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关键词： 永磁同步电机   矢量控制   扰动观测器   无差拍预测控制  

摘要： 永磁同步电机因损耗低、调速范围大等优点而在动态系统的调制过程中应用越来越频繁,比如在工业生产、航天加工以及数控机器人等伺服系统中实现了很大程度上的应用。在多数场合中,通常希望控制系统具备快速的转矩响应,从而使得对应的调速系统具备动态性能高的优点。电流环和速度环是永磁同步电机控制系统中非常重要的两个部分,从转矩方程可以看出,转矩与电流密切相关。系统的电流环位于最内侧,它能确定电机输出的电磁转矩的大小,从而影响系统的控制性能,它是体现伺服驱动性能的关键因素,因此本文的研究重点为伺服系统的电流环控制。高性能电流环控制策略的研究已成为近年来电机控制的研究热点,相应的先进算法也在技术革命中得到不断完善和发展。本文以表贴式永磁同步电机作为控制对象,建立了其相关的坐标变换和数学模型。针对矢量控制电流环动态性能差、PI参数设定繁琐、精度低等缺点,本文对电机的电流预测控制展开了研究。通过分析可知,无差拍电流预测控制算法因响应快,无需复杂参数计算等优点而被广泛应用,但对系统参数的依赖性较高。当电机参数发生扰动时,传统无差拍电流预测控制系统控制的性能便会削弱,因而系统的鲁棒性较差。结合仿真分析,进一步确定了系统的电感和磁链参数扰动是影响该算法控制性能的关键所在。针对系统稳定性较差的问题,在传统的无差拍电流控制中加入鲁棒电流控制的思想,引入了加权系数来降低单个误差的影响,从而提高系统的鲁棒性,实现抗干扰性更好的预测模型的设计。然而鲁棒控制稳定运行时,由于鲁棒因子的引入,使得稳态时会出现更大的电流静差现象。为了消除电机参数偏移以及鲁棒因子引入所带来的各种电流静差问题,本文设计加入了龙伯格扰动观测器,从而实现了前馈补偿。在观测器进行扰动量的数值补偿后,dq轴电流存在的稳态静差值也随之减小,控制系统的鲁棒性得以提高;随后提出了电流静差消除的改进算法来改善电机参数偏移所产生的问题。通过Simulink环境来搭建仿真模型,并在半实物仿真实验平台中完成相关的仿真实验,验证了两种改进控制策略理论的可行性。其结果表明设计的改进电流控制算法能够对电流环实现良好的控制,在参数偏移时能够实现电流的稳定跟踪,因此系统具有良好的静动态控制性能,其鲁棒性得以提高。该论文有图44幅,表7个,参考文献73篇。

关键词： 异步电机   矢量控制   转动惯量   参数辨识   参数设定  

摘要： 在实际工业应用中,转动惯量辨识作为调整系统参数的第一步开始被提出和研究,准确的辨识结果也作为系统后续能稳定运行的前提之一。不同应用需求下,采用的辨识方法也不一样,对于一些系统惯量相对稳定的伺服系统,一般采用惯量的离线辨识方法。但现目前,惯量的离线辨识还存在辨识精度不高、局限于具体应用场合等问题,而不同惯量系统下辨识值误差波动较大,说明了辨识结果不具有一定的可靠性,无法保证以此为基础设定的系统控制器参数能使系统有较好的动稳态性能。以异步电机交流伺服系统为研究对象,搭建异步电机矢量控制系统,并将其作为后续研究转动惯量辨识方法的基础。在电流闭环特性确定的情况下,对速度环控制器参数进行推导,建立转动惯量与控制器参数之间的联系。在此基础上,从频率和时域的角度出发,根据不同惯量系统下的波特图和速度响应曲线,直观分析转动惯量与系统控制性能之间的关系。以提高辨识精度和扩展应用范围为出发点,对两类惯量辨识方法进行分析和改进。一类是通过处理系统动态过程来辨识系统惯量的方法,选择应用最广泛的加减速法对其进行改进,通过对传统加减速法进行误差分析,从变角加速度和粘滞摩擦力矩两个角度对传统加减速法提出相应改进措施,改善其对辨识结果的影响。另一类是通过处理运动方程中的无关变量来辨识系统惯量的方法,选择扰动观测器法和数学积分法。扰动观测器凭借其稳定性好等优点,通过重构其状态方程的方式,让其直接用于转动惯量的辨识;数学积分法在辨识系统惯量时,辨识收敛速度较快但精度有待提高,因此引入积分链微分器来处理输入信号噪声,以提高辨识精度。在不同惯量系统下,对惯量辨识算法进行仿真和实验,证明了改进措施的有效性;最后,在仿真和实验中对系统控制器参数进行设定,通过系统良好的动稳态性能,说明了惯量辨识方法的实用性和辨识结果的可靠性。

