电力拖动论文范文参考 电力拖动毕业论文范文[精选]有关写作资料

目录

1. 第一篇电力拖动论文范文参考：基于微分几何的交流电机非线性控制理论研究与应用
2. 第二篇电力拖动论文样文：矿山牵引电机车控制系统的研究
3. 第三篇电力拖动论文范文模板：异步电机的高性能变频调速控制策略及系统实现研究
4. 第四篇电力拖动论文范例：谐振软开关PWM功率变换器及其非线性特性分析
5. 第五篇电力拖动论文范文格式：交流异步电力测功机系统及其软测量技术研究

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第一篇电力拖动论文范文参考：基于微分几何的交流电机非线性控制理论研究与应用

截至到20世纪末,大多数板带钢材卷取生产线采用直流电机作为核心引擎.近十几年来,随着液压传动系统的不断改进和先进的电力电子变频装置的应用,越来越多的交流电动机成为带钢卷取机的主引擎.成品板带材的自动卷取是整个热轧生产过程的最后一道工序,也是保证连续生产线高效率运作的重要环节,所以在国内外钢铁工业中对卷取机的卷动速度和转矩等多个指标的控制都有很高的要求.那么针对卷取机主卷筒内的交流电动机,设计出更先进的非线性控制算法便成为构造此类电力拖动系统的核心任务.这也正是本课题的工程背景：通过研制新型交流电机的非线性控制器,实现对卷取张力的高性能控制,保证整个带钢生产线的高效连续生产,确保良好的带钢产品产量和质量.

本文在交流电动机非线性控制的理论研究方面,涉及了当今非线性控制理论的两大分支.一个分支是“模型论”,即以已知被控对象的精确模型为前提,进行控制算法的研究与开发.另一分支是“调节论”,对被控对象的数学模型依赖程度不高,而是重点关注如何消除受控系统某状态变量反馈值与设定值的误差,以“依偏差消除偏差”的思想为指导,通过动态调节系统的输入量,实现对整个系统输出值的跟踪控制.以下是本课题中的主要理论成果：

1)以当前交流电机驱动的卷取机的生产工艺特点为基础,研究含振动因素的带钢卷取张力控制模型,建立与热轧交流电机驱动的卷取机恒张力控制相适应的卷取机转速规程.提出以微分几何非线性控制方法解决高速连续卷取过程中的张力／卷速间接控制问题.对于交流电动机这一类仿射型非线性系统,首次引入输入-状态稳定(Input-State Stability, ISS)的概念证明基于微分几何的电机非线性控制系统稳定性.提出将非线性控制律作用下的仿射非线性系统看作广义互联系统,然后对大系统内的各子系统分别讨论ISS特性,再结合小增益定理推证整个非线性控制系统的稳定性.最后通过仿真测试验证所述理论的正确性.

2)在满足热轧带钢卷取张力控制指标的前提下,增加考察交流异步电机的铁芯能耗因素,建立了含铁耗因素的电机能耗模型.基于此模型设计卷取机的张力／速度控制系统,并设计出具体的实验配置及实现方案.重点是对于交流异步电动机的多输入多输出仿射非线性系统,运用精确反馈线性化(Exact Feedback Linearization, EFL)算法设计出系统的非线性控制律和最优控制器.实验数据表明将微分几何非线性控制应用于交流电机驱动的卷取机系统,可以达到多目标优化控制的效果,在铁芯能耗动态可控的约束条件下,实现转速和转矩的解耦控制.

3)提出基于自抗扰控制思想的主动转速补偿控制(Active Speed Compensation Control, ASCC)策略,以克服传统交流电机驱动的卷取机中直接转矩控制(Direct Torque Control, DTC)系统的固有缺陷,解决因较大冲击性机械负荷导致的电机转矩脉动和转速降落问题.设计出交流电动机的主动补偿策略,并且在理论上做出非线性扩张状态观测器(Extended State Observer, ESO)的稳定性论证.最后以仿真测试验证控制策略的良好性能.

4)基于对两类非线性控制方法的研究,本文进一步提出将微分几何非线性控制与自抗扰扩张状态观测器相结合的非线性控制方法.同样以交流异步电动机作为被控对象给出详细的控制算法设计过程,提出并且论证此类非线性控制律存在的理论条件.最后采用一种新颖的仿真技术：基于Saber和Simulink软件平台的联合仿真方法,进行电机控制的仿真研究,验证基于观测器的精确反馈线性化控制(EFL&,ESO)方法的有效性.

