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基于坐标轴变换的九相永磁同步电机无位置传感器缺相容错控制

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中国电机工程学报 2024年第5期44卷 2027-2036,I0031页

作者：刘晓明郑晓钦张旭东王海峰金石吴新振青岛大学电气工程学院山东省青岛市266071 青岛大学自动化学院山东省青岛市266071 特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 辽宁省沈阳市110870

多相永磁同步电机发生缺相故障后,电流畸变与内部参数变化对系统造成的干扰是无法预料的,这给无位置传感器驱动系统的稳定运行带来了极大挑战。为了实现电机无位置传感器控制下缺相故障在线切换容错运行,该文提出一种基于坐标轴变换的... 详细信息

多相永磁同步电机发生缺相故障后,电流畸变与内部参数变化对系统造成的干扰是无法预料的,这给无位置传感器驱动系统的稳定运行带来了极大挑战。为了实现电机无位置传感器控制下缺相故障在线切换容错运行,该文提出一种基于坐标轴变换的多相永磁同步电机无位置传感器缺相容错控制策略。首先,通过坐标轴变换建立故障后多相永磁同步电机的降阶解耦模型,并重构电机容错运行输出转矩最大时的容错电流。该建模方法适用于多相永磁同步电机任意缺相故障,且得到的数学模型与电流参考值不随故障相位置而变化。在此基础上,基于坐标轴变换的降阶解耦模型构建修正滑模观测器,有效提高无位置传感器缺相容错控制系统的转子位置估算精度。最后,通过一台9 kW九相永磁同步电机缺相容错试验,验证所提控制策略的有效性。

关键词：多相永磁同步电机无位置传感器坐标轴变换容错控制

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永磁同步电机交直轴电流解耦控制方法综述

中国电机工程学报 2024年第1期44卷 314-331,I0026页

作者：付兴贺顾胜东熊嘉鑫东南大学电气工程学院江苏省南京市210096

该文归纳整理永磁同步电机交直轴电流解耦控制方法,分析各种解耦方法的思想来源、脉络体系和演变过程,论证不同解耦方法的解耦本质和内在联系。从整体和局部视角出发,建立解耦问题的思维架构,概括出对角化解耦、抗干扰解耦和逆系统解耦... 详细信息

该文归纳整理永磁同步电机交直轴电流解耦控制方法,分析各种解耦方法的思想来源、脉络体系和演变过程,论证不同解耦方法的解耦本质和内在联系。从整体和局部视角出发,建立解耦问题的思维架构,概括出对角化解耦、抗干扰解耦和逆系统解耦3类方法。3类方法依次体现出模型依赖性降低、鲁棒性增强、算法复杂度提高的趋势,呈现出从“模型论”向“控制论”过渡的技术发展路线。讨论参数不确定条件下各种解耦控制方法的鲁棒性,指出将解耦方法与先进控制算法、扰动观测技术、系统辨识方法以及人工智能方法相结合,并充分利用已知的模型信息,有利于提升交直轴电流解耦效果,增强系统鲁棒性,减弱单一观测器、控制器、滤波器等的设计难度与参数整定要求,有助于实现系统全局最优。最后,对永磁同步电机交直轴电流解耦问题的关键技术、应用与发展做出展望。

关键词：永磁同步电机电流解耦鲁棒性观测器传递函数

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基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略

中国电机工程学报 2024年第11期44卷 4501-4512,I0028页

作者：任萍朱景伟赵燕刘银萍荆哲张书宽大连海事大学船舶电气工程学院辽宁省大连市116026 特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 辽宁省沈阳市110870

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)传统滑模控制方法响应速度慢、抖振大且鲁棒性差的问题,该文提出一种基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略。首先,设计全局积分滑模速度控制器(global integral sliding model speed... 详细信息

针对开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)传统滑模控制方法响应速度慢、抖振大且鲁棒性差的问题,该文提出一种基于双滑模控制器的开关磁阻电机调速策略。首先,设计全局积分滑模速度控制器(global integral sliding model speed controller,GISMSC),消除系统到达滑模面的过程,提高响应速度和鲁棒性,并通过改进趋近律来减小滑模抖振;其次,设计扰动滑模观测器(disturbance sliding mode observer,DSMO),对负载和未知扰动进行观测,并前馈补偿至全局积分滑模速度控制器中,进而复合构成双滑模速度控制器,并将其作为速度外环与模型预测控制(model predictive control,MPC)相结合,减小转矩脉动的同时提升其调速性能;最后,仿真和实验考虑到转速和负载突变以及电机参数失配等情况,结果表明,所提方法不仅提高了系统调速性能,减小了转矩脉动,而且克服了电机内部参数变化和外部扰动的影响,使系统具备更强鲁棒性。

