基于dq坐标系下6次谐波抑制的车用感应电机低频共振削弱方法

死区、管压降等非线性因素会在逆变器的输出电压中注入低次谐波,从而引起定子电流发生5次与7次谐波畸变并增加转矩脉动。同时,由于电动汽车用感应电机的固有频率较低,当电机中高速运行时,定子电流的低次谐波频率与电机固有频率重合,从而产生低频共振。针对上述问题,该文首先对感应电机固有频率的仿真与测试方法展开研究,确定电机的固有频率范围。然后在对死区与管压降所引起谐波畸变特性进行分析的基础上,提出在转子磁链定向后的两相旋转坐标系(dq坐标系)下矢量控制系统中电流内环加入可衰减6次谐波的谐振控制器,并针对谐振控制器参数的设计方法展开研究。最后建立仿真模型与实验平台,结合电流快速傅里叶变换(FFT)分析结果与功率谱密度以及振动实验数据,并与其他前馈补偿方法进行对比,证明通过对dq坐标系下6次谐波的抑制,可有效降低定子电流的5次与7次谐波以及固有频率处电机的振动功率,同时说明该文的理论分析与所提的dq坐标系下6次谐波抑制方法是正确且可行的。

电流源型逆变器电机驱动系统的储能电感电流与转子磁链最优控制策略

在电流源型电机驱动系统中,直流侧电压源与储能电感共同构成电流源为交流负载提供能量,然而在调制过程中,因储能电感电流无法独立控制而导致电流出现断续或持续增加的问题,且电机减速时无法实现能量回馈。该文在电流源型逆变器的直流侧增加电压–电流变换电路实现对储能电感电流的控制及能量的回馈,并设计一种适合于储能电感电流的滞环控制策略。与此同时,为了提高直流侧电流利用率,降低线路损耗,通过推导出转子磁链定向后储能电感电流与转子磁链的稳态数学关系,得到不同转速与电磁转矩情况下转子磁链与储能电感电流最优给定值的确定方法,并在此基础上设计电机转速、转子磁链闭环控制策略。仿真和实验结果验证了所提出的转子磁链与储能电感电流给定值计算方法的正确性,且基于储能电感电流调节的感应电机矢量控制系统在不同工况下均具有良好的稳态、动态性能。

单相电流源型逆变器储能电感电流优化调制及控制策略

传统单相电流源型逆变器在PWM过程中,直流侧储能电感电流在一个开关周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先,对传统单相电流源型逆变器(CSI)直流侧拓扑进行改进,深入分析调制过程中储能电感的工作模式,推导出任意工作条件下储能电感电流最小限定值,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。其次,通过引入交流侧电压、电流的正交虚拟分量,建立单相CSI在两相旋转坐标系下的数学模型,设计逆变器输出电压的闭环控制策略。仿真和实验结果表明,直流储能电感电流的最小限定值能够满足交流侧的电流需求且储能电感电流维持在限定值附近,同时逆变器输出电压能够精确跟随给定,证明了本文所提的优化调制及控制策略的可行性与正确性。

一种异步电机自适应线性神经元速度观测器

针对电动汽车驱动用交流异步电机的无速度传感器矢量控制系统,提出一种自适应线性神经元(ADALINE)速度观测器。首先建立三相异步电机的数学模型,然后在电压模型与电流模型所构成参考自适应(MRAS)速度观测器的基础上,以转子磁链的广义误差作为速度观测器的输入,利用ADALINE算法作为系统自适应律,推导出神经网络权重的自动修正方法,保证在宽调速范围内均能获得准确的电机速度观测值。最后通过建立仿真模型与搭建实验平台进行验证,结果一致表明在高速和低速情况下速度观测值均能准确跟随实际值,动态性能良好,证明所提出的理论分析以及观测器实现方法的可行性与正确性。

