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基于新型ADRC控制器和MC变换器的电机DTC控制系统研究程启明;黄伟;程尹曼;郭凯;徐聪;邓亮【摘要】针对传统PID控制器参数鲁棒性和抗干扰性均较差的问题,提出了一种基于简化参数的自抗扰控制器(ADRC)的感应电机(IM)直接转矩控制(DTC)方法,它以给定转速和实际转速作为输入信号,并以给定电磁转矩作为输出信号,从而设计了基于简化参数的ADRC速度控制器. 另外,由于传统DTC系统中采用常规的矩阵变换器( MC ) ,其电压传输比较低,难以满足电机对电压的要求,直接影响了电机的输出特性,依据三相boost斩波器和MC的优势,提出一种新型MC直接转矩控制( DTC)方法,并对其进行建模分析,从理论上证明了该拓扑结构的合理性. 仿真结果表明了提出的电机DTC控制系统的转速和转矩响应快速,转矩脉动大大减小,系统具有良好的动、静态性能.%Because the traditional PID controller parameters robustness and immunity has some defect, di-rect torque control ( DTC) method for induction motor ( IM) based on active disturbance rejection control ( ADRC) of simplified parameter were proposed. The ADRC speed controller were designed with the giv-en speed and actual speed as the input signal and the given electromagnetic torque as the output signal. In addition, matrix converter ( MC) voltage transmission is relatively low in the traditional DTC system, it is difficult to meet the voltage requirements for the motor, so it affects the output characteristics of the mo-tor directly.A novel matrix converter combined the advantages of three-phase boost chopper and matrix converter were proposed and the model analysis prove the rationality of the topology. The simulation re-sults effectivelyprove that the torque and speed of the motor respond quickly, the torque ripple are re-duced greatly, and the system has good dynamic and static performance.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2015(019)008【总页数】9页(P53-61)【关键词】直接转矩控制;自抗扰控制器;矩阵变换器;感应电机;PID控制;boost斩波器【作者】程启明;黄伟;程尹曼;郭凯;徐聪;邓亮【作者单位】上海电力学院自动化工程学院,上海200090;上海电力学院自动化工程学院,上海200090;上海电力公司市北供电分公司,上海200041;上海电力学院自动化工程学院,上海200090;上海电力学院自动化工程学院,上海200090;上海电力学院自动化工程学院,上海200090【正文语种】中文【中图分类】TM762;TM343直接转矩控制(Direct Torque Control,DTC)克服了以传统磁场定向的矢量控制(Vector Control,VC)中对参数敏感的缺陷,不需要将感应电机(induction motor,IM)输出转矩转换成等效的电流参考值,也不需要复杂的控制器［1-2］。
基于DSP的矩阵式三相／单相电源研究目前矩阵式变频器因采纳具有输入功率因数可调，输出频率延续，功率双向流淌且无直流母线的矩阵式变换器(MC)而倍受关注。