关键词： 变频器   工业品营销   营销策略  

摘要： 长沙RY公司是一家集低压变频器研发、生产和销售等多项功能于一体的企业,RY公司要在日益复杂、激烈的低压变频器市场竞争中保持竞争力、抢占一席发展之地,必须立足于自身需求、积极顺应时代趋势,制定合理、完善的市场营销策略。 论文首先介绍了RY公司的发展历程和生产、研发能力,并对公司目前的营销策略进行了介绍,通过问卷调查法探寻了目前营销中存在的问题,主要有变频器产品竞争日趋激烈、定价模式缺乏灵活度、分销渠道存在一定的局限性以及促销力度较弱等。进而,论文梳理了RY公司目前在政策、经济、社会、技术等四个维度上所处的宏观环境,同时剖析了国内低压变频器产业的发展趋势、行业竞争特征,采用SWOT法分析了RY公司营销中的优势、劣势、挑战与机遇。最后,本文以STP市场细分、选择和定位理论作为指导,立足于RY公司的实际,对RY公司的目标市场进行了定位,提出了RY公司变频器4PS营销策略:一是产品策略,即以产品性能、服务为切入点,突出产品差异化特征,进而提高产品品牌价值;二是价格策略,即引入需求导向定价法与竞争导向定价法;三是促销策略,即丰富促销方式;其四是渠道策略,即同时应用直接渠道、间接渠道。此外,论文还提出了RY公司营销策略优化的实施措施,主要有:加强品牌营销、改进售后服务、完善产品研发。为了保障优化措施的顺利实施,论文还从培训保障、组织保障、人才保障、创新保障和客户关系保障五个方面提出了相应的保障措施,并对RY公司营销优化措施的预期成果进行了展望。 图17幅,表22个,附录1份,参考文献50篇

关键词： IGBT模块   可靠性   寄生参数   结温测量   振荡  

摘要： 当前,随着相关理论的不断完善与发展,电力电子系统由于其极高的能量转换率,而在包括交通运输,航空航天等领域得到了极为普遍的应用,同时,其在工作过程中所体现出的高度可控性也使得人们对其关注程度与日俱增。大多数情况下,电力电子系统所工作的环境情况较为恶劣,因此人们对其工作过程中的可靠性给予了充分的重视。功率半导体器件是该系统中的核心组成部分,如果其在工作过程中的稳定性得不到充足的保障,那么整个系统便无法保证高效的运行。当前,为了能够对功率半导体器件的工作状态进行实时的监测,而普遍采用的方式是测量结温,同时该方式也受到了业内的普遍认可。工作环境的恶劣决定了该器件在其整体工作周期内将会面临各种各样的干扰问题,其中震荡干扰问题最为突出。为了能够保障器件的工作过程中的稳定性而需要对其的抗震荡干扰能力进行深入的研究。本文基于IGBT模块,对其开展包括开通电流震荡以及模块节温测量在内的理论研究:1.对其工作过程中的稳定性可能潜在影响因素进行深入的探索。对其工作原理以及动静态特性展开详细的分析与论述。在研究IGBT模块基本结构的基础上,深入的研究了其在工作过程中的失效原因,并最终发现是由于节温波动所导致的焊料层老化引起的,并标定了IGBT模块失效的判定标准。2.提出了一种基于Irr的IGBT模块动态结温的估测方法。首先详细分析了IGBT模块开通过程中的反向恢复阶段,建立了考虑寄生参数的暂态模型。进而分析了Irr随结温的变化以及Irr随负载电流的变化,推导得出三者之间的数学关系。对IGBT模块基于实验模型进行深入的研究,获得其结温预测模型。并对模型的准确性进行进一步的实验论证。3.研究IGBT模块开通阶段的电流振荡过程。首先在考虑寄生参数的影响下,建立了IGBT模块开通电流振荡暂态模型,进而分析了影响电流振荡特性的因素。简单介绍了双脉冲测试的目的和原理。搭建双脉冲仿真测试平台,测量不同寄生参数在不同数值下的电流振荡特性,验证模型的正确性。

