基于PWM ON反电势检测法的BLDCM控制系统设计

以C8051F310为控制核心设计无刷直流电动机(BLDCM)的无位置控制系统,并采用"PWM ON"反电势过零检测法进行位置检测。该方法有效削弱了PWM引起的干扰信号和续流二极管续流导致的尖峰脉冲,避免了误过零现象的出现。此外,改进的"三段式"起动方法保证了电机平滑切换至闭环控制,MOS管并联结构的均流作用避免了起动过程的大电流击穿MOS管的现象。经测试,系统起动稳定、转速误差较小,且抗扰性能较好。

Lumped Parameter Mass Flow Rate and Pressure Control Characteristics Model for High-Speed Pneumatic PWM on/off Valve

Aiming at solving the problem of strong coupling characteristic of the key parameters of high-speed pneumatic pulse width modulation( PWM) on / off valve, a general lumped parameter mathematical model based on the valves time periods was well developed. With this model,the mass flow rate and dynamic pressure characteristics of constant volumes controlled by high-speed pneumatic PWM on /off valves was well described. A variable flow rate coefficient model was proposed to substitute for the constant one used in most of the prior works to investigate PWM on /off valves' dynamical pressure response, and a formula for disclosing the inherent relationship among the PWM command signal,static mass flow rate,and sonic conductance of the valve was newly derived.Finally,an extensive set of analytical experimental comparisons were implemented to verify the validity of the proposed mathematica model. With the proposed model, PWM on /off valves' characteristics,such as mass flow rate,step pressure response of the valve control system,mean pressure and ripple amplitude,not only in the linear range,but also in the nonlinear range can be wel predicted; Good agreement between measured and calculated results was obtained,which proved that the model is helpful for designing a control strategy in a closed loop control system.

A VSFPWM Strategy for High Frequency Torque Ripple Control of PMSM based on Stator Flux Ripple Prediction

Vector-controlled AC motor drives utilize pulse width modulation(PWM)to synthesize the desired output voltage of the voltage source inverter(VSI).In space vector PWM(SVPWM)techniques,the average realization of the space vector applying the volt-sec balance principle results in an instantaneous error voltage that generates high frequency torque ripple.It may lead to an increase in motor vibration and acoustic noise.This article presents a high frequency torque ripple prediction model based on stator flux ripple and proposes a targeted designed variable switching frequency PWM(VSFPWM)strategy to diminish high frequency torque ripple.The switching frequency is dynamically adjusted according to the peak value of the predicted stator flux ripple to mitigate high frequency torque ripple.In contrast to existing strategies,the strategy outlined in this article directly suppresses high frequency torque ripple,thus remaining unaffected by inaccurate motor parameters.Additionally,due to the introduction of the power factor angle,the proposed strategy can better adapt to the full speed range operating conditions of the motor.Detailed simulations and experiments are provided to validate the effectiveness of the proposed strategy.

高速电磁阀相移PWM电压驱动策略

高速电磁阀作为数字流量技术的核心控制元件,其动态响应及有效可控占空比区间严重影响系统流量控制精度。为进一步扩展有效可控占空比区间,提出一种包含基准脉冲宽度调制(PWM)、预激励PWM、激励PWM、高频PWM、预卸荷PWM、卸荷PWM在内的相移PWM电压驱动策略,给出相移PWM电压驱动策略的工作原理,并建立高速电磁阀动态特性理论模型,开展预激励PWM、预卸荷PWM可控占空比仿真分析与实验验证研究。结果表明:所提策略与复合PWM电压驱动策略相比,阀芯开启、关闭压力响应时间分别缩小了87%、37.9%,工作频率为100 Hz,阀芯正常启闭可控占空比为0.285~0.77,自扩展至0.085~0.81。