第二篇电力拖动论文样文：矿山牵引电机车控制系统的研究

以电气传动驱动的矿山牵引电机车作为矿山广泛使用的一种重要运载工具,其工作环境复杂,供电可靠性低,运行轨道条件差,超载现象突出.因此,矿山牵引电机车需具有大力矩起动、调速平稳、运行可靠、过载能力突出和抗干扰能力强等优越性以满足矿山牵引的要求.

我国矿山牵引电机车大多采用直流串励电动机作为牵引电动机.伴随着电力电子技术、微电子技术、控制理论和信息技术的不断发展,各类电气传动系统正在越来越多的被国内外学者和工程技术人员开发与研究,交流异步电动机调速技术日趋成熟,交流异步电机在矿山牵引领域正逐步取代直流电机.

异步电动机的控制方法可分为基于稳态模型和基于动态模型两种.基于稳态模型的控制方法主要采用转速开环变压变频控制,系统结构简单,成本较低,但调速性能较差；基于动态模型的控制方法主要是矢量控制和直接转矩控制,系统结构复杂,调速性能优越,能够满足高性能控制要求.论文以矿山牵引电机车为研究对象展开研究,主要的研究工作如下：

1.分析研究异步电动机的动态数学模型,在旋转坐标系下根据电动机在不同频率下获取最大输出转矩时的电压电流约束条件进行了弱磁控制分析.研究异步电机的机械特性和牵引电机车的牵引特性,得出异步电机作为牵引电机车的牵引电机,其特性与牵引电机车的牵引特性相吻合.

2.从矿山牵引电机车牵引力出发,把牵引电机车和装载车的各种负载归结为综合负载,以电机车的力矩传递为主线把牵引电机、齿轮箱、轮对和轨道面等各种因素折算到电机侧,建立了矿山牵引电机车双电机拖动一体化模型.

3.针对矿山牵引电机车的实际工况,比较直接转矩控制和矢量控制两种控制方案,在选用矢量控制策略作为电机车控制方案的基础上,提出矿山牵引力矩模式控制方法,结合速度闭环控制,提出了适合于矿山牵引的速度模式和力矩模式混合控制方法.

4.分析直流母线电压波动对矿山牵引控制系统的不利因素,提出了抑制母线电压波动的前馈补偿控制方法,并对控制方法进行了验证.

5.分析研究无速度传感器控制方案,提出了利用转矩电流微分进行同步转速估算的方法,并给出了转速估算环节的核心算法.通过仿真验证表明该方法估算转速算法正确,采用该方法的调速系统具有良好的动、静态性能.能够满足矿山牵引电机车应用的要求.

6.设计了矿山牵引电机车驱动部分的软、硬件系统.通过有速度和无速度传感器矢量控制大、小功率实验平台和牵引电机车产品样机的实际测试,验证控制系统的相关性能指标.给出了在不同实验平台上的实验结果,包括电机特性的相关测试结果,产品样机在牵引电机车测试平台和矿山现场的实验测试结果.

实验和运行结果表明系统起动力矩大,过载能力强；稳速性能好,动态响应快；调速范围宽,能在低速和弱磁恒功率区域平稳运行；速度和力矩模式灵活切换,满足矿山牵引电机车的要求.

第三篇电力拖动论文范文模板：异步电机的高性能变频调速控制策略及系统实现研究

电力拖动广泛应用于工业、农业、国防和社会生活的各个领域.目前,我国有70％左右的电能被各种电机所利用,电力拖动中,交流电力拖动占80％以上.20世纪70年代以前,电力拖动调速中,直流调速占90％以上,而交流调速不到10％.原因是直流电机电枢电流与磁场电流相互独立,在磁场恒定情况下,通过控制电枢电流可以方便控制电磁转矩,因此,直流调速具有优良的起制动和调速性能.而交流调速则无法与其相比.20世纪70年代以后,矢量控制理论的建立,将异步电机等效成直流电机控制,使异步电机变频调速控制性能完全达到了与直流电机调速控制性能相媲美的程度.具有了取代直流调速的明显优势,成为电力拖动调速控制的重要发展方向.本文就是围绕异步电机高性能变频调速控制策略开展研究的.其主要研究内容及创新点如下：

提出了基于自抗扰控制器的异步电机变频调速控制策略,将异步电机模型中的耦合项及参数摄动视为系统内扰,采用扩张状态观测器进行观测并加以补偿,利用其非线性结构克服了经典PID的缺陷,较好地解决了异步电机矢量控制因电机参数变化对解耦关系的影响,给出了自抗扰控制策略的鲁棒性能分析.仿真表明：系统响应速度提高,稳定性改善,抗扰性增强.自抗扰控制器具有较强的适应性和鲁棒性.

