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一种开关频率可控的有限集模型预测控制

电工技术学报 2022年第16期37卷 4134-4142页

作者：陈卓易屈稳太邱建琪浙大宁波理工学院信息科学与工程学院宁波315100 浙江大学电气工程学院杭州310027

有限集模型预测控制(FCS-MPC)在逆变器控制中具有简单直观、响应快速、易于多目标优化等优点,但无调制器的特点造成逆变器开关频率随工作点、系统参数等多种因素变化。为保留FCS-MPC优点的同时解决开关频率不固定的问题,该文提出一种基... 详细信息

有限集模型预测控制(FCS-MPC)在逆变器控制中具有简单直观、响应快速、易于多目标优化等优点,但无调制器的特点造成逆变器开关频率随工作点、系统参数等多种因素变化。为保留FCS-MPC优点的同时解决开关频率不固定的问题,该文提出一种基于自适应代价函数的开关频率控制方法,通过检测开关频率与参考频率的误差,自动调节开关代价权重系数,实现开关频率对参考值的跟随。通过三相永磁同步电机逆变器驱动实验结果表明,所提出方法可以在全工作范围跟踪参考频率,对系统参数变化具有一定的鲁棒性,同时保留了FCS-MPC的优点。

关键词：有限集模型预测控制开关频率控制代价函数电流控制

永磁辅助式同步磁阻电机自寻优控制及参数辨识

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电机与控制学报 2022年第6期26卷 1-8页

作者：邱建琪曾汉史涔溦浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

针对永磁辅助式同步磁阻电机的电感参数会随着电流变化发生明显改变,由此造成采用原有永磁同步电机所用的最大转矩电流比控制策略和高性能控制方法难以达到预期效果的问题,提出将电感偏导项加入自寻优控制中以解决普通自寻优控制中不能... 详细信息

针对永磁辅助式同步磁阻电机的电感参数会随着电流变化发生明显改变,由此造成采用原有永磁同步电机所用的最大转矩电流比控制策略和高性能控制方法难以达到预期效果的问题,提出将电感偏导项加入自寻优控制中以解决普通自寻优控制中不能预测下一时刻电感从而导致电机失控的问题,并分析其产生原理,利用模型参考自适应法来构建满秩参数辨识系统,将辨识结果代入改进自寻优控制策略与模型预测电流控制中,从而确保了高性能控制方法能够发挥应有的效果。针对电机的不同运行工况进行了仿真和实验验证,实验结果证明加入电感偏导项能够克服原有自寻优控制和参数辨识同时使用产生的失控问题。相较于固定参数,利用改进自寻优控制与参数辨识控制的电机电流幅值、电流幅值误差和波动都有了改善。

关键词：永磁辅助式同步磁阻电机自寻优控制参数辨识模型参考自适应电感偏导项模型预测电流控制

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永磁同步电机新型有限集模型预测速度控制

电机与控制学报 2023年第4期27卷 1-9页

作者：邱建琪毛意涵陈卓易史涔溦浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 浙大宁波理工学院信息科学与工程学院浙江宁波315100

为了保证传统有限集模型预测速度控制中速度采样频率和控制周期一致,使用预测-校正方法进行反馈速度的测量,并结合卡尔曼滤波器进行负载观测,根据控制周期合理安排速度和负载观测的时序。针对传统有限集模型预测速度控制的稳态误差和较... 详细信息

为了保证传统有限集模型预测速度控制中速度采样频率和控制周期一致,使用预测-校正方法进行反馈速度的测量,并结合卡尔曼滤波器进行负载观测,根据控制周期合理安排速度和负载观测的时序。针对传统有限集模型预测速度控制的稳态误差和较大转矩脉动问题,提出一种比例-积分-微分型代价函数,其中积分项用于消除稳态误差,微分项用于抑制转矩脉动。仿真和实验结果表明,所提出的新型有限集模型预测速度控制方法和传统有限集模型预测速度控制方法相比,在稳态时具有更小的稳态误差和转矩脉动,相电流总谐波失真(THD)从65.35%减小到了21.54%;和传统有限集模型预测电流控制方法相比,在起动、加减速和负载突变时的响应速度均加快了0.2~0.5 s,具有更快的动态响应。

