针对单逆变器多电机(SIMM)驱动系统动态转矩失衡问题,提出了一种基于有源阻尼注入的SIMM系统动态转矩响应方法。引入权值系数Km建立双永磁同步电机(PMSM)的等效加权数学模型,并基于该模型完成双机驱动系统最大转矩每安培曲线设计。但是,考虑到双机动态状态的不一致性,引入辅助的有源阻尼机制以提高系统动态稳定性。最后,基于双25 k W PMSM调速系统试验平台进行验证与分析,包括:SIMM系统动、稳态特性及运行效率等多项测试。结果表明,所提有源阻尼机制对提升SIMM系统功率动态平衡具有理论意义和现实价值。
针对单逆变器驱动双永磁同步电动机(PMSM)驱动系统负载不平衡失稳问题,引入加权系数km建立双PMSM的等效加权数学模型,并基于该等效模型设计双PMSM最大转矩电流比(MTPA)控制方法。该方法实现了双PMSM矢量控制系统等效模型的实时修正,包含定向角度、激磁电流和转矩电流。此外,无最大电流约束和电流限幅边界约束两种情况下的双PMSM最优MTPA曲线被分别讨论,同时将系统运行效率与传统id=0方法在全转速、负载范围进行对比分析。最后,基于双15 k W PMSM调速系统实验平台进行验证与分析,包括双PMSM动、稳态及运行效率等多项指标。结果表明,所提双PMSM的MTPA控制方法具有一定的理论意义和现实价值。
针对传统PWM调制方法应用于超导磁场储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)系统中造成的涡流损耗问题,本文提出一种基于预测控制的微电网SMES系统涡流损耗抑制方法。首先,建立了SMES系统离散域预测模型,并以VSC网测电流和母线电容电压为状态变量,推导出了SMES系统的价值函数评估方法。进而,对比了PWM调制和预测控制时直流电流谐波分布规律,并对此时超导线圈中存在的涡流损耗加以评估。最后,基于50 k W样机对SMES系统预测控制方法的可行性进行验证分析,得出高幅值谐波分量将产生高涡流损耗的一般性关系,验证了预测控制方法较PWM调制在抑制涡流损耗特性方面的优越性。
为了提高异步电机直接转矩控制(DTC)系统弱磁升速性能,提出了一种基于主动磁链修正的异步电机六拍转矩控制方法。首先分析了传统异步电机直接转矩实现机理,并指出DTC内在固有的过调制特性;在此基础上,为了进一步提高DTC系统转矩输出能力,介绍了基于主动磁链修正的六拍转矩控制的实现过程,其经过了三矢量、两矢量和单矢量的演变,对应定子磁链由运行磁场由圆形变化为六边形。最后,基于45 k W高速异步电机样机平台进行测试与分析,结果表明主动磁链修正的DTC可有效拓宽电机恒转矩运行区域。同时,弱磁升速过程中驱动系统的电压、电流均运行于最大值,保证了逆变器的最大利用率和最大转矩输出能力。
为了实现高速感应电机直接转矩控制(DTC)系统的动态转矩最大输出,提出一种基于暂态磁链修正的DTC系统最大转矩输出方法。首先,建立高速感应电机DTC系统数学模型,并分析逆变器最大输出电压与电机磁链之间的矢量关系;在此基础上,对感应电机转矩变化率进行详细推导,得出动态转矩最大输出点为逆变器的有效矢量之一的关键结论;最终,打破传统DTC方法中圆形磁链的约束,引入暂态磁链修正在动态过程中将定子磁链由圆形变化为六边形。最后,双25 k W感应电机对拖样机试验表明,暂态磁链修正机制引入后对于提升感应电机DTC系统转矩响应的可行性和有效性。