不平衡电网下三相PWM整流器模型预测控制及纹波抑制方法

针对三相电网不平衡故障下的电压型PWM整流器的直流电压二次纹波和网侧电流谐波,研究了一种纹波抑制方法。基于传统的双闭环控制结构,提出电网不对称故障下参考电流计算方法。利用模型预测控制取代电流环PI控制,结合PWM调制环节固定开关频率,根据电流预测模型和电流误差最小原则,不仅减小了网侧电流谐波和直流母线侧电压纹波,而且降低了平均开关次数进而减少了器件损耗。通过建立的交流侧110 V、直流侧300 V、输出功率0.7 k W的实验平台进行了实验验证,表明该系统具有良好的稳态性能。仿真结果和实验结果验证了所提出控制方法的有效性以及理论分析的正确性。

基于S-Function的PWM控制系统仿真

脉宽调制(PWM)控制方法用于过程控制领域时,由于通过三角波构造PWM控制器不够准确,且三角波参数设置较为复杂,因此提出了利用S函数描述PWM控制算法,通过M文件编写的S函数完全是算法的再现,且生成的S函数模块如Simulink标准模块。结合Matlab中的Simulink工具箱对PWM控制系统进行建模,并针对一个一阶系统进行仿真。通过比较说明,用S函数实现的PWM控制器有着准确性高、建模简单等优点。

基于Hamilton系统的风力发电双PWM变流器控制研究

针对双馈风力发电机并网控制中转子侧功率的双向传输问题,采用三相电压型双PWM变流器通过调节占空比来实现电流控制。基于哈密顿(Hamilton)系统理论,设计耗散反馈Hamilton控制器来实现稳定控制。考虑到系统存在不确定性和外部干扰,设计模糊自适应干扰抑制器来提高系统的鲁棒性。仿真表明:采用耗散反馈Hamilton控制器和模糊自适应干扰抑制器的双PWM变流器,能够使变流器输出期望值,并且有效抑制不确定外部干扰,可以满足双馈风力发电机并网控制的要求。

Soft-switching PWM boost full-bridge converter

This paper proposes a family of PWM modulation strategies for boostfull-bridge (FB) converters. The modulation strategies can be classified into two kinds according tothe turn-on sequence of the diagonal switches. The concept of leading switches and lagging switchesis introduced to realize soft-switching. According to the soft-switching realized by the leadingswitches and the lagging switches, two kinds of soft-switching techniques for PWM boost FBconverters yield: zero-current-switching (ZCS) and zero-current and zero-voltage-switching (ZCZVS).Simulation results verify the analysis.

OPTIMAL DESIGN OF DUAL STATOR-WINDING INDUCTION GENERATOR WITH PWM CONVERTER

To minimize the reactive power of the converter of the control winding in the novel dual stator-winding induction generator based on the PWM converter, design features of the induction generator with a rectified load are proposed. The optimization method of excited capacitors to minimize the reactive power of the control winding at a variable speed is given. The calculation capacity of the machine with a diode bridge rectifier load is proposed. To achieve global searching, the integrated method with the improved real-coded genetic algorithm and the twodimensional finite element method （FEM） is introduced. Design results of the sample show that reactive power can be reduced by the method, and the converter capacity can be decreased to 1/3 of output rated power at the speed ratio of 1 ： 3, thus reducing the volume and the mass of the inverter.

Nios Ⅱ系统Avalon总线PWM设计

在NiosⅡ系统设计中,SoPC Builder开发环境提供许多常用的设备模型,供开发者在系统中添加和调用。而对于其他新设备设计人员可以按照Avalon总线规范将设备驱动程序集成到SoPC Builder的硬件抽象层中,同样可以加载使用,方便了用户开发一个自定制的片上系统。介绍NiosⅡ嵌入式系统内集成Avalon总线的PWM从外设,将PWM应用在嵌入式智能小车监控系统。

