無刷雙饋電機(jī)非線性控制.pdf

1、無刷雙饋電機(jī)(BDFM)是在串級電機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種兼具異同步電機(jī)特點(diǎn)的新型交流調(diào)速電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)簡單堅(jiān)固、功率因數(shù)可調(diào)、調(diào)速特性好、變頻器容量小、運(yùn)行模式靈活等特點(diǎn)，可應(yīng)用于變頻調(diào)速和變速恒頻發(fā)電領(lǐng)域。
　　根據(jù)交流電機(jī)的基本分析理論和方法，研究了無刷雙饋電機(jī)的結(jié)構(gòu)、運(yùn)行方式、穩(wěn)態(tài)方程，首先簡述了BDFM的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，分析了BDFM電流頻率與轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)差率的關(guān)系，表明通過改變控制繞組的頻率可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)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(yùn)行方式。在穩(wěn)態(tài)方程的基礎(chǔ)上分析了電機(jī)的功率流向，為對無刷雙饋電機(jī)做更深一步的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　簡述了BDFM三種主要的數(shù)學(xué)模型的優(yōu)缺點(diǎn)，通過推導(dǎo)BDFM轉(zhuǎn)子速d-q軸數(shù)學(xué)模型，建立了BDFM開環(huán)運(yùn)行的Matlab/Simulink仿真模型，對BDFM的四種運(yùn)行方式和發(fā)電運(yùn)行方式進(jìn)行了仿真研究，開環(huán)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了BDFM開環(huán)時的運(yùn)行特性，從而揭示了BDFM在不同運(yùn)行方式下的動、靜態(tài)運(yùn)

3、行特性，驗(yàn)證了通過改變BDFM控制繞組的電源頻率可以穩(wěn)定地調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速的原理。為BDFM控制方法的研究打下基礎(chǔ)。
　　從能量角度研究了BDFM控制系統(tǒng)，應(yīng)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(jī)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(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)魯棒性。在籠型轉(zhuǎn)子無刷雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)了電機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的無源性

4、控制器?；贛atlab/Simulink環(huán)境，構(gòu)造BDFM系統(tǒng)和轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的無源性控制器仿真模型，以變結(jié)構(gòu)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(yīng)。并對算法進(jìn)行仿真驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明此控制策略能快速地跟蹤速度給定，動靜態(tài)響應(yīng)能力較好，且具有全局穩(wěn)定、系統(tǒng)魯棒性好的特點(diǎn)。
　　根據(jù)無刷雙饋電機(jī)同步速旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓、磁鏈和轉(zhuǎn)矩方程，采用模型參考自適應(yīng)方法觀測轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速和電流，應(yīng)用擴(kuò)張狀態(tài)觀測器估計(jì)相應(yīng)狀態(tài)變量及其廣義導(dǎo)數(shù)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的精確解耦。無刷雙饋屯機(jī)轉(zhuǎn)子磁場定向自抗擾矢量控制，可實(shí)現(xiàn)磁鏈和轉(zhuǎn)矩的快速調(diào)節(jié)。搭建了Matlab/Simulink環(huán)境下的無刷雙饋電機(jī)自抗擾控制的仿真模型，仿真結(jié)果表明，自抗擾控制策略能夠?qū)ο到y(tǒng)的模型擾動進(jìn)行準(zhǔn)確觀測，并加以前饋補(bǔ)償，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度;配合非線性調(diào)節(jié)方式，有效解決了線性調(diào)節(jié)器存在的超調(diào)與快速性之間的矛盾?？煽焖俑櫧o定轉(zhuǎn)速，受系統(tǒng)