双有源桥DC-DC变换器三移相调制及其死区效应分析和补偿

针对双有源桥(DAB)变换器宽电压范围应用,该文研究一种全工况连续、表达形式统一、计算量小的三移相(TPS)调制策略,并分析其功率传输特性及软开关性能。结合工程应用中的非理想因素,对TPS调制不同开关模式下的死区效应及其边界进行研究,给出DAB宽电压范围运行时避免电压跌落和极性反转的约束条件。针对死区引入的移相比损失、软开关范围减小等问题,提出一种基于开关脉冲调整的死区补偿策略以补偿移相比损失,重新获取全工况软开关范围,降低死区引入的附加电流应力及损耗、提升效率。最后通过仿真和实验验证所提策略的有效性。

双重d-q空间下五相电压源逆变器空间矢量脉宽调制死区效应分析与补偿

电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)受到死区效应以及开关暂态过程等非线性因素的影响,导致负载电机定子相电流中含有低次谐波,畸变率较大。针对五相VSI系统,在分析其双重d-q子谐波空间及电压矢量空间状态分布的基础上,进行空间矢量脉宽调制算法死区效应的研究。然后,以五相永磁同步电机矢量控制算法为例,根据仿真中设置不同的死区时间得到的电压谐波含量,验证理论分析的正确性,同时对其电流控制方案进行改进,实现双重d-q空间下的谐波电流闭环抑制,从而对VSI系统死区效应进行补偿,达到了消除电机电流中低次谐波的目的。计算机仿真和硬件在环半实物实验结果均验证了该方案的正确性和有效性。

DC-DC电源管理芯片中死区时间的研究

分析了带同步整流开关的降压型DC-DC电源管理芯片,介绍了衬底噪声中闩锁效应的产生机理,提出加入死区时间控制同步整流开关信号的方法来避免闩锁效应,但是,死区时间设置不合理会产生功率损耗。以频率为1MHz、输出电压为2.5V、最大输出电流为2A的降压型DC-DC电源管理芯片为例,对其进行仿真。结果表明,死区时间的长短会影响功率管的开关损耗,负载的大小也会影响合适的死区时间。

一种无传感器的ANPC-5L逆变器死区效应消除方法

有源中点箝位型五电平(ANPC-5L)逆变器的死区效应会导致相电压跨电平状态的跳变,跨电平的脉宽调制(PWM)波经过长电缆传输至电机侧又会产生将近2倍的过电压,严重影响设备安全。传统以相电流极性为基础的死区效应消除方法对传感器的精度要求较高,且在电流过零点附近极易出现误判。针对上述问题,提出了一种无传感器的ANPC-5L逆变器死区效应消除方法。该方法以逆变器的拓扑结构及开关状态为基础,首先分析了死区效应产生跨电平跳变的原因。在不检测电流极性的前提下,再通过对特定开关管进行控制,限制了产生跨电平状态的续流回路,从而消除了相电压的跨电平跳变,实现了电平的正常输出,该方法具有算法简单、易于实现的特点。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。

死区效应下双有源全桥DC-DC变换器回流功率分析

随着双有源全桥DC-DC变换器的广泛应用,死区效应成为值得关注的问题。传统移相控制下,双有源全桥DC-DC变换器的工作模型都建立在不考虑死区效应的前提下,但实际操作时为了防止同一桥臂上两个开关短路,必须设置死区,从而引起变换器开关特性的改变。回流功率是影响变换器效率的重要参数之一,给出变换器在死区效应下不同工作模式的回流功率的分析和仿真,可以作为进一步研究双有源变换器的理论基础。

混合式步进电机空间矢量PWM逆变器死区补偿策略

针对步进电机传统开环控制运行效果欠佳的问题,结合矢量控制算法对两相混合式步进电机进行控制,通过逆变器产生正弦波电流对电机进行驱动。由于步进电机气隙磁场畸变和PWM逆变器的死区效应,使步进电机的运行电流掺杂大量谐波,低速工作时尤为严重。为了改善电机低速运行性能、抑制谐波干扰,结合混合式步进电机矢量控制的电流环进行优化,通过自适应线性神经网络(ADALINE)算法将谐波进行提取与抑制,然后进行电流方向判断,对逆变器的输出进行补偿。实验证明,所提出的补偿策略能够有效抑制两相PWM逆变器的电流谐波,改善波形、降低电机低速运行的转矩脉动。

基于双重空间死区补偿的五相电机 多参数分布辨识方法

针对逆变器死区会使五相永磁同步电机基波及谐波空间产生非正弦畸变,降低参数辨识精度的问题,提出一种双重空间死区补偿方法。针对传统侵入式辨识方法对系统干扰大的问题,充分结合参数影响因素,提出一种新的基于自饱和及交叉耦合的多参数分布辨识方法。首先,采用d轴偏置电流注入方法,获得所有运行工况的dq轴电感在线辨识结果;其次,利用四阶方程拟合电感辨识数据;最后,结合拟合方程对定子电阻和转子磁链进行在线辨识。所提方法的合理性通过一台五相内置式永磁同步样机的仿真及实验结果进行验证。