关键词： 能量回馈   PWM整流器   谐波抑制   低电压穿越   电能质量检测  

摘要： 电梯作为现代建筑及交通领域的重要运输工具,每年消耗大量的能源。我国现已成为世界第一电梯大国,而采用节能技术的电梯仍是少数。就自动扶梯而言,大多数仍使用传统的变频技术,在重载下行时电机产生的再生能量被消耗在制动电阻上,浪费能源的同时恶化了机房环境。整流侧采用PWM变流技术是实现能量回馈的最优方案,本文针对产业界关注的由复杂电网扰动带来的技术问题,对能量回馈型变频器的网侧变流器在的控制技术进行深入研究,形成以下主要工作:首先基于双PWM变频调速系统建模,重点分析了前级PWM整流器在两相旋转坐标系下的电压、电流双闭环控制策略及其复频域的控制参数设计。针对网侧稳态扰动下电流谐波抑制问题,引入了基于比例积分(PI)+重复控制器的电流内环控制,并结合稳定性分析进行参数设计;针对不平衡及非线性扰动等造成的母线电压波动,引入陷波器的电压外环改进控制,改善对母线波动的抗扰能力。针对网侧电压暂降问题,着重分析了不平衡电压跌落下的网侧变换器系统的运行特性及其受负序分量的影响,揭示了电网电压突变扰动引发的系统过保护机理,提出了基于前馈控制的瞬时功率响应策略,实现变频系统低电压穿越。提出了一种结合经验小波变换与希尔伯特变换的暂态电能质量检测算法,并将其集成于变频系统的保护控制,可应用于解决电能质量扰动致停梯事故的问题溯源。最后完成了硬件平台搭建与控制策略的算法实现,实验结果表明针对复杂电网扰动运行条件,本文所提出的网侧变换器控制技术对双PWM变频器控制系统具有良好的性能改善。