电流源型逆变器叠流时间效应的平均电流前馈补偿策略

为了保持电流源型逆变器直流侧储能电感电流的连续,需要对开关管驱动信号加入关断延时。因此在换流时会出现一段叠流时间,引起逆变器输出电流的谐波畸变率增加。该文对换流过程中叠流时间效应进行分析,推导出逆变器输出电流的非线性误差与三相滤波电容电压矢量的关系。再根据冲量等效原理将电流的误差脉冲信号等效成连续周期信号,并利用傅里叶分析推导出叠流时间产生的谐波分量表达式,进而提出一种平均电流前馈补偿策略。仿真与实验结果表明,提出的补偿策略在不同叠流时间情况下均能补偿基波的幅值,降低谐波畸变,故验证了理论分析及补偿策略的正确性与可行性。

基于直流侧储能电感电流最优给定的三相电流源型逆变器控制策略

传统三相电流源型逆变器在空间矢量调制过程中,直流侧储能电感电流在一个载波周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先对传统三相电流源型逆变器直流侧拓扑做出改进,深入分析调制过程中电流源型逆变器的三种工作模式,提出任意工作条件下储能电感电流最优给定值的计算方法,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。然后,建立两相旋转坐标系下三相电流源型逆变器的交流侧数学模型,据此设计电压内环与电流外环闭环控制系统。仿真和实验结果表明,直流储能电感的最优给定电流能够满足交流侧的电流需求且电流可以维持在限定值附近,同时逆变器负载电流能够精确跟随给定,系统具有良好的稳态和动态性能,证明了所提调制及控制策略的可行性与正确性。

基于PLC和CC1100的矿井司控道岔系统

针对目前矿井下司控道岔系统存在通信故障无法实时检测和转辙机控制可靠性的问题,设计了一种改进方案。该方案采用无线传输模块CC1100,实现无线遥控装置命令编码的发送和接收,设计命令协议,实现接收器对遥控器的应答,以确定通信故障是否存在。PLC根据收到的信息帧所指向的道岔编号,通过控制转辙机实现对该道岔的搬动,同时还可实现对道岔状态的检测与反馈。实践证明:该系统除了可以实现交互信息传递,增加控制可靠性外,还实现了一对多的控制,节约了成本,操作更具有实用性。

基于LCC的三相四线制逆变器特性分析与控制

传统的三相四线制逆变器存在拓扑结构与控制复杂、工频变压器导致体积庞大等问题。以一种简单的基于LCC网络的三相四线制逆变器为研究对象,深入分析了其构造原理与工作特性,其每一相输出电压独立于负载,因此在为多种不平衡负载供电时具有输出电压自平衡功能。LCC网络的增益还可以提高直流母线电压利用率,满足电气化交通领域的应用需求。给出了LCC网络的参数设计流程。针对LCC网络内部复杂的耦合关系,采用双序αβ坐标系与单序dq坐标系结合的解耦控制方法,对其进行计算机仿真,并且搭建了1 kW/105 V的原理性实验平台,与4种典型三相四线制逆变器进行对比,验证了理论分析的正确性与所提控制方法的有效性。

表贴式永磁同步电机预测转矩控制的无权重代价函数设计方法

永磁同步电机(PMSM)模型预测转矩控制的代价函数中转矩与磁链具有不同的量纲,需要合理整定各自的权重系数,实现控制性能的优化。为此,该文在构建PMSM离散数学模型的基础上,首先将转矩误差与磁链误差表达式映射至两相静止坐标系下,分别等价为电压矢量终点到直线和到圆的距离表达式,两者因具有相同的量纲,可直接叠加构成该文所提代价函数,省去了权重系数的选取流程。然后将备选电压矢量依次代入代价函数,选取使代价函数最小的最优电压矢量作为下一控制周期的电压输入。最后建立仿真模型与实验平台,对该文所提无权重代价函数设计方法与其他PMSM预测转矩控制方法的稳态与动态性能进行比较,结果表明,所提方法具有良好的控制性能。