提出了一种基于多模型自适应控制的异步电机变频调速控制策略,针对异步电机存在恒转矩和恒功率两个工作区以及激磁饱和及趋肤效应带来的参数突变这一实际情况,利用多个辩识模型来实现对异步电机所有特性的覆盖.对每一个子模型设计相应的控制器.在实际过程中,将这有限个子控制器映射成异步电机不同工况下的自适应控制器,使异步电机变频调速控制在整个工作范围内具有令人满意的控制性能.提出了神经网络自适应Dahlin控制解决方案,较好地解决了多模型切换时滞引起的稳定性变差问题.仿真表明：多模型自适应控制较好地解决了异步电机在整个工作范围内和不同工况下的高性能控制问题.

提出了变论域变步长LMS算法,给出了基于自适应逆控制的异步电机变频调速控制策略,对给定信号采用对象的逆作串联控制器,使系统输入输出之间近似为单位映射,系统输出对输入具有较好的跟随性.对扰动信号采用扰动消除技术,该控制将对象参数摄动和外部扰动统一视为扰动.扰动既驱动对象,又驱动模型,对象和模型之差就是总扰动,用该扰动去驱动模型的逆,并在对象输入中被减去,最终使系统消除了噪声和扰动.由于对给定信号和扰动信号分开控制,二者控制性能无需兼顾和折衷,这是异步电机变频调速自适应逆控制的重要优势.本文给出的基于变论域变步长LMS算法的步长μ(K)将随误差e(k)论域的变化而变化,使该算法初始收敛速度、对时变系统的跟踪能力及收敛精度三个性能指标达到最优,用于异步电机变频调速系统及其逆系统模型辨识,具有较高的辨识精度和较快的实时性.仿真表明：异步电机自适应逆控制具有较明显的优越性和有效性.

第四篇电力拖动论文范例：谐振软开关PWM功率变换器及其非线性特性分析

近年来,电力电子技术、计算机技术及自动控制理论的迅猛发展极大地促进了交流电机变频调速技术的进步.但常规的硬开关模式PWM功率变换器由于开关损耗大、开关频率低、输出波形质量差、变换效率低等缺点,使得其性能与功能难以进一步提高.因而研究具有开关频率高、体积小、重量轻、变换效率高、无音频噪声的谐振软开关功率变换器已成为功率变换领域当前的主要研究方向之一.

本文主要研究谐振软开关PwM功率变换器及其非线性特性分析,其主要创新点与研究成果为：

通过对常规电压型SPWM变频器延时效应的分析,给出了SPWM信号延迟方法,导出了由SPWM信号调制方法及信号延迟效应引起的SPWM逆变器实际输出基波电压及各次谐波电压的计算公式,给出了仿真曲线；研究了延时效应对输出转矩及转速的影响及确定实际开关频率的方法；通过将提出的信号延时补偿电路应用于SPWM变频器以改善SPWM波形质量,使得变频器的性能得到了极大的提高,给出了实验结果及分析.

分析了串联谐振软开关DC/AC变换器的工作原理,提出了谐振直流环节逆变器谐振电压可靠回零的方法,导出了回零谐振所必须具备的最小初始条件,即谐振电感具有最小初始电流,L_(L Min)(0),求得了获得该最小初始电流时谐振电容短路开关所需的最小导通时间t_(I min).得出了谐振电压波形是否可靠回零与直流电源电压大小无关的结论.针对由高频软开关逆变器—交流异步电动机构成的拖动系统,建立了该系统的数学模型,从整体系统角度分析了其动、静态特性,提出了交流异步电动机负载变化对高频软开关逆变器特性影响的分析模型,给出了谐振直流环节中谐振元件的选取原则及计算公式.

针对串联谐振直流环节逆变器和并联谐振直流环节逆变器两类拓朴结构中存在的电压、电流应力大的缺点,提出了串并联谐振直流环节变换器—一种新型的零电压软开关变换器拓朴新概念.其主要思想为：将串联谐振与并联谐振相结合而构成一个串并联谐振环节,使电路在一个谐振周期过程中,某些状态为串联谐振,而另一些状态为并联谐振,以使网络整体性能为串联谐振与并联谐振的优点相结合,从而克服两者的缺点.依据提出的串并联谐振软开关变换器电路拓朴结构,分析了该变换器的工作原理、状态转换形式,建立了该系统大信号瞬态数学模型,进行了多种工作条件下的计算机仿真与实验研究.仿真与试验结果表明了该新型变换器的工作原理是正确的.