关键词：有限集模型预测速度控制预测-校正测速法负载转矩卡尔曼滤波观测器比例-积分-微分型代价函数稳态误差消除转矩脉动抑制永磁同步电机

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改进虚拟信号注入永磁同步电机MTPA控制

电机与控制学报 2022年第9期26卷 1-8页

作者：邱建琪宋攀陈卓易史涔溦浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 浙大宁波理工学院信息科学与工程学院浙江宁波315100

虚拟信号注入最大转矩电流比(MTPA)控制能够自寻优到电机MTPA工作点,相比于传统的公式法受到电机参数变化的影响较小。但传统的虚拟信号注入控制策略需要经过复杂的坐标变换过程,从d-q坐标系转到极坐标系,再由极坐标系转回d-q坐标系进... 详细信息

虚拟信号注入最大转矩电流比(MTPA)控制能够自寻优到电机MTPA工作点,相比于传统的公式法受到电机参数变化的影响较小。但传统的虚拟信号注入控制策略需要经过复杂的坐标变换过程,从d-q坐标系转到极坐标系,再由极坐标系转回d-q坐标系进行解算,运算量较大。本文提出一种新的虚拟信号注入方法,可以避免原虚拟信号注入方法所需的复杂的坐标变换过程,简化了运算过程。并且新的虚拟信号注入方法可以避免原虚拟信号注入方法因忽略电磁转矩泰勒展开的高阶偏导项而引入的误差。在不同工况下对电机进行了仿真和实验,验证了所提虚拟信号注入MTPA控制策略的动静态性能。实验结果表明所提方法不影响控制精度,同时可以显著减少程序运算量,具有更好的实用价值。

关键词：永磁同步电机矢量控制最大转矩电流比控制自寻优虚拟信号注入

基于简化控制集的双三相永磁同步电机模型预测磁链控制

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电机与控制学报 2023年第3期27卷 1-9页

作者：史涔溦王喆陈卓易邱建琪浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 浙大宁波理工学院信息科学与工程学院浙江宁波315100

针对双三相永磁同步电机传统模型预测转矩控制计算量较大和权重系数整定过程繁琐的问题,提出一种基于简化电压矢量控制集的模型预测磁链控制算法。首先,将对电磁转矩和定子磁链幅值的控制转化为对定子磁链矢量的控制,消除代价函数中定... 详细信息

针对双三相永磁同步电机传统模型预测转矩控制计算量较大和权重系数整定过程繁琐的问题,提出一种基于简化电压矢量控制集的模型预测磁链控制算法。首先,将对电磁转矩和定子磁链幅值的控制转化为对定子磁链矢量的控制,消除代价函数中定子磁链幅值误差项的权重系数;然后,采用虚拟电压矢量作为控制集,抑制谐波电流,消除代价函数中的谐波磁链误差项;最后,通过判断定子磁链矢量误差的位置简化电压矢量控制集,将每个控制周期待评估的有效电压矢量由12个减少到5个,降低整个算法的计算量。实验结果表明,所提算法能够减小电磁转矩脉动,抑制谐波电流,而且在保持良好的控制性能的同时,可以显著地减少计算时间,具有更好的工程实用价值。

关键词：双三相永磁同步电机模型预测磁链控制权重系数谐波电流抑制简化计算

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永磁同步电机模糊代价函数预测转矩控制

电机与控制学报 2022年第1期26卷 1-8页

作者：史涔溦马红如陈卓易邱建琪浙江大学电气工程学院浙江杭州310027 浙大宁波理工学院信息科学与工程学院浙江宁波315100

针对永磁同步电机有限集直接转矩模型预测代价函数中权重系数不易设计的问题,提出了模糊控制调节权重系数的新方法。传统代价函数中权重系数为固定数值时,根据电机的磁链、转矩和d-q轴电流的特点,得到电机磁链与i_(d)、转矩与i_(q)变化... 详细信息

针对永磁同步电机有限集直接转矩模型预测代价函数中权重系数不易设计的问题,提出了模糊控制调节权重系数的新方法。传统代价函数中权重系数为固定数值时,根据电机的磁链、转矩和d-q轴电流的特点,得到电机磁链与i_(d)、转矩与i_(q)变化的相关性。结合模糊控制理论,给出了转矩预测中转矩和磁链作为控制目标时,权重系数的设计规则。通过定子的d-q轴电流作为模糊控制的输入量调整权重系数,省去了实验逐步调试权重因子的过程。仿真和实验结果表明,与采用常规代价函数和无权重系数的代价函数相比,模糊调节权重系数的代价函数有效地抑制了转矩和磁链脉动,综合稳态误差更小,实现了两个控制目标的合理权衡。