关键词：开关磁阻电机全局积分滑模速度控制器扰动滑模观测器模型预测控制

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潜液式LNG泵用低温永磁同步电机研究现状综述

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电工技术学报 2024年

作者：张书宽王发琛曲荣海朱景伟刘光伟大连海事大学船舶电气工程学院特种电机与高压电器教育部重点实验室(沈阳工业大学) 华中科技大学电气与电子工程学院

低温永磁同步电机具有高效率、高功率密度和运行稳定的优点，正在逐步替代低温感应电机，成为液化天然气泵用低温电机的发展趋势，但仍有一些关键技术问题有待解决。该文首先详细阐述了低温环境下永磁同步电机关键材料的电磁特性和机械... 详细信息

低温永磁同步电机具有高效率、高功率密度和运行稳定的优点，正在逐步替代低温感应电机，成为液化天然气泵用低温电机的发展趋势，但仍有一些关键技术问题有待解决。该文首先详细阐述了低温环境下永磁同步电机关键材料的电磁特性和机械特性变化规律，明确了不同材料的选取原则。在此基础上，重点总结了低温永磁同步电机的设计方法、拓扑结构、多物理场耦合分析及控制策略等关键技术。然后，介绍了现有低温电机的制造工艺与测试方法，指出当前低温电机测试所面临的挑战和不足。最后，探讨了低温永磁同步电机领域亟待解决的关键技术问题，并对低温永磁同步电机的研究方向和发展趋势进行展望。

关键词：低温永磁同步电机低温材料特性设计方法控制策略低温测试

基于FSC和TCSC混合复用的交直流混联线路潜供电弧特性

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科学技术与工程 2024年第22期24卷 9437-9444页

作者：刘洋何柏娜吴硕孟凡涛林莘代维汉尉元龙王硕张东进山东理工大学电气与电子工程学院淄博255049 沈阳工业大学特种电机与高压电器教育部重点实验室沈阳110870

为提高系统运行稳定性,高补偿度串补装置广泛投入使用,但线路故障后潜供电流存在高幅值的低频分量,潜供电弧难以自熄。针对此问题,基于交直流混联输电线路,研究了不同布置方式下串补度对潜供电流与恢复电压幅值影响,提出了一种固定串补(... 详细信息

为提高系统运行稳定性,高补偿度串补装置广泛投入使用,但线路故障后潜供电流存在高幅值的低频分量,潜供电弧难以自熄。针对此问题,基于交直流混联输电线路,研究了不同布置方式下串补度对潜供电流与恢复电压幅值影响,提出了一种固定串补(fixed series compensation,FSC)和可控串补(thyristor controlled series compensation,TCSC)混合复用抑制潜供电弧的方法。此外,为满足线路对高补偿度的需求,设计FSC和TCSC混合复用串补度最佳配置方案。结果表明,交直流混联线路采用串补度40%的双平台分散布置方式,潜供电流与恢复电压幅值达到最小,燃弧时间最短。高补偿度串补线路TCSC采用串补度10%、20%的配置方案更利于熄弧,提高重合闸成功率。

关键词：交直流混联输电线路 FSC和TCSC混合复用潜供电弧串补度配置方案设计

基于扩展滑模扰动观测器的永磁直线同步电机定结构滑模位置跟踪控制

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电工技术学报 2022年第10期37卷 2503-2512页

作者：武志涛李帅程万胜辽宁科技大学电子与信息工程学院鞍山114051

由于永磁直线同步电机位置伺服系统易受参数扰动、外部干扰和端部效应的影响,该文提出一种定结构滑模控制器与扩展滑模扰动观测器相结合的复合式滑模位置控制方法。定结构滑模控制器通过加入限制条件,保证了系统状态都位于滑模面的同一... 详细信息

由于永磁直线同步电机位置伺服系统易受参数扰动、外部干扰和端部效应的影响,该文提出一种定结构滑模控制器与扩展滑模扰动观测器相结合的复合式滑模位置控制方法。定结构滑模控制器通过加入限制条件,保证了系统状态都位于滑模面的同一侧,削弱了传统变结构滑模控制器由切换控制产生的抖振现象,提高了滑模滑动运动的品质。扩展滑模扰动观测器可以对定结构滑模控制器中无法精确测量的系统扰动项进行观测并补偿,从而消除了系统扰动项对定结构滑模控制器的影响。最后通过实验验证了该复合式滑模控制方法的有效性。实验结果表明,相比于传统的滑模控制,该复合式滑模控制方法可以实现更高的位置跟踪精度,不仅削弱了抖振现象,而且增强了位置跟踪系统的鲁棒性能。

