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单相无刷直流电机无传感器控制系统

单相无刷直流电机无传感器控制系统

作者：周子馨浙江大学

学位级别：硕士

单相无刷直流电机减少了2/3的绕组线圈和电子元件,大幅度地降低了电机本体和控制电路的成本,因此在低成本、小功率的设备中受到越来越多的关注。为了去掉控制系统中的位置传感器从而进一步降低成本,以及优化相电流的波形从而提高电机效... 详细信息

单相无刷直流电机减少了2/3的绕组线圈和电子元件,大幅度地降低了电机本体和控制电路的成本,因此在低成本、小功率的设备中受到越来越多的关注。为了去掉控制系统中的位置传感器从而进一步降低成本,以及优化相电流的波形从而提高电机效率,本文围绕单相无刷直流电机的无传感器控制展开研究。首先,建立了具有锥形气隙的单相无刷直流电机本体结构的电机模型,根据虚位移法和偏微分法的方法,推导并求解了齿槽转矩和电磁转矩的离散化表达式,分析了单相无刷直流电机定位、起动过程中受到的转矩作用;建立了锥形气隙产生的反电动势的分段线性化模型,根据微分方程求解了开环PWM控制下的相电流表达式,分析了相电流畸变产生的原因;通过有限元分析、实验波形与解析分析结果的对比,验证了所提出的数学模型的正确性。其次,基于开环PWM控制下相电流存在畸变和尖峰的特征,提出了基于电流尖峰检测的换相位置估测方法,利用建立的相电流模型求解了不同的电机运行状态时电流畸变及检测参数的变化,提出了转子初始位置判断的方法。然后,根据傅里叶级数的求解,得到了反电动势和转子磁链的正弦表达式,设计了一阶惯性滤波器实现了对转子磁链的观测;通过双park变换、低通滤波器及负反馈的方法解耦了交直流分量,分离出观测转子位置误差分量并构成单相锁相环,实现了转子位置的观测;基于转子磁链幅值固定不变的假设,简化了双park变换及滤波器的计算,提出了简化的单相锁相环;基于相位超前控制的方法,利用反电动势波形作为端电压波形,并通过检测反电动势过零点处相电流的极性进行超前换相角的调节,实现了自适应的相电流整形控制。最后,搭建了单相无刷直流电机无传感器控制系统的实验平台,对本文提出的无传感器控制方法、相电流整形控制方法进行了实验验证。

关键词：单相无刷直流电机无传感器控制 park变换换相角

基于频谱搬移的无锁相环型电压暂降检测方法研究

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供用电 2021年第10期38卷 41-50,56页

作者：马明赵月杭易皓广东电网有限责任公司电力科学研究院广东广州510080 西安交通大学电气工程学院陕西西安710049

电压暂降作为影响最大的电能质量问题之一,严重威胁着现代制造、公共服务等产业的正常运转。电压暂降事件的快速准确检测是暂降治理的重要环节。传统的基于单同步坐标系锁相环与瞬时d-q分解的电压暂降检测算法,无法对包含负序、谐波分... 详细信息

电压暂降作为影响最大的电能质量问题之一,严重威胁着现代制造、公共服务等产业的正常运转。电压暂降事件的快速准确检测是暂降治理的重要环节。传统的基于单同步坐标系锁相环与瞬时d-q分解的电压暂降检测算法,无法对包含负序、谐波分量的电网电压进行准确、快速检测。提出并详细研究以估算参考相位park坐标变换为基础的电压频谱搬移过程,并借助离散滑动平均滤波对电网电压进行有效分量的提取,以此实现无锁相环下含负序与谐波分量的电压暂降快速准确检测。该方法结构简单、适应性强、节省芯片算力,避免了暂降瞬间锁相环动态过程造成的检测延时,也可实现电压特定次谐波分量的快速提取。基于仿真平台PLECS的仿真结果与RT Box的硬件在环实验,验证了所提算法的有效性、快速性和简洁性。以广东某电子工业园电压暂降防治为背景的10 kV快速切换开关装置从工程上验证了本算法的可靠性。

关键词：电压暂降检测锁相环 park变换频谱搬移滑动平均滤波

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电机中ABC到dq0坐标变换的梳理与辨析

微特电机 2021年第4期49卷 1-8,13页

作者：付兴贺陈锐东南大学电气工程学院南京210096

针对电机中ABC到dq0坐标变换定义及使用混乱的问题,阐述了Clarke变换和park变换的初始定义,梳理了两种变换的历史演变,澄清了两种变换的本质内涵。利用数学方法,推导并给出了等幅值和等功率的Clarke变换矩阵(ABC/αβ0)、两相静止到两... 详细信息

针对电机中ABC到dq0坐标变换定义及使用混乱的问题,阐述了Clarke变换和park变换的初始定义,梳理了两种变换的历史演变,澄清了两种变换的本质内涵。利用数学方法,推导并给出了等幅值和等功率的Clarke变换矩阵(ABC/αβ0)、两相静止到两相旋转坐标系的变换矩阵(αβ0/dq0),以及park变换矩阵(ABC/dq0),分析了各种矩阵之间的联系、区别及使用条件。列举了一些对Clarke变换和park变换理解不深刻、阐述不严谨的典型情况,并对目前不同文献对于park变换定义不统一的问题进行了探讨。以永磁同步电机调速系统为例,建立不同坐标变换的仿真模型并进行仿真分析与验证,指出混淆坐标变换矩阵的典型特征及对系统仿真结果的影响,给出纠正措施与应对策略。

