α-β静止参考坐标系的双单输入单输出模型,在两相静止坐标系中将三相两桥臂三电平PWM整流器简化为2个与传统单相升压变换器类似的电路结构。根据空间矢量调制理论,分析各开关信号由两相静止坐标系到三相静止坐标系变换时的控制策略。该模型简化了对PWM整流器的分析,并且易于数字实现。仿真和实验结果验证了三相两桥臂三电平PWM整流器及其双单输入单输出控制策略的有效性。

关键词：三电平中性点箝位脉宽调制整流器双单输入单输出模型 α-β静止坐标系

基于α-β静止坐标系的PWM整流器双单输入单输出模型(英文)

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电工技术学报 2010年第3期25卷 73-80页

作者：孙强尹忠刚钟彦儒西安理工大学自动化学院西安710048

系统分析了PWM整流器的数学模型,提出了一种基于α-β静止参考坐标系的双单输入单输出模型,在两相静止坐标系中将PWM整流器简化为两个与传统单相升压变换器类似的电路结构。根据空间矢量调制理论,分析了开关信号由两相静止坐标系到三相... 详细信息

系统分析了PWM整流器的数学模型,提出了一种基于α-β静止参考坐标系的双单输入单输出模型,在两相静止坐标系中将PWM整流器简化为两个与传统单相升压变换器类似的电路结构。根据空间矢量调制理论,分析了开关信号由两相静止坐标系到三相静止坐标系变换时的控制策略。根据输入/输出能量平衡原则,对系统设计所需的参数条件进行了分析和实验验证。该模型大大简化了对PWM整流器的分析,并且易于数字实现。实验结果表明,系统能够实现单位功率因数控制,有效地抑制注入电网的谐波,使交流输入电流为正弦波,并且系统具有良好的动态响应。

关键词：双单输入单输出模型 α-β 静止坐标系 PWM 整流器单位功率因数

基于双参数模型参考自适应的感应电机无速度传感器矢量控制低速性能

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电工技术学报 2012年第7期27卷 124-130页

作者：尹忠刚刘静钟彦儒杨立周西安理工大学电气工程系西安710048

提出了一种基于双参数模型参考自适应的感应电机无速度传感器矢量控制策略,可以同时进行转速辨识和定子电阻辨识,能够有效削弱低速时定子电阻变化对系统的影响,提高了系统的低速带载性能;推导了转速闭环系统的线性化小信号模型,利用根... 详细信息

提出了一种基于双参数模型参考自适应的感应电机无速度传感器矢量控制策略,可以同时进行转速辨识和定子电阻辨识,能够有效削弱低速时定子电阻变化对系统的影响,提高了系统的低速带载性能;推导了转速闭环系统的线性化小信号模型,利用根轨迹法分析了系统的稳定性及PI参数对系统性能的影响。对双参数模型参考自适应算法进行了实验验证,并与传统模型参考自适应算法进行了对比,实验结果验证了算法的有效性。

关键词：双参数模型参考自适应感应电机转速辨识

基于内模干扰观测器的永磁同步直线电机无差拍电流预测控制方法

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电工技术学报 2018年第24期33卷 5741-5750页

作者：尹忠刚白聪杜超刘静西安理工大学电气工程系西安710048 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

针对永磁同步直线电机(PMLSM)无差拍电流预测控制中因参数扰动与模型失配导致电流误差问题,提出基于内模干扰观测器(IMDO)的鲁棒电流预测控制来实现精确的电流环控制。首先,构建基于永磁同步直线电机数学模型的无差拍电流预测控制算法,... 详细信息

针对永磁同步直线电机(PMLSM)无差拍电流预测控制中因参数扰动与模型失配导致电流误差问题,提出基于内模干扰观测器(IMDO)的鲁棒电流预测控制来实现精确的电流环控制。首先,构建基于永磁同步直线电机数学模型的无差拍电流预测控制算法,得到了算法的稳定域,使控制算法在电机参数摄动范围内稳定;其次,将内模干扰观测器估计的系统扰动引入含参数扰动的电压方程,保证观测的状态变量不断逼近准确的系统状态变量,为传统无差拍电流预测控制算法提供实时扰动补偿,从而实现电流环的精确稳态无差控制。实验结果验证了本文提出的算法在参数扰动和模型失配时能够实现快速精确控制,明显提高了系统的鲁棒性能。

