PWM驱动系统中感应电动机共模模型的研究

PWM逆变器在应用中会产生共模电压。共模电压在IGBT的高速开关期间产生高频充放电电流。这个电流通过电机内部的寄生电容产生流入地线的漏电流。漏电流过大将对电源产生电磁干扰;感应的轴电压过高还会使电机轴承过早毁坏,从而影响系统运行的可靠性。为研究共模电压的危害及方便分析相应的抑制策略的效果,建立了高频感应电机的共模模型,仿真和实验结果证明了模型的正确性和实用性。

PWM电机驱动系统中共模电压和轴电压的抑制

为了抑制PWM驱动电机系统中的高频共模电压和轴电压,提出一种无源滤波器拓扑结构。通过对传导干扰传播途径的分析,设计滤波器拓扑结构及其参数。该滤波器包括了一个共模滤波器和一个差模滤波器,连接在PWM逆变器的输出侧及整流器的输入侧,共模滤波器分别消除逆变器输出侧与电机之间的共模电压及整流器交流侧的共模电压,差模滤波器消除三相线和线之间的高频差模电压及衰减电机终端出现的过电压。实验结果表明本文提出的方法有效地抑制了共模电压和轴电压,并且使系统的传导干扰发射在整个频段内均不超标,验证了所提出无源滤波器拓扑结构的正确性及参数选择的有效性。

基于混合模式PWM二相步进电机驱动控制的研究

针对步进电机转速不够平稳、低速转动存在振动和明显的步进现象,在研究二相步进电机数学模型、深入分析两电平PWM和三电平PWM在步进电机驱动控制中的优缺点的基础上,提出一种适用于步进电机微步驱动控制的混合模式PWM微步驱动控制方法。仿真结果验证了该控制方法的有效性:该控制方法实现了二相步进电机定子绕组电流分别按正、余弦规律等角度进行变化、步进电机微步运行,达到改善电机步进现象的目的;同时,电机转速平稳,解决了步进电机低速转动时的振动和转速不够平稳的问题。混合模式PWM微步驱动控制方法使步进电机定位控制精度有了很大提高。

三相PWM驱动电机系统干扰源的数学模型

针对三相PWM驱动电机系统难以建立用于预测干扰的准确的高频干扰源数学模型这一问题,提出将整流桥和逆变器两个干扰源分开进行研究的方法。采用傅里叶变换法建立整流桥的干扰源模型,采用双重傅里叶积分法建立逆变桥产生的共模和差模干扰的干扰源数学模型,把PWM载波和基波用两个独立周期的时变函数来描述,将其共同作用的函数作为被积函数,并详细推导了正弦脉宽调制技术的内外积分线的确定过程。最后通过实验结果和仿真结果的比较,验证了所建立整流桥和逆变器的干扰源模型的正确性,因此该数学模型可作为三相PWM驱动电机系统的传导干扰预测的干扰激励源。

基于电流型PWM整流技术的转子变频调速系统

提出了一种基于电流型PWM整流技术的转子变频调速系统,不仅可以提高串级调速系统的功率因数,减少网侧谐波污染,相比于电压型内馈斩波串级调速系统,还可以省去中间直流回路的Boost斩波器,使得系统结构变得更加简单。文中首先介绍了转子变频的主电路及工作原理,并指出其应用于风机、泵类负载进行调速所具有的优点。其次深入分析了转子变频的开关模式及其等效特性,然后给出了基于电流型PWM整流技术的转子变频调速系统的控制框图,最后通过仿真和实验验证了该方案的可行性。

燃料在线混合用电控喷油器PWM驱动方式的试验研究

利用混合燃料比例实时优化的燃料设计思想,提出了一种能够快速调节柴油—二甲醚混合比的在线混合方式,对该系统中的电控喷油器进行了PWM驱动方式试验和分析,试验表明,提高驱动电压可以提高该电控喷油器的响应速度,开启脉宽和PWM占空比决定了开启阶段和维持阶段电流的大小,并通过试验得到了适合该喷油器的理想驱动电流波形。应用该驱动电路进行了该喷油器的喷油试验,试验结果表明,该喷油器每循环喷油量基本上与控制脉宽呈线性关系,共轨压力、驱动电压和电控喷油器启喷压力对喷油量都有一定影响,同时共轨压力的波动随着控制脉宽的增大而增大。

高速列车三电平牵引逆变器多模式PWM调制方法研究

针对中点箝位式三电平牵引逆变器,重点研究了其多模式PWM调制中的同步调制阶段,给出一种可以实时计算开关角的中间60°同步调制方法。对于不同载波比条件,分析了中间60°同步调制的原理,得出了调制波基波幅值指令与开关角的解析关系式,并探讨了多模式下不同调制模式的切换条件。利用该方法建立了三电平逆变器-异步电机驱动系统仿真模型,对异步调制、5分频同步调制、3分频同步调制及方波工况进行了仿真。仿真结果表明,该方法下三电平逆变器输出波形对称性良好,在载波比较低时能够保证输出电压基波幅值满足要求,并可实现不同调制模式的平滑切换。

