亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于龍伯格觀測器的變頻一體機諧波電流抑制控制

        2020-04-28 02:57:52張利軍崔曉光
        微特電機 2020年4期
        關鍵詞:磁鏈線電壓觀測器

        張利軍,崔曉光,胡 冰,李 剛

        (中車青島四方車輛研究所有限公司,青島 266031)

        0 引 言

        變頻一體機[1]將變頻器與電動機一體化結合,可大大提升工作效率和降低生產(chǎn)成本,減少變頻器與電機之間電纜的投入,同時可實現(xiàn)節(jié)能20%以上,在煤礦開采等領域具有巨大的市場價值。

        在變頻一體機用感應電機的無速度傳感器矢量控制[2]中,磁鏈和轉速的觀測至關重要?;陔妷耗P蚚3]的開環(huán)觀測方法具有簡單、參數(shù)依懶性小、高速性能好的優(yōu)點,但易受到積分飽和、直流偏置以及隨機干擾和測量噪聲等因素的影響。模型參數(shù)自適應觀測方法[4]引入轉速估算的閉環(huán)反饋環(huán)節(jié),提高了系統(tǒng)魯棒性。其中滑模觀測器[5-6]在保持滑模結構優(yōu)勢的同時有效地消除了系統(tǒng)抖動;擴展卡爾曼濾波器方法[7-8]中噪聲矩陣的準確設計較復雜,增加了實時控制的微處理器運算負擔;龍伯格觀測器[9-11]提高了系統(tǒng)對參數(shù)變化的魯棒性,但需要保證轉速估算的收斂速度和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

        針對前級不控整流、后級變頻輸出的主電路拓撲結構,電機端負載增加導致母線電壓周期波動,使電機端電流存在周期性諧波。針對電機端電流諧波問題,常用的波形控制技術有重復控制[12]和諧振控制[13]。重復控制能有效抑制各周期性的擾動,但是系統(tǒng)動態(tài)性能較差;諧振控制可以實現(xiàn)對特定頻率諧波的無靜差控制,但需要合理設置參數(shù)。

        本文在龍伯格觀測器基礎上,設計改進的反饋增益矩陣,保證轉子磁鏈觀測和轉速估算收斂速度的同時,保證低頻區(qū)電機轉速估算的穩(wěn)定性;針對大負載工況,中間母線電壓波動引起的電機端電流諧振問題,設計自適應諧振控制器,通過電機端電流中諧波幅值實時調(diào)整諧振調(diào)節(jié)器補償量,實現(xiàn)了電機端電流中特定頻率諧波的無靜差控制及良好的動態(tài)性能。最后通過Simulink仿真和電機對拖實驗,驗證了本文控制策略的有效性。

        1 模型建立

        變頻一體機基本工作原理是三相交流輸入電壓進行不控整流,再經(jīng)過逆變電路輸出三相電壓,為電機供電,中間母線電壓采用電容穩(wěn)壓,因此屬于電壓源型電路,主電路結構如圖1所示。

        圖1 變頻一體機主電路原理圖

        變頻一體機主電路主要包含三相不控整流模塊、三相逆變模塊和感應電機,實現(xiàn)交-直-交變頻功能來控制感應電機運行。

        考慮感應電機本身的耦合非線性特點,按照必要的理想化假設條件,建立數(shù)學模型。在兩相α,β靜止坐標軸系下,轉子繞組相對于定子繞組是以角頻率ωr旋轉的,通過Clarke變換獲取感應電機在兩相α,β靜止坐標軸系下的數(shù)學模型。

        電壓方程:

        (1)

        磁鏈方程:

        (2)

        式中:usα,usβ和urα,urβ分別為定子和轉子電壓α,β軸分量;isα,isβ和irα,irβ分別為定子和轉子電流α,β軸分量;ψsα,ψsβ和ψrα,ψrβ分別為定子和轉子磁鏈α,β軸分量;ωr為轉子角頻率;Rs和Rr為定子和轉子電阻;Ls和Lr為定子和轉子電感;Lm為定轉子互感;p為微分算子。

        感應電機模型中,轉子電流不易檢測,定子磁鏈對于轉子磁場定向的控制策略而言意義不大,因此選取定子電流和轉子磁鏈為狀態(tài)變量,把式(1)、式(2)中轉子電流和定子磁鏈變量消除,建立變頻一體機用感應電機狀態(tài)空間數(shù)學模型:

        (3)