ZERO-CURRENT AND ZERO-VOLTAGE SWITCHING PWM BOOST FULL-BRIDGE CON VERTER

This paper proposes a zer o current and zero voltage switching (ZCZVS) PWM Boost full bridge (FB) conve rter. With series inductors, the leading switches can realize zero current swit ching (ZCS) in a wide load range using the energy of the output capacitor. Ma king use of parasitic capacitors of the lagging switches and parallel auxiliary i nductance with the primary winding of the transformer, the lagging switches can realize zero voltage switching (ZVS) under any load. Compared with the ZCS PWM Boost FB converter, the new converter has no current duty cycle loss. Operat ional principle and parameter design are analyzed. Experimental results verify the effectiveness of the proposed converter.

基于Avalon总线的多通道PWM控制器的实现

设计了一种可应用于片上可编程系统的多通道数字PWM控制器。该控制器基于Avalon片内总线技术,符合该总线的读写传输时序,具有完备的PWM输出能力。控制器用原理图输入与Verilog HDL语言混合设计的方法在Cyclone II系列的EP2C5F256C6现场可编程控制器上实现。实验表明,这种PWM控制器具有很高的可重用性,更易于调试和实现多通道控制,并可应用于任何支持Avalon片内总线的片上可编程系统上。

考虑PWM波形特征的纳米晶磁心损耗模型的研究及验证

磁心损耗精确预测对于电力电子变压器的优化设计至关重要。然而,传统的磁心损耗模型在复杂激励下适用性较差,尤其对于占空比可调、高次谐波含量丰富的PWM波磁心损耗预测,计算精度显著下降。基于Jordan损耗分离模型,建立了一种考虑PWM波形特征的磁心损耗计算方法。首先,该方法根据激励波形特征,推导出相应的波形系数及等效频率来计算PWM波激励下的动态涡流损耗,将Jordan模型的适用范围从正弦拓展到PWM波激励下的磁心损耗计算;然后,分析了不同占空比激励下激励波形有效频率及高次谐波含量变化对损耗系数的影响,并对其进行数学表征,实现了整个占空比范围内磁心损耗的精确预测;最后,搭建了高频非正弦激励下软磁材料磁特性测量平台,针对1K107B纳米晶材料,测量了两种典型PWM波激励下的损耗数据。实验结果表明,所建立的磁心损耗模型具有较高的计算精度,相比于传统的Steinmetz改进公式,整体精度提高了25%。

基于Avalon总线的直流电机PWM控制

介绍了直流电机的PWM控制原理,按照Avalon总线接口规范设计了PWM模块,给出了读操作、写操作、设定PWM周期的程序,所产生的PWM信号的占空比、周期均可数控,用软件实现直流电机的PWM控制。

一种低延时低功耗PWM比较器电路设计

设计了一种基于HHGrace 0.35μm BCD工艺的低延时低功耗电压型静态脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)比较器,主要应用于高频低功耗的开关电源系统。设计中包含动态尾电流源和改进型正反馈放大器,以改进传统跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier,OTA)型比较器高延迟和高功耗等问题。仿真结果表明:在1.2~5.0 V供电电压范围内稳定工作,最大上升沿延时35 ns,最大下降沿延时41 ns,支持6 MHz开关频率的系统,比较精度8 mV,失调电压439μV,静态功耗仅为2.5μA(1.2 V供电)和4.4μA(5.0 V供电)。

不平衡电网下电流源型PWM整流器改进型无差拍控制

三相电流源型PWM整流器运行在电网电压不平衡情况下,引起直流侧及网侧电流存在大量低次谐波,势必对后级变换器供电稳定性、安全性等存在不利影响。针对该问题,首先建立整流器数学模型,推导出不平衡电网下直流侧电压和网侧电流表达式,揭示出系统直流侧和网侧电流产生低次谐波的机理。其次,根据瞬时功率理论设计内环电流参考指令,并利用无差拍控制实现网侧电流对参考电流的跟踪。然而传统无差拍控制存在延时问题,将影响网侧电流的跟随性能,造成电能质量下降。为解决该问题,提出了网侧电流内环改进型无差拍控制,利用两步预测法补偿系统延时。最后,基于Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证所提控制策略的正确性与有效性。结果表明,所提方法能有效抑制直流侧和网侧电流低次谐波,实现网侧电流正弦化和直流侧电压稳定输出。