关键词：永磁同步电机直接转矩权重系数代价函数模糊控制权重因子控制目标模糊调节

新型半导体换流低速磁阻电动机的基本原理及数学模型

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中国电机工程学报 2003年第6期23卷 143-148页

作者：史涔溦邱建琪林瑞光浙江大学电气工程学院浙江杭州310027

该文提出了一种新型结构原理的低速大力矩电动机-半导体换流低速磁阻电动机(SCLRM),该种电机无需任何减速机构,仅由6只二极管构成变流器与传统磁阻型低速同步电动机相结合,既保留了传统磁阻型低速电机结构工艺简单的优点,又克服了传统... 详细信息

该文提出了一种新型结构原理的低速大力矩电动机-半导体换流低速磁阻电动机(SCLRM),该种电机无需任何减速机构,仅由6只二极管构成变流器与传统磁阻型低速同步电动机相结合,既保留了传统磁阻型低速电机结构工艺简单的优点,又克服了传统磁阻型低速电机难以输出大转矩的局限,为直接驱动的低速大力矩电动机的研究开辟了一条新的途径。该文在介绍了SCLRM的基本结构和三相交流电源下的自激换流工作原理的基础上,建立了SCLRM在多相坐标系和复变量坐标系下的数学模型,提出了SCLRM的线性磁网络模型并推导出了绕组电感参数及电磁转矩的计算公式,并详细分析了SCLRM电磁转矩产生的物理本质,仿真结果与实验结果相吻合。

关键词：低速磁阻电动机半导体换流工作原理数学模型逆变器

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永磁同步电机位置伺服系统改进自抗扰控制

电机与控制学报 2019年第11期23卷 42-50页

作者：邱建琪留若宸浙江大学电气工程学院

为使分布式永磁同步电机伺服系统能够在长控制周期、长延时的应用场景中获得良好的位置伺服效果,提出了一种改进的自抗扰控制算法(ADRC)。针对经典ADRC参数众多、物理意义不明确的问题,结合电机控制模型进行分析,得到了一套工程上可行... 详细信息

为使分布式永磁同步电机伺服系统能够在长控制周期、长延时的应用场景中获得良好的位置伺服效果,提出了一种改进的自抗扰控制算法(ADRC)。针对经典ADRC参数众多、物理意义不明确的问题,结合电机控制模型进行分析,得到了一套工程上可行的参数整定方法。同时,基于电机控制系统的特点,对经典ADRC中的扩张观测器进行改进,提高了观测收敛的效率。仿真和实验结果表明,相比传统方法,本文提出的改进的自抗扰控制器具有更强的鲁棒性、更好的动态性能。

关键词：自抗扰控制永磁同步电机参数整定改进扩张观测器时滞系统

PWM＿ON＿PWM调制方式的无刷直流电机转子位置检测方法

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电机与控制学报 2019年第3期23卷 1-8页

作者：林楠邱建琪史涔溦浙江大学电气工程学院杭州310012

针对无刷直流电机(BLDCM)转子位置检测问题,提出一种基于PWM_ON_PWM调制方式的无位置传感器控制方法。该方法直接从三相端电压经过运放电路处理的合成电压中提取反电动势(BEMF)信号,避免了传统方法低通滤波电路带来的相移问题。结合已... 详细信息

针对无刷直流电机(BLDCM)转子位置检测问题,提出一种基于PWM_ON_PWM调制方式的无位置传感器控制方法。该方法直接从三相端电压经过运放电路处理的合成电压中提取反电动势(BEMF)信号,避免了传统方法低通滤波电路带来的相移问题。结合已有的从线电压差值中提取反电动势信号检测转子位置方法的特点,通过不同转速区间两种方法的切换,实现了从低速区到中高速区宽转速范围的电机转子位置稳定检测,同时避免了线电压差值检测法在高速区因检测信号幅值过大带来的问题。仿真和实验结果验证了该方法可以在较宽速度范围实现位置检测,没有传统低通滤波电路带来的相移问题,而且具备了PWM_ON_PWM调制方式消除非导通相续流、开关损耗小等优点。

关键词：无刷直流电机无位置传感器 PWM_ON_PWM调制反电动势转子位置检测