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一种利用相电感的内置式永磁同步电机无位置传感器控制方法
邱鑫,黄文新,飞飞
电工技术学报 , 2014,
Abstract: 针对内置式永磁同步电机,提出一种利用相电感信息的无位置传感器控制方法。在分析内置式永磁同步电机相电感分量的基础上,利用相电感之差消除其中直流分量对位置估算的不利影响。并以矢量形式表示相电感差,进行迭代求和运算,得到细分的电感矢量簇。进而对所得电感矢量簇的幅值进行逻辑比较,得到理论上可无限细分的转子位置信息,并依此对电机进行控制。所述电机转子位置获得方法不需要坐标变换等复杂运算,具有简单可靠的结构。实验结果表明,该控制方法在零速和低速时能可靠地估算转子位置,并具有良好的负载能力和动静态性能。
内置式永磁同步电机宽转速范围无位置传感器直接转矩控制
邱鑫,黄文新,飞飞
电工技术学报 , 2014,
Abstract: 针对内置式永磁同步电机,提出一种可在宽转速范围运行的无位置传感器直接转矩控制方法。在直接转矩控制中,定子磁链的估算和控制是算法实施的关键。为保证在宽转速范围内准确估算定子磁链,当电机静止和低速运行时,利用旋转高频注入方法得到电机实时三相电感,结合相电流得到由定子电流产生的磁链分量,并综合转子磁链分量得到定子磁链;当电机中高速运行时,使用反电动势滤波估算定子磁链。根据所得定子磁链,结合基于转矩角的直接转矩控制方法控制电机运转,并使用滞环方法保证低速与中高速运行之间平滑过渡。实验结果表明,该无位置传感器控制方法在包含静止的宽转速范围内能稳定带载运行,并具有良好的动静态性能。
宽风速运行的定子双绕组感应电机风力发电系统励磁电容的优化方案
施凯,黄文新,胡育文,飞飞
电工技术学报 , 2012,
Abstract: 将控制侧静态励磁控制器(SEC)的直流母线端和功率侧整流桥的输出端通过功率二极管并接起来,可使定子双绕组感应电机(DWIG)风力发电系统在宽风速范围内输出恒定的高压直流。鉴于新拓扑和新系统控制策略的特殊性,本文详细分析了系统在高低风速两种运行状态下的控制绕组电流变化规律,并在此基础上以SEC容量最小为目标,研究了新系统的励磁电容优化方案。方案运用Simulink仿真得到励磁电容变化对控制绕组电流的影响,并依据仿真结果运用循环计算和实验验证相结合的方法,最终得到最优的励磁电容值及最佳的切换转速。实验结果证明了该优化方案的正确性和有效性,新系统在保持SEC容量为电机额定功率1/3的情况下实现了宽风速运行,充分利用了低风速下的风能。
宽风速运行的定子双绕组感应电机风力发电系统拓扑及控制策略
施凯,黄文新,胡育文,飞飞
电工技术学报 , 2012,
Abstract: 介绍了一种适用于宽风速范围运行的新型定子双绕组感应发电机风力发电系统,其拓扑特点是将控制侧励磁变换器的直流母线经二极管与功率侧直流母线相连。在低风速区,利用电压泵升原理将励磁变换器的直流母线电压泵升至指令值,电能由控制侧直流母线端输出,拓宽了系统在低风速下的风能利用能力;在高风速区,功率绕组侧输出电压可上升至指令值,并联二极管断开,电能由功率侧整流桥的直流母线输出,控制侧变换器调节系统励磁无功保持输出电压恒定。该发电系统拓扑及控制方法实现了系统在宽风速范围内均能输出恒定的高压直流,可简化后级并网逆变器的结构和控制。在一台额定37kW/DC600V的样机上进行了实验研究,结果表明该风力发电系统的可行性和控制策略的有效性。
一种基于转矩角的永磁同步电机直接转矩控制
邱鑫,黄文新,杨建飞,飞飞
电工技术学报 , 2013,
Abstract: 针对电动汽车用永磁同步电机,提出一种基于转矩角的直接转矩控制策略,并研究了其中磁链与转矩角的限幅要求。所述方法以电机转矩角控制为出发点,利用转矩闭环调节直接得到所发电压矢量幅值,根据定子磁链闭环调节并结合转矩角前馈调整所发电压矢量角度,并通过空间矢量调制得到驱动信号,同时对转矩角实时观测和限制,以保证电机稳定运行。该方法不仅具有对电感参数变化不敏感和鲁棒性较强的优点,而且控制结构简单。实验结果表明该方法有效、可行。