逆变器模型分析及死区补偿控制策略研究

研究并设计一种交流伺服系统内电压源型逆变器死区补偿控制策略,根据电机驱动系统逆变器结构模型,考虑逆变器内开关器件及输出特性,以抑制死区效应,改善逆变器输出电流为目标,分析得出电压源型逆变器死区补偿控制算法。该方法根据电机电磁响应远超前机械响应的特性,考虑死区时间影响,建立电机dq轴下电压动态方程,并构建定子感应电动势变化量与dq轴电流变化的关系,从而计算得出死区扰动补偿电压,并实现在线死区补偿,仿真结果表明,所提方法可有效降低电机相电流谐波畸变率,改善电流波形正弦度,抑制电磁转矩脉动,从而提升系统电流控制性能。

一种新颖的电压源逆变器自适应死区补偿策略

为解决空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)电压源逆变器低频和轻载时死区效应导致相电压和相电流畸变、零电流钳位效应等问题,分析死区效应和零电流钳位效应,提出一种新颖的自适应死区补偿策略。该策略无需电流极性检测,在同步旋转坐标系下,通过PI控制器调节扰动观测器观测出的q轴扰动电压,获得死区补偿时间;然后在传统SVPWM基础上,在每个脉宽调制周期内,根据两个非零空间电压矢量作用时间之比分配该死区补偿时间;最后用分配的补偿时间对这两个矢量作用时间分别进行补偿。实验结果表明,所提方法能明显地抑制电流低频谐波,有效地削弱零电流钳位现象,提高系统低速运行性能。

一种新颖的基于死区时间在线调整的SVPWM补偿算法

提出了一种逆变器的死区补偿算法,以改善永磁同步电动机的电流波形。传统的SV-PWM死区补偿算法的前提是逆变器三个桥臂的死区时间相同并且不变,若要正确地消除死区效应必须准确地检测出电流的方向。本文所提出的补偿方案是分别独立地改变三个桥臂各自的死区时间,且死区大小由对应相电流的大小实时地计算出来,目的是使由死区引起的扰动电压矢量跟随电流矢量同步旋转。这种情况下,死区扰动电压矢量在d-q坐标系下的分量可由id和iq算得,死区补偿不再需要检测电流方向,这就避免了传统的补偿算法在相电流处于零附近时由于电流方向检测的不准而使得补偿效果下降。实验结果表明,所提出的方案能够有效地改善电流波形的正弦程度,且消除了传统方案需要检测电流方向的弊端,同时算法实现简单,具有工程实用价值。

一种抑制VSI零电流箝位效应的死区补偿方法

电压源逆变器低频和轻载时,死区效应导致相电压和相电流畸变、零电流箝位效应等问题。为解决上述问题,分析死区效应和零电流箝位机理,发现了零电流箝位效应产生的一个主要原因,提出一种死区时间补偿策略。该策略无需电流极性检测,在SVPWM基础上,在每个PWM周期内对两个非零空间电压矢量作用时间分别进行补偿,该补偿根据这两个空间电压矢量作用时间之比分配死区补偿时间获得,死区补偿时间通过离线测量得到。实验结果表明,该方法明显地削弱了电流低频谐波,有效地抑制了零电流箝位现象,显著地改善了电流的正弦度,提高了系统低速运行性能。

正弦和空间矢量PWM逆变器死区效应分析与补偿

给出了PWM逆变器死区效应引起的误差电压矢量,采用矢量合成的方法,推导了死区效应作用下电机绕组产生的合成电压矢量的幅值和相位计算公式,结合仿真分析了合成电压矢量的特征。为保证开关管实际开通时间与理想给定开通时间相等,提出了死区的时间补偿方法,结合SVPWM的特点,得到了简化算式。从消除误差电压矢量着手,提出了死区的电压补偿方法,根据SPWM和SVPWM调制方法不同,分别计算出在定子三相静止坐标系和两相静止坐标系内做死区电压补偿的算式。实验结果表明,所提出的补偿方法能使电机相电流波形正弦化,提高了逆变器输出性能。

感应电机空间矢量PWM控制逆变器死区效应补偿

针对感应电机矢量控制系统,提出了一种可以同时补偿死区误差电压并消除零电流钳位现象的死区补偿方法。在分析影响死区效应的因素以及等效死区时间表达式的基础上,采用平均死区时间补偿法,在两相静止轴系中对等效死区时间产生的误差电压进行了补偿。为了提高电流极性检测的准确性,利用旋转轴系中的励磁电流和转矩电流分量经过坐标反变换,判断电流在两相静止轴系所处的扇区来决定需要施加的补偿电压。另外,为了改善输出电流波形的质量,将一种零电流钳位效应消除方法结合到上述补偿方法中。通过TMS320F2812DSP芯片实现补偿算法,并在11kW感应电机矢量控制系统中验证了死区补偿算法的有效性。