定频PWM控制混合桥双LLC谐振变换器研究

针对宽输出电压应用中传统频率控制LLC谐振变换器工作频率范围宽且存在较大循环电流的问题,提出1种定频PWM控制混合桥双LLC谐振变换器。根据原边侧结构的不同,所提变换器有3种拓扑结构形式,分别为半桥-半桥双LLC谐振变换器、半桥-全桥双LLC谐振变换器、全桥-全桥双LLC谐振变换器。其中,原边侧结构并联输入,2个变压器二次侧串联输出。相较于传统频率控制LLC变换器,3种拓扑形态始终在谐振频率点工作,缩小了开关频率范围;在PWM控制策略下,可以分别实现2倍电压增益、3倍电压增益和4倍电压增益以适应宽电压场合;电路中循环电流损耗低,软开关性能良好。Simulink仿真和实验结果验证了所提方案的可行性。

基于非线性扰动观测器的三相PWM整流器滑模控制

针对交流微电网中三相PWM整流器的运行状态易受负载扰动、滤波电容参数摄动影响的问题,本文提出一种基于非线性扰动观测器的三相PWM整流器滑模控制方法。首先,将负载扰动、滤波电容参数摄动等视为集总扰动,构建电压环非线性模型。其次,设计非线性扰动观测器,实现集总扰动的在线估计。为实现主动抗干扰控制和滑模抖振抑制,将估计的集总扰动引入到滑模面中,得到了一种含有扰动估计的新型滑模面。最后,基于滑模控制理论设计电压外环滑模控制器,并采用Lyapunov稳定性理论对其进行了稳定性证明。动态性能测试结果表明,非线性扰动观测器能够快速、准确地对集总扰动进行估计;与双环PI控制相比,所提控制的过渡过程时间减少了60%,电压跌落量减少了54%;滤波电容参数变化时,所提控制的动态性能保持良好。稳态性能测试结果表明,与传统滑模控制和双环PI控制相比,所提控制的电流总谐波畸变率分别减少了70%和44%,同时滑模抖振得到了有效地抑制。测试结果证明了所提控制方法的强抗负载扰动能力和良好的滤波电容参数鲁棒性。

基于PWM软开关技术的智能充电机的设计与实现

针对由工频变压器和整流电路组成的传统充电机存在体积大、不便运输、可靠性差等缺陷,采用无工频变压器开关电源技术,按照蓄电池充电特性曲线特点,采用恒流-恒压(CC-CV)充电法,进行系统方案及主电路设计,并使用整流—Buck降压斩波模式和PWM软开关技术控制充电机电路。实验表明,与工频型充电机相比,该方法能显著延长蓄电池使用寿命。

基于三矢量的PWM整流器改进模型预测直接功率控制方法

为解决传统模型预测直接功率控制存在的开关频率不恒定、计算量大、共模电压大问题,设计了一种三矢量模型预测直接功率控制方法。该方法通过在单个控制周期内输出三个不同电压矢量,克服了传统方法因连续多个周期输出相同电压矢量造成的开关频率不恒定问题;同时,在两相静止坐标系中,通过优化空间电压矢量图划分方法,采用两个代价函数确定电网电压矢量所在扇区,将算法的遍历次数从27次降至10次,克服了传统方法计算量大的问题;此外,通过去除两个冗余零矢量PPP与NNN,将共模电压抑制在Udc/3以内。最后搭建了5kW实验样机进行实验验证,仿真与实验结果表明,该方法可以有效降低计算量,输出谐波和共模电压抑制效果优于传统方法。