关键词：永磁直线同步电机扰动观测器定结构滑模控制器抖振鲁棒性

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永磁直线同步电机的双闭环鲁棒补偿控制

电机与控制学报 2022年第3期26卷 101-108页

作者：武志涛杨兆宁辽宁科技大学电子与信息工程学院辽宁鞍山114051

针对永磁直线同步电机的控制系统易受参数变化、传输延迟及外部扰动影响的问题,提出一种鲁棒补偿控制器和时间延迟补偿器相结合的控制方案用于电流环和速度环的双闭环控制。鲁棒补偿控制器由一阶参考模型的逆函数、一个输入项和一个积... 详细信息

针对永磁直线同步电机的控制系统易受参数变化、传输延迟及外部扰动影响的问题,提出一种鲁棒补偿控制器和时间延迟补偿器相结合的控制方案用于电流环和速度环的双闭环控制。鲁棒补偿控制器由一阶参考模型的逆函数、一个输入项和一个积分项组成。系统延迟补偿器采用逆系统延迟模型来补偿系统传输延迟效应。该复合控制方案可以减少由于参考模型与未知实际系统模型不同而引起的建模不确定性,并可以抑制dq轴耦合效应、摩擦力、传输延迟等因素引起的扰动。该控制方案结构简单,系统稳态时的输出等于输入,无需结合其它控制算法。最后,仿真和实验结果验证了该方案可以有效地抑制负载及外部扰动对速度控制系统的影响,使系统具有良好的稳定性和鲁棒性。

关键词：永磁直线同步电机级联控制双闭环鲁棒控制传输延迟

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基于线型腔光纤激光器的变压器局部放电长距离检测技术

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中国电机工程学报 2023年第15期43卷 6145-6154页

作者：谯继贤张伟超邵启兵赵洪工程电介质及其应用技术教育部重点实验室(哈尔滨理工大学) 黑龙江省哈尔滨市150080

用于电力设备局部放电检测的传统光纤声波传感器,因受灵敏度、介质相融性、难以与解调系统空间分离等因素影响尚未广泛应用。线型腔光纤激光器(linear cavity fiber laser,LCFL)因具有超窄出射线宽而对高频应变具有极高的检测灵敏度,且... 详细信息

用于电力设备局部放电检测的传统光纤声波传感器,因受灵敏度、介质相融性、难以与解调系统空间分离等因素影响尚未广泛应用。线型腔光纤激光器(linear cavity fiber laser,LCFL)因具有超窄出射线宽而对高频应变具有极高的检测灵敏度,且其体积微小,敏感单元与解调系统相互独立,可有效解决传统光纤声波传感器所面临的上述问题。该文提出并研制基于线型腔光纤激光器技术的局部放电声波检测系统。为解决LCFL光源本征特性在局部放电长距离检测应用中引入的外部光反馈噪声问题,利用半导体激光器外部光反馈理论确定光隔离器的安装位置,使LCFL工作于外部光反馈系数A区(0~200.6m)对系统进行优化,将系统长距离条件下的平均噪声幅值降低了87.49%。在80kVA油浸式变压器绕组长距离传导光纤局部放电检测平台开展实验,结果表明:所研究的LCFL局部放电检测系统在最大超声衰减情况下可有效应用于局部放电长距离检测。在相同超声激励源下,LCFL系统平均最大响应幅值比压电陶瓷传感器(piezoelectric transducer,PZT)高1354%,且稳定性优于PZT。

关键词：线型腔光纤激光器局部放电外部光反馈油浸式变压器

基于直接判据提取方式的直轴电流补偿型IPMSM最大转矩电流比控制算法

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电工技术学报 2023年第19期38卷 5194-5206页

作者：付兴贺陈锐殷凯轩江政龙东南大学电气工程学院南京210096 西安交通大学电气工程学院西安710049

为实现内嵌式永磁同步电机(IPMSM)高性能运行,该文提出一种最大转矩电流比(MTPA)决策与控制算法,旨在简化控制结构、加快系统动态响应、增强系统鲁棒性。该算法根据dq轴电流直接计算电磁转矩的微分项,并以此作为MTPA状态的决策判据。根... 详细信息

为实现内嵌式永磁同步电机(IPMSM)高性能运行,该文提出一种最大转矩电流比(MTPA)决策与控制算法,旨在简化控制结构、加快系统动态响应、增强系统鲁棒性。该算法根据dq轴电流直接计算电磁转矩的微分项,并以此作为MTPA状态的决策判据。根据判据值对d轴电流参考值进行补偿,实现对MTPA状态的在线追踪。所提算法无需实际或虚拟信号注入和解算环节,系统动态性能得以提高。d轴电流补偿控制解决了算法收敛速度对负载条件较敏感的问题,提升了控制系统的鲁棒性。理论分析、仿真计算和实验结果验证了该方法的有效性和优越性,与虚拟信号注入法相比,所提出的算法在不同负载下对MTPA状态的收敛时间降低为原来的1/5~1/2。

关键词：内嵌式永磁同步电机最大转矩电流比判据计算直轴电流补偿