定子双绕组感应电机风力发电系统励磁电容的优化选取
飞飞,黄文新,胡育文,施凯
电工技术学报 , 2011,
Abstract: 在定子双绕组感应电机(DWIG)风力发电系统中,励磁电容的优化选取对控制绕组励磁变换器(SEC)容量的最小化具有重要作用,它不仅与发电机参数、转速范围有很大关系,同时还受风力机功率曲线和负载性质的影响。本文以SEC容量最小化为目标,在分析该发电机励磁无功变化规律的基础上,研究了励磁电容优化选取的原则,采用图解法和迭代法得到带阻性负载下的优化励磁电容值。考虑到整流负载的非线性因素,利用仿真法对该值进行合理调整,最终得到带整流负载所需的优化励磁电容值。在一台18kW带整流负载的DWIG样机系统上进行了实验验证,结果表明,系统在宽转速范围内能稳定运行,励磁变换器容量约为额定输出功率的1/3,实现了励磁变换器容量最小化。
电动汽车用IPMSM直接转矩控统效率优化
,,黄文新,飞飞,杨建飞
电工技术学报 , 2015,
Abstract: 为提升电动汽车续航里程,提出一种车用内置式永磁同步电动机(IPMSM)直接转矩控制系统的在线效率优化方法。首先分析IPMSM的铜损和铁损,并将控制器损耗归入铜损,以全面考虑IPMSM驱动系统的电磁损耗。同时推导了铜损和总电磁损耗随定子磁链变化规律,并在此基础上,得到一种适用于电动汽车频繁变速运行的分区式效率优化方法。该方法利用离散化思想,根据转速和转矩将电动机运行范围分为不同区间,并在各自区间内单独作寻优搜索。所述方法对寻优算法依赖性小,实验结果验证了该在线效率优化方法的有效性和可行性。
定子双绕组感应电机风力发电系统的低电压穿越特性分析
施凯,,黄文新,胡育文,飞飞
电力系统自动化 , 2012,
Abstract: 通过发电机控制绕组侧的励磁变换器灵活调节系统所需的励磁无功功率,定子双绕组感应电机(DWIG)风力发电系统可在宽风速范围内输出稳定的高压直流,无需增加升压变换器即可并网运行,并且系统的控制策略有助于提高系统对电压跌落等故障的穿越能力。文中通过构建并网型DWIG风力发电系统的Simulink仿真模型,对系统运行在各种功率因数状态下的跌落特性及跌落期间对电网的无功功率支持进行全面仿真。结果证明,无需增加额外的卸载单元,DWIG风力发电系统即可实现较强的低电压穿越能力,在不同功率因数下均能稳定安全运行,且能在电压跌落故障期间提供一定的无功功率支持。
定子双绕组异步电机变频交流发电系统辅助励磁电容和滤波电感的优化设计
飞飞,胡育文,黄文新,庄圣伦,施凯
电工技术学报 , 2014,
Abstract: 提出了定子双绕组异步电机(DWIG)变频交流发电系统中的两个关键参数——辅助励磁电容和滤波电感的优化设计方法。利用DWIG控制绕组无功电流解析表达式对不同转速和负载条件下的控制绕组无功电流进行了分析,获得了它的变化规律,进而确立了辅助励磁电容的优化原则。待辅助励磁电容优化后,根据控制绕组最大无功电流及电流快速响应要求来确定滤波电感的上限;按照抑制电流谐波能力要求来确定滤波电感的下限。样机实验结果表明,按所提优化设计方法选取的辅助励磁电容和滤波电感是合理、有效的,能保证系统稳定运行,且实现了控制变换器容量的最小化。
基于瞬时转差频率控制的定子双绕组异步电机变频交流发电系统
飞飞,黄文新,胡育文,史经奎,施凯
电工技术学报 , 2012,
Abstract: 研究了一种基于定子双绕组异步电机(DWIG)的变频交流发电系统,根据功率平衡思想提出了该变频交流发电系统的瞬时转差频率控制策略。该策略省去了复杂的坐标变换和影响动态性能的电流环,综合考虑了输出电压和输出电流二者的变化信息,利用电压矢量去调节发电机的瞬时转差频率,进而改变电磁转矩,保证输出电压稳定。在一台15kW样机上进行了一系列实验研究,实验结果证明了该变频交流发电系统的可行性和控制策略的有效性。
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