虽然三相用电设备广泛应用于生产领域，但是在一些行业(如感应加热和感应熔炼)仍需要单相电源，而在这些行业用电对电网产生严峻污染，假如将矩阵式变换器(MC)应用在这些行业中将对新一代“绿色”电源产生深远的影响。
在此综合考虑因不同的控制策略，低频段和高频段对系统的资源占用率不同，故采纳不同的控制策略，CPU采纳和联合控制，实现了具有平安换流和相应的庇护功能的三相-单相调功电源，该电源就很好地应用在相应的场合，充分发挥矩阵式电源的优良特性。
1 主结构和换流策略1．1 主电路结构系统电路采纳的是三相-单相变换电路的其中一种较为容易的拓扑结构(带中线)1所示。
将S1+和S1-均导通的状态称为S1状态。
为了尽可能多地滤除输入中的由开关动作产生的高频谐波中高频谐波成分，削减对电网侧的高频污染，并提高输入功率因数，因此引入，阻尼Rd有利于在转折频率点后高频电流的衰减，并入有利于减小开关器件间的耦合。
电路采纳反向并联构成双向开关，通过控制各个开关状态的时光，实现目标。
1．2 换流策略由主电路的基本特征和应用在感应加热行业就打算了矩阵式变换器在工作过程中必需遵循两个原则：矩阵式变换器的三相输入中的随意两相之间不能短路，避开用法电压源短路造成过流。
矩阵式变换器的输出不能断路，避开感性负载骤然断路而产生的过电压。
由此可见在换流的过程中必需挑选牢靠的换流策略，为了解决这一问题采纳传统的基于电流检测的四步换流策略较为合适。
该办法必需加以电流检测元件(电流互感器、霍尔等)，为了保证IGBT的牢靠开通与关断，将控制第1页共4页。
三相单相矩阵变换器在现代电力系统中，电能的传输和分配是至关重要的。
为了满足不同的需求，电力系统中使用了各种类型的变压器来实现电能的转换和传输。
其中，三相、单相和矩阵变换器是常用的类型之一。
三相变换器是一种用于将三相电能转换为单相电能或反之的设备。
它由三个相互连接的线圈组成，每个线圈都与电源相连。
当三相电源输入到变压器时，它会将三相电能转化为单相电能，并输出到负载中。
三相变压器通常用于工业和商业领域，因为它们能够提供大量的功率，并且可以满足大型设备的需求。
相比之下，单相变压器是一种用于将单相电能转换为三相电能或反之的设备。
它由一个主要线圈和若干个次级线圈组成。
当单相电源输入到变压器时，它会将单相电能转化为三相电能，并输出到负载中。
单相变压器通常用于家庭和小型商业领域，因为它们能够提供适量的功率，并且可以满足一般家用电器的需求。
另一种常见的变压器类型是矩阵变换器。
矩阵变换器是一种使用多个可控开关来实现电能转换的设备。
它由多个矩阵模块组成，每个模块都包含若干个开关和线圈。
当电源输入到矩阵变换器时，开关会根据控制信号的变化，将电能转换为所需的相位和电压形式，并输出到负载中。
矩阵变换器通常用于高精度电力转换和电力质量控制领域，因为它们能够提供高度可控的电能转换，并且可以满足特定的电力要求。
无论是三相变换器、单相变换器还是矩阵变换器，它们都在电力系统中扮演着重要的角色。
它们能够实现电能的转换和传输，满足不同负载的需求。
同时，它们还能够提供高效、稳定的电力供应，确保电力系统的正常运行。
三相、单相和矩阵变换器是电力系统中常用的变压器类型。
它们能够实现电能的转换和传输，满足不同负载的需求。
无论是在工业、商业还是家庭领域，它们都发挥着重要的作用。
通过合理选择和使用变压器，我们可以确保电力系统的稳定运行，为人们的生活和工作提供可靠的电力供应。
变速恒频风力发电系统中矩阵变换器的仿真研究作者：刘晓宇,张润和,武海涛来源：《现代电子技术》2009年第19期摘要:双级矩阵变换器是在传统9开关矩阵变换器的基础上发展起来的一种新型矩阵式变换器,其自身的优点更适宜作为变速恒频风力发电系统中双馈电机的励磁装置。
分析了双级矩阵变换器的拓朴结构和基本原理,根据其特点采用PWM控制与空间矢量调制法相结合并应用零电流换流法进行控制,并基于Matlab/Simulink对双级矩阵变换器进行了建模与仿真。
仿真结果验证了控制方案的可行性和正确性。