关键词： 星型级联H桥STATCOM   双频功率回路   相间功率传输   相间直流电压均衡   移相控制  

摘要： 由于风力发电、光伏发电具有随机性、间歇性与波动性,新能源发电大规模并网对电网电能质量造成了影响。为了提升系统的电能质量,维持电压稳定、提高系统功率因数,需要对电网进行无功补偿和不平衡功率补偿。而级联H桥STATCOM具有模块化、易扩展的特点,对于改善电能质量、提升电网传输容量、增强电力系统稳定性等具有重要的作用。 相比于三角型结构的级联H桥STATCOM,星型联结的级联H桥STATCOM拓扑单相仅需承受相电压,选用相同耐压等级子模块的情况下可以有效减少相内子模块的数量,降低系统体积与成本、控制复杂度。但是三角型结构本身构成了三相间功率交换的内部通道,而三相三线制的星型STATCOM拓扑缺少公共直流端或直接的相间功率交换通路,因此相比于三角型连接拓扑,星型连接拓扑对于系统的不平衡分量补偿能力更弱。缺乏相间功率交换通路、负序能力补偿弱的特点极大地制约了星型结构的应用场景。针对星型级联H桥STATCOM拓扑缺乏相间功率交换通路、应用场景受不平衡分量补偿能力限制的问题,本文提出了一种拓扑与控制策略的改进方法,具体如下: (1)本文提出了一种具有双频功率回路的星型级联H桥STATCOM拓扑结构,在传统星型级联H桥STATCOM拓扑的基础上,该拓扑增加了两组相间RLC谐振器回路,构成了相间谐振频率功率交换通路,弥补了传统星型拓扑缺乏相间功率交换通路的缺陷。通过注入谐振频率分量通过RLC谐振器回路在相间进行流动,能够实现相间功率传输,补偿三相不平衡功率,实现相间电压均衡控制。 (2)本文研究了基波频率与谐振频率两种频率分量的共同产生与解耦控制。基于传统载波移相调制法推导分析了混频载波移相调制法,在传统载波移相调制的基础上,将基波频率分量与谐振频率分量两种频率分量进行叠加共同构成调制波。由于不同频率间的正交性,因此采用混频载波移相调制法可以实现基波频率与谐振频率两种频率分量的解耦输出。针对基波频率与谐振频率的解耦控制,主要分析了两种频率分量功率回路的阻抗匹配参数设计,通过阻抗匹配设计实现两种频率分量的功率分流与解耦控制。针对谐振频率分量的作用主要分析了相间谐振频率移相控制的作用,通过控制谐振频率分量间的移相角大小与方向控制相间功率传输。 (3)本文针对所提出的具有双频功率回路的星型级联H桥STATCOM拓扑,在拓扑结构与工作原理分析的基础上,进一步提出了基于双频功率的相间直流侧电压均衡控制策略,实现系统不平衡分量补偿与相间直流电压均衡控制。针对所提出的具有双频功率回路的星型级联H桥STATCOM拓扑结构及其直流电压均衡控制策略,进行了系统仿真与实验验证,结果证明了所提拓扑及控制策略的有效性。

关键词： 永磁同步电动机   无位置传感器   高频脉振注入   矢量控制   二阶广义积分器  

摘要： 在永磁同步电机（PMSM）控制系统中,转子位置信息的准确提取对系统的运行非常重要。采用位置传感器不仅会增加控制系统成本与体积,还会限制电机应用场合,因此无位置传感器控制具有重要的应用价值。零低速情况下,高频脉振注入法需要利用电机的凸极饱和效应。本文基于id=0的矢量控制策略,利用高频脉振注入法产生的凸极饱和效应来提取转子位置信息。但所提取的转子位置信息受到逆变器死区、电机参数误差等因素影响,叠加了高次电角频率谐波,降低了控制精度。本文设计了二阶广义积分器来提取特定频率信号,滤除了在转子位置信息中叠加的高次谐波,使估计的转速和位置精度更高。针对采用PI控制器导致系统超调量过高的问题,本文设计了自抗扰控制器来减小控制系统的转速超调量,并且对自抗扰控制器结构进行了优化,简化了控制器设计。自抗扰控制器具有更强的鲁棒性,可以减小转子位置波动,提高系统运行的稳定性,进一步提高了高频脉振注入法的精度。实验和仿真均选取PMSM,分别对传统电机双闭环结合磁场定向控制和基于高频脉振注入无位置传感器控制在突加负载等多个运行状态进行仿真分析。实验选取DSP最小系统板作为控制板,结合驱动板和电机搭建PMSM控制系统实验平台,使用CCS6.0软件编写控制程序,并在不同给定转速下对改进前后高频脉振注入法分别进行实验分析。总之,结合二阶广义积分器和自抗扰控制方法的PMSM控制策略能够有效提高高频脉振注入法位置信号提取精度,改进后的方法不仅可以提高系统控制精度,还能保持控制系统稳定性和可靠性。