关键词：坐标变换 Clarke变换 park变换永磁同步电机

三相四线制并联有源滤波器指令电流提取及仿真研究

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电气技术 2006年第12期7卷 18-21页

作者：朱代祥合肥工业大学电气工程学院合肥230009

本文介绍了park变换在三相四线制并联有源电力滤波器中的应用。从理论上对指令电流的提取进行了分析,并对其作了仿真研究,验证了其正确性。

关键词： park变换并联有源电力滤波器指令电流仿真

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PMSM矢量控制研究

工业控制计算机 2020年第6期33卷 155-156页

作者：胡长岭王东平西安石油大学电子工程学院陕西西安710065

研究永磁同步电机的动态性能与稳态性能一直是一个热点问题,结合永磁同步电机的数学模型和相关参考文献,利用数学描述方法将永磁同步电机的定子电流及其电压等静态矢量转换成两相旋转坐标系上相应的旋转矢量,利用永磁同步电机id=0时的... 详细信息

研究永磁同步电机的动态性能与稳态性能一直是一个热点问题,结合永磁同步电机的数学模型和相关参考文献,利用数学描述方法将永磁同步电机的定子电流及其电压等静态矢量转换成两相旋转坐标系上相应的旋转矢量,利用永磁同步电机id=0时的矢量控制管理策略对永磁同步电动机的结构问题进行了研究分析,在MATLAB/SIMULINK环境下建立了基于SVPWM的PMSM的仿真模型。

关键词： SVPWM MATLAB/SIMULINK Clark变换 park变换

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基于磁场定向控制的无刷电机控制器

电动自行车 2012年第5期 22-24页

作者：华东无锡矽成微电子有限公司

介绍一种应用于电动车无刷电机控制的正弦波控制器,采用磁场定向控制(FOC)技术,与传统的无刷方波控制相比,减少了由于换向引起的转矩脉动,电机运行噪声低,提供出色的转矩动态特性。

关键词：无刷电机控制器磁场定向控制电流重构角度细分 Clarke变换 park变换

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一种简单便捷的动态电压扰动检测方法

电气技术 2007年第9期8卷 32-35,39页

作者：李长伟赵剑锋东南大学电气工程学院南京210096

介绍了一种基于park变换的简单便捷的动态电压扰动检测方法,并把它扩展到单相电路系统,该方法可以有效地检测出诸如电压骤升、暂降、不对称、闪变、波动、谐波以及瞬时中断等电压扰动的补偿值。由于没有使用低通滤波器,该方法具有很好... 详细信息

介绍了一种基于park变换的简单便捷的动态电压扰动检测方法,并把它扩展到单相电路系统,该方法可以有效地检测出诸如电压骤升、暂降、不对称、闪变、波动、谐波以及瞬时中断等电压扰动的补偿值。由于没有使用低通滤波器,该方法具有很好的实时性,同时,该方法具有物理意义明确,易于用程序实现,易在工程上实现等优点。仿真结果验证了该方法的有效性。

关键词： park变换动态电压扰动仿真动态电压恢复器

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电梯交流电机定子线圈匝间短路故障诊断方法

物联网技术 2019年第4期9卷 21-24页

作者：王双龙戴国洪江苏理工学院江苏常州213000 常州大学江苏常州213000

文中提出了针对电梯交流电机定子线圈匝间短路故障检测的方法。首先,建立定子线圈匝间短路的数学模型;其次,利用Matlab仿真得到定子线圈匝间短路三相电流park矢量轨迹图;最后,对park矢量轨迹图像进行故障分析,即利用图像处理软件Halcon... 详细信息

文中提出了针对电梯交流电机定子线圈匝间短路故障检测的方法。首先,建立定子线圈匝间短路的数学模型;其次,利用Matlab仿真得到定子线圈匝间短路三相电流park矢量轨迹图;最后,对park矢量轨迹图像进行故障分析,即利用图像处理软件Halcon对轨迹图进行处理求出椭圆的离心率。研究表明:当定子线圈正常时,其park矢量轨迹图为整圆,离心率趋近于0;当定子线圈发生匝间短路时,其park矢量轨迹图为椭圆,并且随着匝间短路故障的严重程度加深,椭圆的离心率趋近于1。

关键词：定子线圈匝间短路 park变换离心率 Matlab Halcon

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基于模糊自适应的新型单相锁相环研究

电气应用 2016年第14期35卷 43-47页

作者：应戍狄陈晓英陈海军辽宁工业大学电气工程学院

为提高逆变器对电网电压频率及相位的精准跟踪和锁定,解决常规单相并网逆变器内部锁相环因自身锁相自由度不足引起锁相误差的问题,深入分析研究了同步旋转坐标变换锁相环原理,提出了一种考虑频率自适应的基于改进型park变换的单相并网... 详细信息

为提高逆变器对电网电压频率及相位的精准跟踪和锁定,解决常规单相并网逆变器内部锁相环因自身锁相自由度不足引起锁相误差的问题,深入分析研究了同步旋转坐标变换锁相环原理,提出了一种考虑频率自适应的基于改进型park变换的单相并网逆变器锁相环。通过仿真实验验证可知,应用此方法的单相并网逆变器在电网电压跌落、谐波注入等非理想电网电压情况下,仍具有稳态误差小、准确度高地跟踪、锁定电网电压频率及相位的优势。

关键词：锁相环模糊自适应单相电网电压跌落并网逆变器旋转坐标变换 park变换电压频率