一种感应电机转子时间常数MRAS的在线辨识方法

针对转子时间常数变化可能会导致感应电机磁场定向控制发生失调的问题,研究一种基于无功功率的模型参考自适应(MRAS)转子时间常数在线辨识方法。通过Popov超稳定性理论对辨识系统的稳定性进行分析,为了提高模型计算的准确性,采用一种在同步旋转坐标系中检测电流矢量角的死区效应补偿策略,以克服三相逆变器死区效应导致的相电压重构误差以及电流波形畸变的负面影响,并分析所研究的MRAS转子时间常数辨识方法对所涉及电机参数的敏感性。通过11 kW感应电机矢量控制系统进行实验,结果验证了辨识方法的有效性。

单相PWM整流器死区补偿方法

为解决单相整流器死区效应导致相电压和相电流畸变、零电流钳位效应等问题,分析死区和零电流钳位效应,提出一种基于网侧电压谐振控制器锁相环的观测值进行判断,对单相PWM整流器死区时间进行补偿的新方法。该方法避免了电流检测中的噪声,使得过零点检测更加精确,不会引起相位延迟,并与根据电流值进行直接补偿的方法进行对比分析。所提出的方案能够有效地改善电流波形的正弦程度,且消除了传统方案需要检测电流方向的弊端,同时算法实现简单,具有工程实用价值。仿真和实验结果表明基于网侧电压观测值进行死区补偿方法使网侧输入电流总谐波畸变率更小、补偿效果更明显。

基于指数趋近律滑模控制的逆变器死区补偿

为了削弱三相逆变器因开关死区、开关导通关断延迟等对并网电流的影响,在分析死区效应产生的平均误差电压的基础上,改变传统固定死区时间的设定方法,根据电流幅值自适应调整死区时间,建立了逆变器的死区补偿模型。在不需要进行电流极性检测基础上结合滑模变结构控制方法提出了基于指数趋近律滑模控制方法来设计电流控制器,利用反正切函数替代符号函数抑制了滑模控制所固有的抖振现象,实现了死区补偿和逆变器的鲁棒控制。利用TMS320F2812 DSP芯片实现补偿算法,在10 kW三相并网逆变器样机上验证了死区补偿算法的有效性。

死区时间对模块化多电平换流器的影响

为研究死区时间对模块化多电平换流器(MMC)的影响,建立了考虑死区时间在内的MMC数学模型并给出了相应的计算公式。首先,在研究换流器运行原理的基础之上,根据阶梯波调制方式,从死区设置方式、桥臂电流方向、子模块状态、桥臂投入模块数及其增加或者减少的方向等方面建立了死区时间对换流器影响的通用数学模型。其次,从基波和偏差角度等方面出发简化了通用数学模型,研究了投入模块数、调制度、负载角度以及死区时间长短对换流器的影响。最后,利用MATLAB/Simulink的矩阵计算和仿真功能对建立的通用数学模型进行了验证。结果表明,死区效应的相对大小分别与子模块数目、死区时间和相位差呈现正相关,与电压调制度呈现负相关。

采用扰动观测器的并网逆变器死区补偿方法

为解决传统死区补偿方法在相电流过零点附近电流极性检测不准的问题,提出一种新的死区补偿方法。根据扰动观测器的控制原理,设计了相应的观测器,将其作为补偿器引入到传统双环PI控制系统中,此系统无需检测电流极性,将死区效应引起的电压误差视为系统扰动,利用扰动观测器对其进行在线估算,并将估算值作为补偿信号反馈到输入端以抵消电压误差对系统的影响。通过仿真与实验比较可知,该方法能够克服传统方案的弊端,可以降低各种扰动对输出电流的稳态误差,不仅提高了死区补偿效果,还提高了系统的稳定性和抗扰性能。

特定消谐式逆变器无死区控制策略研究

特定消谐式逆变器在理论上能有效地消除谐波,但死区设置增加了输出电压的谐波含量。通过对特定消谐式逆变器换流机理的分析,研究了感性负载时死区对输出电压的影响。分别对提前关断死区加入方式、滞后导通死区加入方式和对称死区加入方式的工作过程进行了分析,得到相应的波形图和输出谐波幅值公式。提出了应用于特定消谐式逆变器的无死区控制策略,并分析了实现无死区控制的条件。在特定消谐式逆变器中应用无死区控制策略可以消除死区对输出电压的不利影响。

一种新的基于SVPWM策略的死区补偿方法

在基于SVPWM的电压源逆变器中死区时间的插入是必不可少的。这将导致电压和电流的畸变,也就是所谓的死区效应。对这一问题提出了许多不同的补偿方法。在传统的平均死区电压补偿方法基础上提出了一种新的改进方法,在运行速度很低时该方法比传统的方法有更小的电压和电流畸变,而且由软件实现,不需要增加额外的硬件。仿真试验结果证实了该方法的有效性。