        2 改進的龍伯格觀測器設計

        在龍伯格觀測器經(jīng)典增益矩陣基礎上,設計改進的反饋增益矩陣,保證磁鏈觀測和轉速估算的收斂速度,同時兼具低頻段電機轉速估算的穩(wěn)定性;并通過雙線性離散化方式進行基于微處理器的實現(xiàn),具有高離散化精度和誤差小的優(yōu)點。

        2.1 改進反饋增益矩陣設計

        根據(jù)兩相α,β靜止坐標系下的數(shù)學模型,定子電流和轉子磁鏈的初始狀態(tài)可以通過有限時間內(nèi)的定子電流變化來確定,因此定義如下觀測模型:

        (4)

        引入反饋增益矩陣,以使狀態(tài)觀測誤差收斂至零,獲取狀態(tài)觀測器:

        (5)

        其中反饋增益矩陣Ke=[ke_ike_ψ]T為復數(shù)矩陣,經(jīng)典反饋增益矩陣通常按照和電機自身極點成比例配置,得到經(jīng)典反饋增益矩陣Ke1如下:

        (6)

        反饋增益矩陣的極點通常配置在電機自身極點的左側,并且越遠離電機自身極點,觀測器收斂速度越快。而為了保證低頻段的觀測穩(wěn)定性,又需要k值較小,這導致觀測器極點靠近電機自身極點進而影響收斂速度。為了達到保證系統(tǒng)穩(wěn)定性和觀測器收斂速度快的目的,設計改進的反饋增益矩陣Ke2。

        (7)

        根據(jù)感應電機龍伯格觀測器數(shù)學模型進行觀測器極點分析,其中觀測器Ⅰ采用經(jīng)典的反饋增益矩陣,觀測器Ⅱ采用改進的反饋增益矩陣,k=1.2,得到電機本身和兩種觀測器的極點分布,如圖2所示。

        圖2 電機及觀測器極點分布圖

        采用PI形式進行轉速估算,得到轉速表達式:

        (8)

        2.2 觀測器離散化方法

        k1disα(k-1)-k1qisβ(k-1)]

        2k1qisα(k-1)+2k1disβ(k-1)]

        isα(i)-(u3k2q+u4k2d)isβ(i)]}

        設置反饋增益矩陣中k值隨轉速實時變化,低頻段,保證系統(tǒng)穩(wěn)定性的前提下,選取較大的k值,以加快轉速估算收斂速度,高頻段,選取k值較小,保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

        3 自適應諧振控制器設計

        針對變頻一體機硬件電路拓撲,當電機端負載逐漸增加時,中間母線電壓會存在300 Hz的諧振,諧振電壓會導致電機端電流畸變,影響控制效果,嚴重情況會導致電機失控。針對電機端輸出電流存在300 Hz諧波問題,考慮增加諧振控制環(huán)節(jié),針對特定的諧振頻率,設計自適應諧振控制器。

        諧振調(diào)節(jié)器傳遞函數(shù):

        式中:x=6;Kr為增益系數(shù);ωc為帶寬;ωs為基波角頻率。對諧振調(diào)節(jié)器進行Bode分析,獲取其頻域特性,如圖3所示。

        圖3 諧振調(diào)節(jié)器Bode圖(Kr=5,ωc=10π rad/s)

        針對變頻一體機用感應電機,考慮勵磁電流分量isM中含有的300 Hz諧波較小,因此控制目標選取轉矩電流分量isT中含有的300 Hz諧波為零。首先通過帶通濾波器(BPF)提取轉矩電流分量isT中300 Hz諧波電流,然后通過PI調(diào)節(jié)獲得增益系數(shù)K值。M,T軸電流環(huán)偏差經(jīng)過諧振調(diào)節(jié)器產(chǎn)生補償輸出,乘以增益系數(shù)K獲得最終的諧振控制器補償值。設計的自適應諧振控制器如圖4所示。

        圖4 自適應諧振補償控制器

        得到諧振調(diào)節(jié)器補償值:

        (9)

        進而得到優(yōu)化后的感應電機無速度傳感器矢量控制策略,如圖5所示。

        圖5 改進矢量控制框圖

        4 仿真和實驗驗證

        4.1 仿真結果與分析

        為了驗證本文控制策略的有效性和優(yōu)越性,利用變頻一體機中感應電機參數(shù),在MATLAB/Simulink上搭建基于龍伯格觀測器的矢量控制模型,進行仿真驗證,仿真所用主要參數(shù)如表1所示。

        表1 仿真和實驗所用電機參數(shù)

        設置目標轉速為1 500 r/min,3.3 s時突加50%額定轉矩,4.5 s時突加轉矩至100%額定轉矩,5.5 s時突加轉矩至150%額定轉矩,圖6(a)是估算轉速、實際轉速以及目標轉速曲線,圖6(b)是估算轉速和實際轉速之間的偏差,可見轉速觀測效果良好。