一种新型司控道岔遥控器的设计

针对目前矿井下司控道岔系统存在通信故障无法实时检测以及遥控器功能单一的问题,论文设计了一种新型司控道岔遥控器。该遥控器采用无线传输模块CC1100实现无线遥控装置命令编码的发送和接收,设计命令协议实现控制命令的发送和接收器对遥控器的应答。司机可以通过遥控器完成对道岔转辙机的控制以及对道岔位置的读取。实践证明,该遥控器除了可以实现交互信息传递,增加控制可靠性外,操作更具有实用性。

混合式LLC电路谐振与同步整流数字式控制

针对LLC电路混合式控制的特点,对频率控制和移相控制进行了数字控制的分析与建模。根据混合式LLC电路整流电流总处于断续状态的特点,分析得出输出电压与同步整流驱动占空比呈单峰值的关系,并以一种无需传感器的方法实现电路的同步整流控制,应用最优梯度滞环比较搜索法,能快速准确的搜索到同步整流最优驱动点。最后为减小谐振与同步整流间的控制干扰,利用数字式控制能储存谐振控制频率和相位的优点,对同步整流控制进行解耦,很好地提升了系统的动态性能。以一个输出20A/3.3V实验样机验证论文控制策略的正确性。

电动汽车用感应电机削弱振动和噪声的随机PWM控制策略

采用随机开关频率脉宽调制(RFPWM)策略可使电流频谱特性趋于均匀,从而削弱电机的电磁振动和噪声。电动汽车用感应电机的固有频率较低,一般在0.6～5kHz之间,所以仅用RFPWM策略效果不明显。该文提出了电流谐波频谱整形结合RFPWM的矢量控制策略:使用带通滤波器提取反馈d、q轴电机固有频率范围内的电流谐波,并设计电流谐波频谱整形算法对其抑制,均匀其频谱特性,从而有效削弱了电机的电磁振动和噪声。最后对所提出的控制策略进行了理论分析和仿真验证,并搭建了10 kW电动汽车用感应电机对拖实验平台,通过分析控制器电流以及电机振动的数据,验证了控制策略的有效性和可行性。同时该控制策略不需要对硬件做出修改,具有很好的实用性。

电压型逆变器分段死区补偿调制策略

针对电压源型逆变器中死区效应引起的电流谐波畸变问题,提出了一种分段混合式PWM死区抑制策略。一方面在电机定子电流的非过零区域根据电流方向仅动作一个桥臂,实现了死区消除,并针对由器件导通压降与开关延时产生的电压误差进行了修正;另一方面在过零区域采用脉冲等效时间补偿法抑制零电流钳位效应产生的非线性误差。此外在整个区域补偿开关管的开通关断延时及器件的导通压降造成的非线性误差。为了最大限度增加死区消除时间的占比,设计了上述两种调制策略之间的最优切换方法。仿真和实验结果表明,死区分段消除与补偿混合调制策略能够显著减小定子电流的谐波畸变率,并有效抑制死区效应对系统的影响,证明了该方法的有效性和实用性。

LLC谐振电路无传感器同步整流控制策略

针对同步整流驱动优劣改变会引起LLC谐振电路输出电压变化的特点,分析推导出了LLC电路输出电压与同步驱动时间成单峰关系曲线,根据峰值两侧驱动时间改变造成输出电压不同变化率的特点,提出一种无传感器同步整流控制策略。研究了LLC电路三种工作模式下的同步整流驱动时间调节策略,同时为实现同步整流快速调节,采用了变步长调节模式,最后分析了同步整流调节与谐振调节之间的动态关系。搭建了一个36～72V输入,1V/20A输出的实验样机用以验证控制策略正确性,实验结果表明对LLC电路在不同输入和负载条件下都可实现同步整流。

无传感器混合式LLC电路同步整流数字控制策略

详细分析了混合式LLC电路移相模式下的开关损耗,以损耗最小为依据确定了混合控制的最优转换点。根据混合式LLC电路整流电流为近似正弦断续的特点,提出一种与LLC谐振控制共享电压检测且无需额外传感器的同步整流控制策略。该策略采用最优梯度滞环比较算法,可较好实现混合式LLC电路同步整流的数字控制,具有良好的调节速度和精确度。以一个36~72 V输入、3.3V/20A输出的实验样机验证了所提理论的正确性和可行性。