关键词：永磁同步直线电机无差拍电流预测控制内模干扰观测器在线扰动估计

采用抗差扩展卡尔曼滤波器的感应电机转速估计方法

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中国电机工程学报 2012年第18期32卷 152-159,190页

作者：尹忠刚赵昌钟彦儒李立冬李洁西安理工大学自动化学院陕西省西安市710048

扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman fileter,EKF)已广泛应用于无速度传感器矢量控制转速估计。尽管扩展卡尔曼滤波器具有较强的抗干扰能力,但是面对粗差时仍然会出现较大的抖动,影响系统的控制性能。提出了一种基于抗差扩展卡尔曼滤波... 详细信息

扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman fileter,EKF)已广泛应用于无速度传感器矢量控制转速估计。尽管扩展卡尔曼滤波器具有较强的抗干扰能力,但是面对粗差时仍然会出现较大的抖动,影响系统的控制性能。提出了一种基于抗差扩展卡尔曼滤波器的转速估计方法,分析了粗差对扩展卡尔曼滤波器估算精度的影响,探讨了在应用于感应电机转速估计时抗差EKF能否同样取得良好的估计精度,以及优于EKF的抗粗差性能。通过仿真与实验,对比了遇到较大外部干扰和估算误差干扰时抗差EKF与EKF的转速误差和磁链变化。仿真与实验结果表明,抗差EKF较EKF而言具有更好的抗粗差性能,可以使系统遇到干扰时更快收敛。

关键词：抗差扩展卡尔曼滤波器感应电机转速估计矢量控制

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采用免疫算法的感应电机内模控制策略

中国电机工程学报 2013年第24期33卷 97-105,15页

作者：尹忠刚牛剑博钟彦儒西安理工大学电气工程系陕西省西安市710048

内模控制(internal model control,IMC)因其结构简单、易于实现已得到广泛关注,但其控制性能与滤波器时间常数有直接关系,影响了其在高性能变频调速系统中的应用。该文提出了一种采用免疫算法的感应电机内模控制策略,以免疫应答系统为基... 详细信息

内模控制(internal model control,IMC)因其结构简单、易于实现已得到广泛关注,但其控制性能与滤波器时间常数有直接关系,影响了其在高性能变频调速系统中的应用。该文提出了一种采用免疫算法的感应电机内模控制策略,以免疫应答系统为基础,引入一种免疫算法,分析了该算法的实现方式。将该免疫算法植入到内模控制器中,实现对滤波时间常数的在线调整,克服了内模控制器因滤波时间常数固定带来的系统动态性能不佳的问题。仿真与实验结果验证了采用免疫算法的感应电机内模控制策略的有效性。

关键词：内模控制感应电机免疫算法矢量控制

基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制

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电工技术学报 2023年第22期38卷 6070-6081页

作者：张彦平尹忠刚苏明刘静西安理工大学电气工程学院西安710054 电力设备电气绝缘国家重点实验室(西安交通大学) 西安710049

常规的永磁同步电机全速域无位置传感器控制通过复合两种位置观测器实现全速域的转子位置估计,然而,在电机频繁宽频域调速工况下,两种位置观测器频繁地切换,易导致估计的位置和转速振荡,并且两种位置估计方法需要单独的设计和调谐,增加... 详细信息

常规的永磁同步电机全速域无位置传感器控制通过复合两种位置观测器实现全速域的转子位置估计,然而,在电机频繁宽频域调速工况下,两种位置观测器频繁地切换,易导致估计的位置和转速振荡,并且两种位置估计方法需要单独的设计和调谐,增加了系统整定难度和算法复杂度。为此,该文提出了一种基于共振扩张状态观测器的内置式永磁同步电机统一全速域无位置传感器控制方法。首先,通过共振扩张状态观测器估计基频反电动势和高频反电动势。然后,建立了统一全速域模型,通过统一全速域模型实现全速域的转子位置和转速估计。在零速和低速时,通过向d轴注入高频电压,增加统一全速域模型中转子位置信息的信噪比,从而可以准确估计零速和低速区的转子位置,消除了传统高频注入法中由滤波器和延迟引起的估计误差。当电机在中高速区运行时,统一全速域模型自动蜕变为基频模型法,不需要两种位置观测器切换控制。最后,在2.0 kW内置式永磁同步电机实验平台上验证了算法的有效性。

