基于超局部模型的感应电机无速度传感器模型预测控制

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:charleshuangjing
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
在现代电机控制领域中,感应电机由于其结构简单、可靠性强等特点被广泛应用于工业生产中。为实现电机高效、节能运行的目的,交流调速系统不断优化,近年来,模型预测控制概念简单、控制灵活、可实现非线性约束等特点受到广泛关注。在此基础之上,针对于速度传感器运行、维护成本高,恶劣环境难以准确测量等问题,本文采用全阶自适应观测器控制算法替代传统的速度传感器进行转速闭环控制。然而,在电机长期运行过程中,电机参数发生失配会影响模型预测控制中电压矢量的选择,转速估计环节的误差也会导致模型预测控制出现偏差,造成电机运行性能下降。针对于电机参数失配所带来的问题,本文主要研究了基于超局部模型的感应电机模型预测控制方法以提升控制系统的鲁棒性。首先,本文对感应电机的数学模型进行介绍,并且基于感应电机在两相静止坐标系中的数学模型搭建模型预测控制系统,其中详细阐述模型预测控制的具体实现步骤。其次,考虑到安装传感器所存在的问题,研究了基于全阶自适应观测器的感应电机无速度传感器控制方案,用于估计感应电机运行过程中的转速和磁链信息,其中介绍了反馈增益矩阵和转速自适应律的设计过程,同时提出在电机运行过程出现转速误差和参数不匹配的问题。为解决这一问题,引入超局部模型对传统模型预测控制进行改进,并且采用超局部滑模观测器对模型中的未知扰动量进行估计,其中定性分析了观测器的稳定性,以此提升系统的鲁棒性。最后,在Matlab/Simulink软件中对基于超局部模型的感应电机无速度传感器模型预测控制方法进行仿真验证,并且搭建了基于TMS320F28377D的实验平台,以对所提算法进行实验验证。仿真和实验结果表明,本文所研究的控制算法,不仅能够准确地估计电机运行转速和磁链信息,而且在电机参数失配和负载突变的情况下也能够保证系统稳定运行,与传统的模型预测控制相比较,此方案能够有效提升系统的鲁棒性。
其他文献
化石能源不断消耗使得能源危机问题日益凸显,优化能源结构成为全球各国重点关注的问题之一。为了满足多样化负荷发展需求,实现能源最优配置并尽可能消纳清洁能源,构建清洁低碳的能源体系结构势在必行。研究探索区域分布式多能源系统的合理规划对于提升区域能源发展水平、加强系统节能减碳能力、促进能源绿色低碳转型具有重要的理论价值和实际工程意义。本文首先针对基于配电网和配气网的区域分布式多能源系统进行简要介绍,从能源
学位
在双碳目标的指导下,光伏、风能等清洁的可再生能源在电网中的渗透率快速提高,尤其在配网侧作为分布式电源大量接入,这将导致整个电网的惯量和阻尼不足,进而影响电网系统的稳定运行。虚拟同步发电机模拟传统同步发电机为电网不仅提供惯量和阻尼,而且给予电压支撑,因此被广泛应用于新能源的并网控制中。配电网中由于单相负荷和不平衡负荷的大量接入,会引起电网电压的不平衡,此时虚拟同步发电机输出的电能质量会受到严重影响。
学位
VIENNA整流器具有网侧功率因数高、电流谐波含量小、桥臂之间无死区可靠性高等优点,被广泛应用于充电桩等场合,具有广阔应用前景。此升压型变换器输出电压较高且可调范围较窄,单级拓扑较难适配低压负载需求,将隔离型直流变换器拓展至VIENNA整流器后级以拓宽输出电压范围,并将SiC MOSFET用于后级隔离直流变换器以提高其功率密度,并研究了 SiC MOSFET的桥臂串扰问题。开展带隔离直流变换器的V
学位
电能作为能源的重要载体,以其高效、便利的优点在人类社会中被大量使用,在全球范围内电能的产生主要依靠传统化石能源,但是随着传统化石能源的供应减少和环境的污染日益严重,社会开始大规模发展可再生的分布式电源。其中太阳能通过光伏发电被大量利用,但是仅仅依靠太阳能和储能系统无法满足各家各户负载的需求,各家各户都引入能节油减排的无刷双馈发电机也不太理想。因此将多个光伏系统和储能系统构成的直流微电网互联组成直流
学位
新能源以分布式电源接入电网,是新能源利用的有效方式。分布式电源位于偏远地区,长距离的输电线路、变压器和电力电子变换器等效输出阻抗使电网呈现为弱电网。弱电网阻抗使并网变换器系统出现低频振荡,严重时会导致并网变换器系统脱网。基于电网阻抗检测的控制策略可以有效提高并网变换器弱电网下的稳定性。因此,本文基于三电平并网变换器系统对弱电网阻抗检测方法进行研究。首先,基于二重傅里叶级数推导了三电平并网变换器系统
学位
近年来,由于永磁同步电机具有的转动惯量比大、动态反应迅速等优势,在现代产业和日常生活中的使用也日益普遍。对于实现高性能的电机控制系统,由于研究无位置传感器控制方式可以缓解传统机械式位置传感器的控制系统所产生的成本增加、安装不易等问题。所以,本文将表贴式永磁同步电机为主要研究对象,以研究适合于中高范围的滑模无位置传感器控制系统的方法。针对当系统状态突然改变时,由于采用指数趋近律的滑模观测器等速趋近项
学位
为响应新世纪“碳达峰”和“碳中和”的新要求,促进具有体积小、效率高及功率因数大的永磁同步电动机在新能源场合的应用,国内外涌现出了各种新型永磁同步电动机控制算法。其中有限集模型预测磁链控制因具有原理简单、具有较好的转矩和磁链响应,且无需权重系数的调节受到了研究学者的广泛关注。但该方法仍然存在依赖永磁体磁链给定、需要准确计算参考负载角、依赖电动机参数和转速范围受到逆变器容量限制的问题。因此,针对上述问
学位
随着互联网技术的革新和高性能计算能力的机群出现,人类生活的各个方面开始朝着自动化、智能化以及万物互联化的方向不断演化。电力行业作为国民经济的保障者,其生产和运行的各个环节也在朝着更加可靠化和自动化的方向不断发展。但是与此同时,随着各类设备的自动化和实时性水平不断提高,其所带来的是越来越庞杂的监测数据。如何对其所产生的海量的图像数据进行有效处理,成了电力系统自动化运行和监测领域研究的热点和重点。本文
学位
双馈风电交流送出线路主保护常采用纵联差动保护,后备保护则采用距离保护及零序电流保护,在这两种后备保护中方向元件都不可或缺。对于相联模块化多电平柔直换流站(Modular Multilevel Converter,MMC)的双馈风电交流送出线路,线路两端电源提供的短路电流特性导致纵联差动保护可能因电流相角差过大而产生拒动,同时方向元件可能受到风电频率偏移特性同样产生拒动的情况。因此有必要针对相联MM
学位
直流微电网系统中,分布式电源受环境影响较大,导致其输出电压存在波动问题。为提供稳定的直流母线电压,对储能系统的快速性以及鲁棒性有着较高的要求。本文以双有源桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器和储能电池组成的储能系统为研究对象,重点研究双闭环模型预测控制、直流母线稳态电压补偿控制、扩展移相控制等相结合的优化控制策略,实现稳定的直流母线电压,提高变换器动态性能,以及提升系
学位