        (a) 估算轉速、目標轉速、

        (b) 估算轉速偏差

        負載增至150%額定轉矩,待系統(tǒng)穩(wěn)定后,記錄增加諧振控制器前后的母線電壓、電機電流、電機電流諧波,圖7為優(yōu)化前控制效果,圖8為增加諧振控制器后控制效果。對比圖7、圖8,優(yōu)化前,母線電壓和電機端電流均含有300 Hz諧波,電機端電流存在畸變;增加自適應諧振控制器后,母線電壓周期波動仍然存在,電機端電流中諧波電流明顯減小,電機端電流不再畸變,控制效果較好。

        (a) 電機端電流

        (b) 母線電壓及d,q軸諧波電流

        (a) 電機端電流

        (b) 母線電壓及d,q軸諧波電流

        4.2 實驗結果與分析

        通過對拖實驗平臺對本文的改進控制策略進行驗證,選取TMS320F28335 DSP來實現(xiàn)算法。圖9為突加負載轉矩后電機端電流和母線電壓波形,圖10為增加自適應諧振控制器后額定轉速、額定轉矩穩(wěn)態(tài)運行時波形,可見優(yōu)化前電流發(fā)生畸變,優(yōu)化后控制效果變好明顯。

        圖9 諧振優(yōu)化前,突加負載后的電機端電流和母線電壓

        圖10 增加自適應諧振控制后的穩(wěn)態(tài)實驗波形

        5 結 語

        本文在龍伯格觀測器基礎上,設計了改進的反饋增益矩陣,保證轉子磁鏈觀測和轉速估算收斂速度的同時,又兼具低頻區(qū)電機轉速估算的穩(wěn)定性。針對大負載工況,中間母線電壓波動引起的電機端電流諧振問題,設計自適應諧振控制器,通過電機端電流中諧波幅值實時調(diào)整諧振調(diào)節(jié)器補償量,實現(xiàn)了電機端電流中特定頻率諧波的無靜差控制,仿真和電機對拖實驗驗證了本文控制策略的有效性。

        猜你喜歡
        磁鏈線電壓觀測器
        一種弱磁擴速下的異步電機磁鏈觀測和速度辨識
        基于觀測器的列車網(wǎng)絡控制
        基于非線性未知輸入觀測器的航天器故障診斷
        一種基于簡化MRAS無速度傳感器的永磁電機EKF磁鏈辨識
        微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)下垂協(xié)調(diào)控制與母線電壓控制策略
        電測與儀表(2015年4期)2015-04-12 00:43:06
        基于干擾觀測器的PI控制單相逆變器
        基于ANN模型的在線電壓穩(wěn)定裕度評估
        電測與儀表(2015年5期)2015-04-09 11:30:46
        基于虛擬磁鏈的STATCOM直接功率控制研究
        基于虛擬磁鏈的APF準諧振控制研究
        采用干擾觀測器PI控制的單相SPWM逆變電源
        亚洲一区二区国产一区| 麻豆av毛片在线观看| 国产va在线播放| 亚洲情精品中文字幕有码在线| 视频在线播放观看免费| 亚洲精品一区二区在线免费观看| 多毛小伙内射老太婆| 国产精品无码无在线观看| 越猛烈欧美xx00动态图| 欧美理论在线| 爆乳午夜福利视频精品| 91国内偷拍一区二区三区 | 无码区a∨视频体验区30秒| 欧美猛男军警gay自慰| 欧美成人免费高清视频| 最新欧美一级视频| 免费观看日本一区二区三区| 洲色熟女图激情另类图区| 亚洲精品无码高潮喷水a片软| 内射后入在线观看一区| 人妻av一区二区三区av免费| 亚洲视频一区二区蜜桃 | 精品人妻一区二区三区蜜桃 | 久久精品女人av一区二区| 久久久久人妻精品一区三寸| 国产精品嫩草影院av| 野外三级国产在线观看| 久久精品亚洲国产成人av| 亚洲中文字幕日韩综合| 国产乱子伦农村xxxx| 亚洲另类自拍丝袜第五页| 亚洲女同系列高清在线观看| 国产在线视频网友自拍| 麻豆精品导航| 久久精品国产久精国产| 人妻夜夜爽天天爽三区麻豆AV网站 | 久久99国产综合精品| 久久久久99精品成人片试看| 日本中出熟女一区二区| 99久久国产精品免费热| 97人妻精品一区二区三区 |