关键词：永磁同步电机无位置传感器控制共振扩张状态观测器统一全速域模型

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基于空间电压矢量的PWM整流器的研究

基于空间电压矢量的PWM整流器的研究

作者：尹忠刚西安理工大学

学位级别：硕士

随着现代电力电子技术的不断发展，人们日益意识到低功率因数整流系统造成的谐波污染和电网公害，因此提高功率因数成为整流系统的发展趋势。PWM整流器对电网不产生谐波污染，是一种真正意义上的绿色环保电力电子装置，也是解决谐波问... 详细信息

随着现代电力电子技术的不断发展，人们日益意识到低功率因数整流系统造成的谐波污染和电网公害，因此提高功率因数成为整流系统的发展趋势。PWM整流器对电网不产生谐波污染，是一种真正意义上的绿色环保电力电子装置，也是解决谐波问题的根本措施。通用变频器的二极管整流电路能量传输不可逆，当电机减速、制动时，一般采用能耗制动的方式来消除直流侧产生的泵升电压。但是，在实际使用中，能耗制动单元却有许多限制。利用PWM整流器可以将再生能量及时高效的回馈到电网里，既节能降耗，又解决泵升电压的问题，拓宽了通用变频器应用范围。本文详细分析了三相PWM整流器在输入三相交流平衡电压时的数学模型、工作原理，并且对其换流方式和八种工作模式展开了详细的讨论;研究了电感和电容参数设计方法;深入研究了基于空间电压矢量的定频PWM控制方法，设计了电压电流双闭环控制的控制器，并且设计了PI调节器参数自整定方法;采用两相调制方法，降低了开关损耗。以TMS320LF2407ADSP为内核搭建硬件电路，对PWM整流器及其控制方法进行了实验验证。实验结果验证了本文所设计的三相PWM整流器控制方案和变频器四象限运行控制方案的可行性，以及理论分析的正确性。此外，本文提出了一种新型的三相两桥臂三电平中性点箝位开关模式PWM整流电路拓扑，详细分析了其数学模型及工作模式，并对该PWM整流器的定频控制方法进行了深入研究。分别使用MATLAB软件和PSIM软件验证了该整流器及其控制方案的正确性。

关键词： PWM整流器四象限运行单位功率因数三电平

基于PWM整流器双PFC模型的电机能量回馈系统

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电力自动化设备 2010年第1期30卷 36-40页

作者：尹忠刚钟彦儒刘静西安理工大学自动化学院陕西西安710048

用PWM整流器取代通用变频器的二极管整流电路,采用双PWM整流器/逆变器,设计了电机能量回馈系统。通过分析PWM整流器的数学模型,提出了一种基于α-β静止参考坐标系的PWM整流器双功率因数校正变换器(PFC)定频控制策略。在两相静止坐标系... 详细信息

用PWM整流器取代通用变频器的二极管整流电路,采用双PWM整流器/逆变器,设计了电机能量回馈系统。通过分析PWM整流器的数学模型,提出了一种基于α-β静止参考坐标系的PWM整流器双功率因数校正变换器(PFC)定频控制策略。在两相静止坐标系中将PWM整流器等效为2个与传统单相PFC类似的电路结构,然后根据电压空间矢量调制理论,分析了开关信号由两相静止坐标系到三相静止坐标系变换的控制策略。实验结果表明,该系统不仅能够将电机机械能转化的电能有效地回馈到电网,而且能够有效抑制注入电网的谐波,实现网侧单位功率因数控制。

关键词： PWM整流器能量回馈空间矢量定频控制功率因数校正