無刷雙饋電機非線性控制.pdf

1、無刷雙饋電機(BDFM)是在串級電機基礎上發(fā)展起來的一種兼具異同步電機特點的新型交流調速電機，具有結構簡單堅固、功率因數(shù)可調、調速特性好、變頻器容量小、運行模式靈活等特點，可應用于變頻調速和變速恒頻發(fā)電領域。
　　根據(jù)交流電機的基本分析理論和方法，研究了無刷雙饋電機的結構、運行方式、穩(wěn)態(tài)方程，首先簡述了BDFM的基本結構和工作原理，分析了BDFM電流頻率與轉速、轉差率的關系，表明通過改變控制繞組的頻率可以實現(xiàn)電機轉速的調節(jié)。介紹了

2、BDFM的單饋異步及雙饋同步、超同步、亞同步四種運行方式。在穩(wěn)態(tài)方程的基礎上分析了電機的功率流向，為對無刷雙饋電機做更深一步的研究奠定了基礎。
　　簡述了BDFM三種主要的數(shù)學模型的優(yōu)缺點，通過推導BDFM轉子速d-q軸數(shù)學模型，建立了BDFM開環(huán)運行的Matlab/Simulink仿真模型，對BDFM的四種運行方式和發(fā)電運行方式進行了仿真研究，開環(huán)實驗驗證了BDFM開環(huán)時的運行特性，從而揭示了BDFM在不同運行方式下的動、靜態(tài)運

3、行特性，驗證了通過改變BDFM控制繞組的電源頻率可以穩(wěn)定地調節(jié)電機轉速的原理。為BDFM控制方法的研究打下基礎。
　　從能量角度研究了BDFM控制系統(tǒng)，應用無源性控制理論，建立了BDFM的歐拉-拉格朗日方程，并將其分解為機械和電氣兩個無源子系統(tǒng)的反饋并聯(lián)，從能量的角度分離出系統(tǒng)“無功力”，有效簡化控制器設計，提高了系統(tǒng)魯棒性。在籠型轉子無刷雙饋電機的轉速控制中引入無源性非線性控制方法，簡化了控制算法，并設計了電機轉矩和轉速的無源性

4、控制器?；贛atlab/Simulink環(huán)境，構造BDFM系統(tǒng)和轉矩、轉速的無源性控制器仿真模型，以變結構的形式注入非線性阻尼，提高了系統(tǒng)收斂速度，改善系統(tǒng)動態(tài)響應。并對算法進行仿真驗證。仿真結果表明此控制策略能快速地跟蹤速度給定，動靜態(tài)響應能力較好，且具有全局穩(wěn)定、系統(tǒng)魯棒性好的特點。
　　根據(jù)無刷雙饋電機同步速旋轉坐標系下的電壓、磁鏈和轉矩方程，采用模型參考自適應方法觀測轉子磁鏈在控制繞組中的分量。通過四個自抗擾控制器，分別

5、控制控制繞組的磁鏈、轉速和電流，應用擴張狀態(tài)觀測器估計相應狀態(tài)變量及其廣義導數(shù)，實現(xiàn)電機的精確解耦。無刷雙饋屯機轉子磁場定向自抗擾矢量控制，可實現(xiàn)磁鏈和轉矩的快速調節(jié)。搭建了Matlab/Simulink環(huán)境下的無刷雙饋電機自抗擾控制的仿真模型，仿真結果表明，自抗擾控制策略能夠對系統(tǒng)的模型擾動進行準確觀測，并加以前饋補償，提高了系統(tǒng)響應速度;配合非線性調節(jié)方式，有效解決了線性調節(jié)器存在的超調與快速性之間的矛盾。可快速跟蹤給定轉速，受系統(tǒng)