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本文以双馈调速系统为研究对象,对双馈电机的数学模型、逆系统、交-直交变频器、神经网络逆控制策略等进行了深入的研究。
首先根据电机学的基本原理,建立了双馈电机在三相静止坐标系、两相静止坐标系(α-β坐标系)以及两相同步旋转坐标系(M-T坐标系)下的数学模型,给出了定、转子电压、磁链、电磁转矩关系表达式。进一步分析了双馈电机在低同步、同步、超同步三种不同状态下运行的功率流程。并讲述了定子磁链观测器的基本原理以及构造方法。接下来对神经网络和逆系统方法的基本原理以及优缺点进行了详细的介绍,阐述了神经网络逆系统的基本工作原理和实现方法,并对双馈电机的可逆性进行了论证。为双馈调速系统的神经网络逆控制提供了理论基础。
采用交-直-交拓扑结构来构建双馈电机控制用变频器,变频器可分为AC/DC整流和DC/AC逆变模块,通过直流母线将两者连接,两个模块相互独立,互不干扰,可单独使用不同的控制策略进行控制。整流模块采用固定开关频率的直接电流滞环控制策略,使整流器始终在接近1的高功率因数下运行。逆变模块,采用神经网络逆与矢量控制思想相结合的控制策略,以转速和定子磁链为控制外环,转速、转速一阶导数、定子磁链、定子磁链一阶导数作为双馈电机神经网络逆系统的输入,转子电流M轴分量、T轴分量作为双馈电机神经网络逆系统的输出,将转子三相电流作为系统控制内环,采用电流滞环控制方法产生控制逆变器IGBT开通和关断的PWM波形,从而实现对双馈电机转速的控制。并在MATLAB的SIMULINK环境下搭建了系统仿真模型,分别对系统在参数恒定、存在负载扰动两种状况下的动、静态性能进行了分析。从仿真结果来看,基于神经网络逆系统控制的双馈调速系统具有快速响应能力,良好的动、静态性能,较强的鲁棒性。
交-直-交变频器的硬件结构采用以TMS320LF2407A为核心的全数字化控制系统,介绍了系统主电路、信号采集电路、微处理器电路、IGBT驱动电路的设计原理、结构和功能以及关键器件的选型方法。给出了控制系统软件结构框图,并给出了各个子程序模块框图,且对软件控制思想进行了阐述。给出了部分实验结果,并进行了分析,验证了整体控制方案的正确性、有效性。
首先根据电机学的基本原理,建立了双馈电机在三相静止坐标系、两相静止坐标系(α-β坐标系)以及两相同步旋转坐标系(M-T坐标系)下的数学模型,给出了定、转子电压、磁链、电磁转矩关系表达式。进一步分析了双馈电机在低同步、同步、超同步三种不同状态下运行的功率流程。并讲述了定子磁链观测器的基本原理以及构造方法。接下来对神经网络和逆系统方法的基本原理以及优缺点进行了详细的介绍,阐述了神经网络逆系统的基本工作原理和实现方法,并对双馈电机的可逆性进行了论证。为双馈调速系统的神经网络逆控制提供了理论基础。
采用交-直-交拓扑结构来构建双馈电机控制用变频器,变频器可分为AC/DC整流和DC/AC逆变模块,通过直流母线将两者连接,两个模块相互独立,互不干扰,可单独使用不同的控制策略进行控制。整流模块采用固定开关频率的直接电流滞环控制策略,使整流器始终在接近1的高功率因数下运行。逆变模块,采用神经网络逆与矢量控制思想相结合的控制策略,以转速和定子磁链为控制外环,转速、转速一阶导数、定子磁链、定子磁链一阶导数作为双馈电机神经网络逆系统的输入,转子电流M轴分量、T轴分量作为双馈电机神经网络逆系统的输出,将转子三相电流作为系统控制内环,采用电流滞环控制方法产生控制逆变器IGBT开通和关断的PWM波形,从而实现对双馈电机转速的控制。并在MATLAB的SIMULINK环境下搭建了系统仿真模型,分别对系统在参数恒定、存在负载扰动两种状况下的动、静态性能进行了分析。从仿真结果来看,基于神经网络逆系统控制的双馈调速系统具有快速响应能力,良好的动、静态性能,较强的鲁棒性。
交-直-交变频器的硬件结构采用以TMS320LF2407A为核心的全数字化控制系统,介绍了系统主电路、信号采集电路、微处理器电路、IGBT驱动电路的设计原理、结构和功能以及关键器件的选型方法。给出了控制系统软件结构框图,并给出了各个子程序模块框图,且对软件控制思想进行了阐述。给出了部分实验结果,并进行了分析,验证了整体控制方案的正确性、有效性。