关键词:风力发电系统;双级矩阵变换器;零电流换流;PWM 控制;空间矢量调制;建模与仿真中图分类号:TP23文献标识码:A文章编号:1004-373X(2009)19-176-05Simulation Research on Matrix Converter in Variable Speed Constant Frequency Wind Power Generation SystemLIU Xiaoyu,ZHANG Runhe,WU Haitao(College of Information Engineering,Inner Mongolia University ofTechnology,Hohhot,010062,China)Abstract:Two-Stage Matrix Converter (TSMC) is a kind of new matrix converter developed on the basis of the conventional nine-switch matrix converter,by virtue of its advantages,more suitable for serving as the exciter of variable speed constant frequency doubly-fed wind power generation system.The topology structure and principle of TSMC are analysed,and taking accordingly the PWM space vector modulation and zero current commutation to research its features.A simulation mo-del based on Matlab/Simulink is built for the TSMC,and the simulation confirmed the feasibility and validity of control scheme.Keywords:wind power generation system;TSMC;zero current commutation;PWM control;space vector modulation;modeling and simulation0 引言能源危机和环境危机使人们越来越意识到开发可再生能源的重要性,必须采取可持续化发展战略,利用科技手段开发可再生能源[1-4]。
矩阵式变换器技术及其应用矩阵式变换器技术及其应用1. 什么是矩阵式变换器技术矩阵式变换器技术是一种利用矩阵来实现信号变换的技术。
它通过将输入信号与矩阵相乘，从而得到变换后的输出信号。
这种技术可以广泛应用于信号处理、图像处理、音频处理等领域。
2. 矩阵式变换器技术的基本原理矩阵式变换器技术的基本原理是将输入信号表示为一个向量，将变换矩阵表示为一个矩阵，通过矩阵乘法将输入信号与变换矩阵相乘，从而得到变换后的输出信号向量。
3. 矩阵式变换器技术的应用图像处理•灰度变换：通过将图像表示为一个矩阵，将灰度变换矩阵应用到图像矩阵上，可以实现图像的灰度变换，如亮度调整、对比度增强等。
•图像旋转和缩放：通过将图像表示为一个矩阵，将旋转或缩放矩阵应用到图像矩阵上，可以实现图像的旋转和缩放操作，如图像旋转、图像放大缩小等。
•图像滤波：通过将图像表示为一个矩阵，将滤波器矩阵应用到图像矩阵上，可以实现图像的滤波操作，如均值滤波、高斯滤波等。
音频处理•音频均衡器：通过将音频表示为一个矩阵，将均衡器矩阵应用到音频矩阵上，可以实现音频的均衡调节，如低音调节、高音调节等。
•声源定位：通过将声音采样数据表示为一个矩阵，将声源定位矩阵应用到声音矩阵上，可以实现声源的定位，如左右声道平衡、前后声音调节等。
信号处理•时频分析：通过将信号表示为一个矩阵，将时频变换矩阵应用到信号矩阵上，可以实现信号的时频分析，如傅里叶变换、小波变换等。
•降噪处理：通过将信号表示为一个矩阵，将降噪矩阵应用到信号矩阵上，可以实现信号的降噪处理，如中值滤波、小波降噪等。
4. 总结矩阵式变换器技术是一种利用矩阵来实现信号变换的技术。
它可以广泛应用于图像处理、音频处理和信号处理等领域，用于实现灰度变换、图像旋转和缩放、图像滤波、音频均衡器、声源定位、时频分析、降噪处理等功能。
通过将输入信号与变换矩阵相乘，可以得到变换后的输出信号，从而实现对原始信号的变换和处理。
5. 矩阵式变换器技术在图像处理中的应用灰度变换灰度变换是图像处理中常用的一种技术，可以通过改变图像的亮度和对比度来增强图像的质量。
同步电机电感矩阵变换引言：同步电机是一种经常被使用于工业中的电力驱动设备。
在对同步电机进行建模和控制时，了解电机的特性是至关重要的。
其中之一的关键特性是电机的电感，它影响了电机的动态响应和稳态性能。
在电机控制中，我们通常需要将电感转换成合适的参考框架。
今天，我们将讨论同步电机电感矩阵变换。
第一部分：什么是电感矩阵？电感矩阵是描述同步电机电感的一种数学工具。
它包含了电感的各向异性特性，可以告诉我们电感在不同坐标系下的大小和方向。