关键词： 同步磁阻电机   无传感器控制   脉振高频电流注入   模型参考自适应   改进加权算法  

摘要： 电机作为现代化舰船的动力源,其工作可靠性和低振动性对舰船的隐蔽性和安全性具有重要影响。经调研,现代化舰船所用电机主要以异步电机和永磁同步电机为主,异步电机虽然制造技术成熟、制造成本低,但是在驱动时存在效率低、损耗高、振动较大等问题;永磁同步电机虽然效率高、损耗小,但是其转子为稀土永磁体,当应用于某些高温环境中时,永磁材料可能会发生退磁现象,并且成本较高。而同步磁阻电机因其转子无永磁体使其制造成本较低,工作效率介于异步电机和永磁同步电机之间且更临近永磁同步电机,并且控制结构简单,噪声和振动较小,更加满足舰船对电机低振动性和可靠性的要求。但是传统物理传感器的使用会提高电机的成本和体积,并且控制的准确性也会受到工作环境的影响,因此就需要无位置传感器控制技术来估算转子位置和转速信息。目前,无传感器控制技术面临的主要问题是无法采用单一控制策略实现电机在全速域下的转子位置估计。对此,本文以同步磁阻电机为对象,对适用零低速和中高速的无传感器控制算法以及如何实现两种算法的平滑切换进行研究,主要研究内容如下:首先,本文阐述了同步磁阻电机的运行原理,并介绍了同步磁阻电机在三相静止坐标系、a-b静止坐标系和d-q旋转坐标系这三种坐标系下的数学模型。其次,在零低速域时采用脉振高频电流注入法来估算转子位置和转速信息,该方法通过向估计的同步旋转坐标系直轴注入高频电流信号,然后检测交轴的高频电压响应来获取转子位置误差信号,从而实现零低速的转子位置估计。在中高速域时,采用模型参考自适应法来估算转子位置信息,以同步磁阻电机为参考模型,推导系统的可调模型,然后采用波波夫超稳定性理论来推导系统的自适应律,然后对可调模型进行调节,使可调模型趋近于参考模型,从而实现中高速的转子位置估计。然后,为了保证两种无传感器控制算法在切换区间内的平滑过渡,本文在传统加权算法的基础上提出了一种改进的加权算法,采用正弦型饱和函数代替传统的线性切换函数,对两种算法获得的位置误差信号进行融合。为了验证所提控制策略的有效性,在Simulink中搭建了仿真模型,并进行启动与稳态性能和抗负载扰动性能的仿真测试与分析。最后,为了验证控制系统的有效性和可行性,搭建了由上位机、转速转矩测量仪、磁粉离合器、驱动器、和同步磁阻电机组成的实验平台。并基于CCS软件对同步磁阻电机无传感器混合矢量控制系统进行代码的编写与调试。最后在搭建的实验平台上对电机启动与稳态性能和抗负载扰动性能进行测试,实验结果验证了本文提出的同步磁阻电机无传感器混合矢量控制系统的适用性和正确性。

关键词： 投资组合   事件风险   模糊厌恶   最优控制  

摘要： 在金融市场中,稀有事件的发生可能导致股票价格急剧变化,给投资者带来巨大的风险和挑战。为了应对这种不确定性,本文致力于研究完备市场中具有稀有事件风险的最优投资组合问题。为了更准确地刻画稀有事件风险对股票市场的冲击,我们引入了跳扩散过程作为随机模型,以捕捉价格跳跃现象。此外,考虑到投资者在实际决策中的特点,我们进一步分析了风险厌恶和模糊厌恶的行为倾向。在现实中,大多数投资者更倾向于选择已知信息而非未知和模糊的信息。因此,我们将股票价格、收益波动率和价格跳跃的模糊厌恶因素纳入研究框架,以更好地模拟实际投资环境。在本研究中,我们旨在通过结合稀有事件风险和模糊厌恶行为,寻求最优的证券投资组合策略,以实现投资者的利益最大化和风险分散的目标。本文分为五个章节,第一章介绍了研究的背景和意义;第二章提供了所需的预备知识;第三章研究了基于股票价格和波动率的模糊厌恶下的最优投资组合,考虑了完备市场和不完备市场的情况;第四章研究了基于股票价格、波动率和价格跳跃的模糊厌恶下的最优投资组合,同样考虑了市场完备性的差异;第五章对本文的研究内容进行了总结,并展望了未来的研究方向。