PWM变频电机轴承电腐蚀原理及抑制技术研究

PWM变频驱动使得电机的控制性能得到很大的提升,尤其在速度调节方面得到了很大的优势,但在使用变频器时,会使得电机受到共模电压的影响,电机在运行时,其轴承内圈和外圈之间会产生电压和电流,击穿轴承的油膜,导致轴承内表面产生电蚀现象,影响轴承的正常使用。建立电机的数学模型,计算其内部的电容耦合参数,研究其共模电压和电流的流通路径。最后通过仿真软件建立仿真模型,分析影响轴承上电压和电流大小的因素,提出抑制轴承上电压和电流的方法。该方法为降低轴承上的电压和电流提供新的思路和研究手段。

纯电动乘用车PWM电机驱动系统EMC设计

电机驱动系统是纯电动乘用车(后文简称乘用车)中高电压、大电流且耦合路径多样的电气系统,是乘用车的EMI干扰源之一,严重影响乘用车的电磁兼容性能。其电磁环境对乘用车电子装置威胁很大,主要表现为不稳定的电源电压、瞬态过电压、瞬态脉冲及脉冲群、大电流冲击、静电以及电磁辐射等对电子装置产生的严重影响。当前新能源汽车行业内纯电动乘用车多用PWM电机驱动系统,本文就PWM电机驱动系统的EMC设计进行简单论述。

一种半导体激光器的精密温度控制电路

为了使半导体激光器(Laser Diode,LD)输出稳定的波长,必须精确控制对其特性影响很大的工作温度。以单片机为控制核心,采用高精度的负温度系数热敏电阻(Negative Temperature Coefficient resistance,NTC)结合半导体制冷器(Thermal Electronic Cooler,TEC)的方案,对TEC的驱动采用脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)方式和“H”桥式电路来实现,研制了一种对2A电流的半导体激光器进行精密温度控制的电路,控制精度可达±0.1℃。

基于UC3846的大功率DC/DC变换器的研究

介绍并比较了电压控制型和电流控制型 DC/DC 变换器的基本原理,设计出了基于电流控制型 PWM 控制芯片 UC3846的大功率 DC/DC 变换器的实用电路,提出了两种 UC3846输出脉冲封锁方式,设计出一种新颖的 IGBT 驱动电路,实验结果证明,该电路具有较好的控制特性和稳定性。

数控机床中的电磁干扰问题

介绍数控机床中存在的主要电磁干扰。研究了电压源型脉宽调制(PWM)逆变器产生的共模电压及其负面效应产生机理,揭示了共模电压产生的原因及其抑制方法,并得出共模电压是变频器输出负面效应产生的主要根源的结论。在PWM逆变器—感应电机驱动系统中,绝缘栅双极晶体管(IGBT)的高速开关动作产生很高的电压变化率和电流变化率,能够导致严重的电磁干扰(EMI)问题。最后,结合数控机床的特点介绍了几种有效的抗电磁干扰措施。

基于斩波群技术的LED日光灯研究和设计

针对传统LED日光灯存在的散热难、光线刺眼、光衰较大的缺陷,从散热器、二次光学设计、电源驱动三个方面进行了研究和设计,提出了翼状叠片式结构的散热器设计、新型LED阵列及双层花生米透镜的二次光学设计和斩波群技术控制的PWM脉冲驱动方式。实验表明,其散热效果是传统铜板散热器的2-3倍,照度均匀度高达0.856,完全满足日常照明的要求。

LLC模式LED驱动的精确调光补偿算法及实现

提出了一种用于LLC模式LED驱动的精确调光补偿算法及电路。在开启过程中,积累LED电流实际值与预设值的偏差量,在PWM关断信号出现后,释放积累电荷量并推迟环路关断,实现精确调光补偿效果。基于此原理,设计了精确调光补偿算法电路,该算法电路包括与误差放大器关联的跨导放大器、误差积累与释放电路、PWM信号延展电路。对采用该算法电路的LLC系统进行仿真,结果表明,在恒流过程无偏差的情况下,有效PWM占空比延展了3.3%,即调光精度至少提高3.3%。

一种交直流通用型欠电压脱扣器的设计

提出了一种新颖的电路设计方法,设计了一种交直流通用的欠电压脱扣器。通过BUCK开关电源技术解决了设备的自供电问题,并借助单片机实现了不同电网电压下的真有效值采样和脱扣执行机构的PWM驱动。试制了样机,通过产品的各项型式试验证明了设计方法的有效性。

照明用LED的PWM调光电路设计

为构建照明用LED的PWM调光电路,设计了以上位机控制C8051F021微控制器为核心器件的1kHz频率PWM信号发生器和以555定时器为核心器件的手动调节PWM信号发生器。阐述了这两种模式的PWM信号产生电路相互切换的方法,考虑了PWM信号的逻辑电平变换及其驱动缓冲、通讯接口隔离等实际设计要求。结果表明在微控制器运行模式下产生的PWM信号频率误差小于4‰,占空比误差小于0.1‰。本电路目前已应用于输入额定电功率达450 W、含有9个LED串列的某特种照明装置中。