电感矩阵通常用于描述电机在不同坐标系下的电磁特性，例如转子坐标系和定子坐标系。
第二部分：电感矩阵的变换在电机建模和控制过程中，常常需要在不同的坐标系下进行分析和计算。
这就需要将电感矩阵从一个坐标系转换到另一个坐标系。
电感矩阵的变换涉及到变换矩阵的计算，变换矩阵可以将电感从一组坐标系转换到另一组坐标系。
第三部分：电感矩阵的计算电感矩阵的计算需要使用电机的几何和电气参数。
在计算电感矩阵时，需要注意电感的各向异性特性，例如定子电感和转子电感在不同坐标系下可能具有不同的大小和方向。
第四部分：电感矩阵的应用电感矩阵主要用于同步电机的建模和控制。
在建模中，电感矩阵可以用来描述电机在不同坐标系下的电磁特性，例如定子电感和转子电感的大小和方向。
在控制中，电感矩阵可以用于设计合适的控制策略，以实现所需的电机性能。
第五部分：实例分析为了更好地理解电感矩阵变换的应用，我们将进行一个实例分析。
假设我们有一个同步电机，其定子电感和转子电感分别在直角坐标系下为Ld和Lq。
现在我们需要将电感矩阵从直角坐标系转换到极坐标系。
我们可以通过计算变换矩阵来实现这个转换，并使用转换后的电感矩阵来建模和控制电机。
结论：同步电机的电感矩阵变换是电机建模和控制中的重要工具。
它可以帮助我们在不同坐标系下分析和计算电机的电磁特性。
了解电感矩阵的计算和应用，对于理解电机的动态响应和稳态性能具有重要意义。
通过实例分析，我们可以更好地理解电感矩阵变换的应用，并将其应用于实际的电机建模和控制中。
同步电机电感矩阵变换
同步电机的电感矩阵是描述电机线圈之间相互作用的矩阵，具有对称、负定和主对角线正的特点。
同步电机的线圈彼此之间存在一定的交互作用，所以电感矩阵是对称的；电机的互感必定是负的，所以电感矩阵具有负定性；电机线圈内部自感必须是正的，所以电感矩阵的主对角线元素是正的。
对于同步电机电感矩阵的变换，一种常见的方法是通过构造变换矩阵来将时变的电感矩阵转变为常系数矩阵，从而简化计算和分析过程。
这种变换矩阵的构造通常基于电机定子线圈的空间分布和电感表达式的分析。
另外，在不考虑饱和的情况下，有凸极效应的永磁同步电机电感矩阵也可以通过一定的公式来计算。
这些公式通常涉及到电机的交直轴电感、相位角等参数。
需要注意的是，同步电机电感矩阵的变换方法和具体公式可能会因电机的类型、结构、控制方式等因素而有所不同。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的变换方法和公式，并结合电机的数学模型进行分析和计算。
基于Matlab的双级矩阵变换器仿真系统设计基于Matlab的双级矩阵变换器仿真系统设计一、引言矩阵变换器是一种常见的电力电子器件，广泛应用于电力系统中的交流电压和电流的变换和控制。
其主要功能包括电压变换、电流变换、功率流控制等。
为了研究矩阵变换器的工作原理和性能特点，需要进行仿真分析。
本文设计了一种基于Matlab的双级矩阵变换器仿真系统，旨在模拟矩阵变换器的工作过程，并对其性能进行评估。
二、双级矩阵变换器的原理及结构双级矩阵变换器由两级逆变器组成，一级逆变器将直流电压转换为中间直流电压，二级逆变器将中间直流电压转换为交流电压输出。
双级矩阵变换器采用全桥逆变器作为主要组成元件，通过对全桥逆变器的PWM控制实现对输出电压的变换和控制。
矩阵变换器的输出电压波形具有较好的质量和可控性，并能满足电力系统的需求。
三、基于Matlab的矩阵变换器仿真系统设计方案1.系统框图设计本文设计的基于Matlab的双级矩阵变换器仿真系统的框图如下所示：┌───────────────┐参考电压源──────► │ 矩阵变换器││ 仿真模型│─── 输出电压输入电压──────► │ │└───────────────┘2.系统模型建立为了建立双级矩阵变换器的仿真模型，需要对矩阵变换器的元件进行建模。
主要包括半桥逆变器、全桥逆变器、建模参数等。
采用Matlab提供的Simulink工具箱，利用其丰富的电力电子工具箱创建相应的子系统模型，实现矩阵变换器的数学建模和仿真。
3.模型参数配置为了准确模拟双级矩阵变换器的工作特性，需要配置模型的各个参数。
包括目标输出电压、输入电压、变换频率、PWM控制参数等。
这些参数的设置直接影响到矩阵变换器的输出质量和性能。
通过调整这些参数，可以进行不同工况下的仿真测试。
4.仿真分析基于所建立的双级矩阵变换器仿真模型，可以进行不同输入电压、不同PWM控制参数下的仿真分析。
通过观察仿真结果，可以分析矩阵变换器的输出电压波形质量、稳定性、功率损耗等性能指标。
