Buck-Boost矩阵变换器与异步电机集成优化控制研究

基本信息
批准号:51477047
项目类别:面上项目
资助金额:85.00
负责人:张小平
学科分类:
依托单位:湖南科技大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张敏,曾照福,张铸,韦文祥,尹翔,黄毅,刘士亚,周艳红,唐水平
关键词:
BuckBoost矩阵变换器优化设计异步电机稳定性分析控制策略
结项摘要

Buck-boost matrix converter(BBMC) is a novel power converter with simple topology and a series of ideal electrical characteristics, which is suitable for the application of variable frequency speed control of AC motor. In this project, a novel variable frequency speed regulating system based on BBMC is proposed, and corresponding high performance speed control strategy of BBMC and asynchronous motor is studied by establishing the mathematical model of asynchronous motor and BBMC, with the combination of vector control principle and intelligent control algorithm. By establishing discrete mapping model of speed control system and studying effective experimental method, the nonlinear phenomenon existed in the system is analysed through numerical analysis and experimentation. The stable operation area of the system is determined and effective control strategy is studied to achieve the suppression or elimination of chaos. A multi-objective optimization model is established and applied with the aim to reduce the harmonic distortion of BBMC output waveform, improve the stability margin of power and reduce the cost of system by multi-objective particle swarm optimization algorithm, and the optimal main circuit parameters of BBMC can be achieved. Simulation model and hardware experimental system are constructed to verify the above theory, which laying the foundation for engineering application of BBMC in the field of variable frequency speed control.

Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)是一种具有简单拓扑结构和一系列优良电气特性的新型电力变换器,适于应用到交流电机变频调速领域中。本项目将针对以BBMC为变频器的异步电机调速系统,通过建立异步电机和BBMC的数学模型,结合异步电机矢量控制原理并借鉴相关智能控制算法,研究BBMC与异步电机组合的高性能调速控制策略;建立调速系统的离散映射模型并研究有效的实验方法,通过数值仿真与实验研究对系统存在的非线性现象进行深入分析,研究确定实现系统稳定运行的工作区域并研究有效的控制方法以实现混沌的抑制或消除;建立针对BBMC输出波形谐波失真度、功率稳定裕量及系统成本等性能指标的多目标优化模型,运用多目标微粒群优化算法对其进行优化,由此获得BBMC主电路的最优参数;构建仿真模型与硬件实验系统,对上述理论的正确性进行验证并加以完善,以便为实现BBMC在变频调速领域的工程化应用奠定基础。

项目摘要

Buck-Boost矩阵变换器(BBMC)是一种具有高电压传输比及系列优良电气特性的新型电力变换器,适合应用到交流电机变频调速领域中。本项目针对以BBMC为变频器的异步电机调速系统,通过建立调速系统的数学模型,结合异步电机矢量控制原理分别提出了双闭环控制、基于重复控制的复合控制及基于PI-IP控制的有限时间控制等多种控制方法;开展了BBMC非线性特性的分析研究,提出了一种有关BBMC运行状态的分析与判定方法,以及有关BBMC主电路参数稳定域及基于电压电流模式控制的控制参数稳定域的分析方法,并针对BBMC中存在的分岔混沌现象,分别提出采用输出延迟反馈控制法和改进型指数延迟反馈法进行控制,获得了满意的效果;在有关BBMC多目标优化设计方面,分别提出采用微粒群算法、果蝇算法及自适应狼群优化算法对其主电路参数及相关控制参数进行优化,研究确定了BBMC最优主电路参数与其额定输出电流间的变化规律,为实现不同电流额定的BBMC主电路优化设计提供了理论依据;构建仿真模型与硬件实验系统,对上述理论的正确性进行了验证,为实现BBMC在异步电机变频调速系统中的实际应用奠定了理论基础。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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