针对谐振软开关DC/AC变换器中既有谐振开关频率,逆变桥PWM开关频率,又有输出频率等,本文提出了分级建模的思想与方法.首先研究了谐振直流环节的建模与非线性分析,导出了谐振直流环节中谐振元件上的电压、电流计算公式；其次研究了逆变桥PWM开关部分的建模分析与仿真.最后将谐振环节开关非线性模型与逆变桥PWM开关部分模型相结合而构成整体非线性系统,结合系统输出特性要求进行整体非线性系统仿真研究,获得了系统稳态特性.

最后对全文进行了总结与展望.提出了尚需深入研究的几个问题及未来的研究方向.

第五篇电力拖动论文范文格式：交流异步电力测功机系统及其软测量技术研究

测功机是对各种动力与传动机械进行性能测试的主要设备.鼠笼式转子结构的交流异步电力测功机由于具备电机结构简单,精度高,测功范围广,试验条件容易控制等优点,近年来得到了广泛的应用.在变频调速装置控制下,交流异步电力测功机不但能够为被测试设备加载转矩进行功率测试,而且还能作为电动机拖动被测试设备进行冷磨合等试验.同时所吸收的机械能还能转换为电能实现能量回馈和系统的电封闭.本文选取交流异步电力测功机系统为研究对象,讨论了其系统基本组成和控制策略,开展了转速和转矩的软测量技术研究.

首先以作者研发的某摩托车发动机实验台架为例,全面阐述了交流异步电力测功机的测功原理,讨论了保证交流异步电力测功机系统工作稳定的条件.在分析建立了交流异步电力测功机的数学模型的基础上,提出了一种简化的变频器数学模型,并据此建立了整个测试系统的数学模型.针对传统PID控制器的不足,提出了基于模糊PID恒转速控制器的交流异步电力测功机控制系统,并给出了相关的实验结果.实验结果表明,控制系统具有较好的调节性能,可以满足动力测试与控制要求.

接着从交流异步电力测功机的数学模型出发,提出了一种在系统速度已知的情况下,将加载转矩作为未知输入的交流异步电力测功机系统的软测量模型,并从李雅普诺夫稳定性定理出发,验证了模型的稳定性.对于速度未知的场合,提出了基于UKF算法的交流异步电力测功机系统在速度未知情况下的软测量模型.仿真结果和实验结果表明,两种软测量模型都能对各自的估计量进行一定精度地估计,但是由于交流异步电力测功机电气参数的变化以及运行中损耗的存在,两个模型的估计输出还存在着一定的误差.

为解决参数和损耗的变化引起模型输出结果的误差,在全面分析了交流异步电力测功机在运行中存在的各种损耗的基础上,从交流异步电力测功机加载转矩随定子绕组温度上升而上升的事实出发,提出了交流异步电力测功机的稳态转速和转矩的T-S模糊软测量模型.该模型以定子电流、定子电压和定子绕组温度为输入,采用改进的快速傅里叶变换计算电压和电流的有效值.为提高模型的估计精度,将传统的T-S模糊辨识模型模糊规则使用的线性方程形式修改为多项式形式,并根据聚类区间误差的分布来调整模糊聚类中心和模糊规则.实验证明该软测量模型能够较为准确地估计出交流异步电力测功机的转速和轴上机械转矩,且能够正确反映转矩、转速随定子绕组温度变化而变化的趋势,模型的输出对参数的变化不再敏感.

为进一步提高转速和转矩估计的精度,建立了考虑损耗的实际系统中转速和转矩非线性函数的一般形式,利用支持向量回归机能够在全局意义上逼近任意非线性函数的特点,构建了基于支持向量回归机的交流异步电力测功机系统的稳态软测量模型.实验证明了该软测量模型能够对转速和转矩进行有效地估计,精度得到了进一步提高.在此基础上,为进一步提高模型的运算速度和鲁棒性,将偏最小二乘法、支持向量回归机算法和鲁棒主分量回归数据野点检测算法结合起来,提出了鲁棒非线性偏最小二乘法.该算法中使用支持向量回归机来实现偏最小二乘法中潜变量的非线性映射,使之能够应用在交流异步电力测功机这样一个非线性系统建模中.同时使用鲁棒主分量回归数据野点检测算法能够有效地检测出数据中的野点.此外,基于鲁棒非线性偏最小二乘法的软测量模型由于进行了潜变量的抽取,降低了输入数据的维数,从而达到提高了模型运算速度的目的.模型训练和实验结果表明,鲁棒非线性偏最小二乘法软测量模型能够对交流异步电力测功机系统的转速和转矩进行较好地估计,从而模型训练和回归估计的鲁棒性得到了提高.

最后,依据国家相关标准,对各种软测量模型的工程应用前景进行了探讨,并分析各模型误差的来源,提出了减少误差的研究思路和方法.

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