电动汽车用异步电动机低速转矩最大化

电动汽车用异步电动机经常会遇到爬坡等低速重载运行工况,特别对于低压大电流的交流异步电动机,在逆变器电流限制条件下实现转矩最大化非常重要。以电机稳态电路为基础,建立电流约束条件下基于非线性励磁电感的低速转矩最大化模型。模型分析表明该最优问题可以简化为一维搜索问题,并采用经典的搜索算法在低速范围进行求解。实际电机计算结果和理论分析表明,整个低速范围内最大转矩值工作点的转矩值、齿部磁通密度、转差率几乎保持恒值,相当饱和的磁场导致严重的非线性。非线性励磁电感应用于改进的空间矢量控制系统,实现大电流约束条件下低速转矩最大化运行,仿真结果表明控制方法的正确性。实验结果也验证了转矩优化模型、模型分析结论及改进的空间矢量控制方法的正确性。

带新型死区补偿策略的感应电机磁链转速观测器

感应电机转子磁链观测准确与否直接影响电机的控制性能。传统的电压、电流磁链观测模型在低速时观测结果存在显著的幅值误差和相位滞后问题。采用电压-电流混合模型构成闭环磁链观测器,将混合模型的磁链角作为反馈实现电流模型的转子磁链定向,避免了检测转子的速度或瞬时角度;并采用模型参考自适应法,将混合模型得到的转子磁链作为参考模型,电流模型作为可调模型,转速误差信息经PI调节获得准确的转子角频率。为了抑制死区效应对观测器性能的影响,提出一种相电压对称补偿策略,消除了输出电压的偏移,并辅助一种新型滤波器,有效滤除高频分量,提高电流极性判断的精确性。通过仿真和实验测试验证了所提方法的可行性及有效性。

基于MATLAB与VC++混合编程实现配电网重构算法

针对传统配电网重构算法前后显示不够直观的问题,论文采用MATLAB实现后台的配电网矩阵变换,VC++调用MATLAB的动态链接文件库文件的方法来实现界面图形显示,以负荷均衡化为目标的配电网重构算法为例进行了混合编程,通过这种方法可使配电网重构前后的联络开关位置变化以及潮流方向能够被清晰表现出来。结果表明使用该方法界面友好,代码执行速度快,实现高内聚、低耦合,在配电网重构算法研究中具有较高的实用价值。

P-Q图的绘制方法及在汽轮机在线监测中的应用

通过对汽轮机运行极限边界进行函数建模与求解,给出一种能够用于汽轮机监测的计算机绘图方法,并结合VC++将其准确绘制并应用于汽轮机运行状态在线监测系统中,最后给出汽轮机不同运行工况下的图形,结果表明系统具有良好的效果。

无传感器下中频逆变电源死区补偿与控制策略

在飞机停靠阶段采用400 Hz地面电源代替飞机辅助动力源是降低机场碳排放量的重要手段。然而,受限于开关频率与电压高动态响应速度的要求,400 Hz逆变电源通常采用输出电压单闭环控制策略,减少了LC滤波器中电感电流的采样与控制环节,导致控制系统设计难度加大,同时因无法获得电流极性而缺少了死区补偿方向。为了提高400 Hz逆变电源负载电压的控制性能与电能质量,首先针对400 Hz逆变电源中因死区对逆变器输出电压基波幅值、相位误差以及低次谐波畸变的影响机理进行分析,进而提出一种基于电流观测的死区补偿策略。根据电感电流的状态方程,提出构建无零漂的电流观测模型,得到电感电流的极性,对调制电压信号进行补偿,实现对死区效应的抑制。然后建立系统的传递函数,结合幅频特性曲线,从抗扰动性、高频衰减特性以及动态响应速度几个方面总结出比例-谐振控制器的参数优化设计方法。最后搭建仿真模型与实验平台,对所提电流观测模型、死区补偿方法以及控制器参数优化设计方法的可行性与有效性进行验证。