基于三电平的超声波电机驱动电路调速性能研究

从超声波电机驱动电路拓扑结构出发,使用三相全桥电路构建三电平波形发生电路,得到基于三电平的超声波电机驱动电路,通过改变相关PWM驱动参数可以实现电机驱动波形的调频、调压和调相功能,进而实现电机调速。通过分析得到驱动电压、驱动频率与行波幅值之间的关系,使用半实物仿真平台对基于三电平的超声波电机驱动电路进行测试,验证空载、带载时超声波电机在调压、调频、调相的情况下转速的变化情况,从而实现基于三电平的超声波电机的调速性能测试,为电机调速打下基础。

临界电流模式图腾柱无桥功率因数校正换相谐振抑制

工作于临界电流模式下的图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路因其无整流桥损耗、电感体积小、易于实现软开关而得到广泛关注。然而,在输入电压过零点处,工频管之间的换相时刻,电感会与工频管的结电容产生谐振,相应地,电感电流和直流母线电压因此会存在高频振荡。电感电流振荡会加剧输入电流畸变程度,而母线电压上的高频尖峰由于振荡频率高,后级DC-DC变换器难以抑制而传递至负载,导致敏感负载无法正常工作。该文分析线性开关在主动栅极电路中抑制振荡的工作原理,基于线性开关的特性提出三电平驱动方式来抑制图腾柱无桥PFC换相谐振,降低输入电流总谐波畸变率(THD)的同时实现对直流母线的高频尖峰的抑制,在2kW满载工况下,将输入电流THD降低1%,母线电压尖峰高频分量峰值由2.83V减小至0.01 V以下。实验结果表明,该文所提出的三电平驱动方式可以有效抑制临界电流模式图腾柱无桥PFC的换相谐振。

SiC MOSFET模块串扰问题及应用对策研究

针对SiC MOSFET模块应用过程中出现的串扰问题,文章首先对3种测量差分探头的参数和测量波形进行对比,有效减小测量误差;然后详细分析串扰引起模块栅源极出现电压正向抬升和负向峰值过大的原因,并提出3种有效应用对策:减小栅极阻抗、采用有源米勒箝位和三级关断串扰抑制电路。其中,减小栅极阻抗可减小感应压降,抑制栅源极过压;有源米勒箝位技术使栅源极电压串扰波形幅值限制在箝位电压范围;利用三级关断串扰抑制电路技术,显著抑制了栅源极电压的正向抬升和负向峰值,最后通过试验仿真验证了3种方法的有效性。

SXGA TFT-LCD驱动电路的设计

文中详细分析了一种分辨率为 ＳＸＧＡ的液晶显示器驱动电路的设计概要，介绍了其所 使用的驱动方法——三级电压驱动方法、数据驱动器和扫描驱动器的结构及其功能，对在驱动中的 灰度级产生方法进行了分析。并阐述了电路中电磁干扰（ＥＭＩ）的解决方法，对接口中所应用的 ＬＶＤＳ技术进行了说明。

基于价值最优的区域能源管控中心价值模型研究

针对区域能源互联中分布式发电方、电网运维方、用能负荷方以及区域能源管控中心的行政主管部门之间的利益协调现状,深入剖析了区域能源管控中心中源、网、荷的内涵及互动耦合关系,提出区域能源管控中心的三层价值驱动体系,并分层构建其价值模型。同时,在保障电力系统物理网架结构安全稳定运行的基础上,兼顾参与区域能源管控中心建设及运营各方的利益关系,引入特殊的价值因子,建立区域能源管控中心立体价值模型,来综合兼顾各方的价值利益。最后通过案例分析,进一步阐述了所提出的价值模型驱动的能源管控中心三层立体体系的合理性与可行性。

氮化镓功率晶体管三电平驱动技术

作为第三代半导体材料的典型代表,宽禁带半导体氮化镓(GaN)材料具有许多硅材料所不具备的优异性能,是高频、高压、高温和大功率应用的优良半导体材料,无论在民用或是军事领域都具有广阔的应用前景。随着GaN技术的进步,大直径硅(Si)基GaN外延技术逐步成熟并向商用化方向发展。2010年以来,多家国际著名半导体厂商相继推出GaN功率晶体管器件。与硅半导体功率器件一样,合理的驱动方式也是GaN功率晶体管优越性能得以体现的重要保障。本文将以GaN功率器件在同步整流Buck变换器中的应用为例,提出一种三电平的驱动方式,以充分发挥GaN功率晶体管器件的优越性。实验结果表明,本文提出的三电平驱动方式可以有效提高变换器的效率。

最小脉宽特性对高压三电平变频器的影响

最小脉宽,即单个开关器件的最小导通和关断时间,在高压大容量变频调速系统运行过程中至关重要。本文通过仿真和基于IGCT的1.25MW/6000V三电平变频器上进行试验,对最小脉宽对大容量变频调速系统起动和稳态运行的影响进行了较为全面的评估,并在此基础上提出了相间最小脉宽的概念,既保证了单管最小脉宽,又在开关动作之间留有适当间隙。最后分析了最小脉宽与起动电流、稳态电流以及转矩脉动之间的关系,对大容量变频调速系统的安全运行有十分重要的指导意义。仿真和试验均验证了上述分析的正确性。

直驱型风力发电系统变流器的控制与仿真分析

将具有良好耐压性能的背靠背二极管箝位式三电平拓扑结构引入直驱型风力发电系统,研究了一种新的高压大容量变流器.在分析该变流器中所采用的拓扑结构的数学模型及整流与逆变侧控制策略的基础上,运用MATLAB/Simulink模拟了该变流器在风速变化引起风机最大功率点偏移时的工作情况.仿真结果表明,采用该拓扑结构变流器具有良好的动态及稳态性能,能够较好地满足当前直驱型风电系统中变流器电压等级与容量不断增大的需求.

动车组牵引传动三电平逆变器SVPWM控制

提出了适用于高速动车组牵引传动中三电平逆变器控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略.动车组起动和低速阶段要求转矩脉动小,采用恒定最大开关频率控制的三电平异步调制策略;高速时,要求逆变器在低开关频率下的良好谐波性能,在中高速和高速分别采用4脉冲和2脉冲同步调制策略.仿真结果与实测动车组牵引电机电压波形进行了对比,证实了SVPWM控制策略的有效性.

T型三电平逆变器馈电双三相PMSM直接转矩控制

提出了一种T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统直接转矩控制(DTC)策略。该系统既具有多相电机转矩脉动小、电流应力小和故障容错能力强的优点,也继承了T型三电平电机驱动谐波性能好、可靠性高的特点。该文所提出的基于双空间矢量调制(SVM)技术的直接转矩控制策略保留了DTC快速动态响应特性。与基于空间矢量解耦(VSD)的SVM技术相比,双SVM技术避免了复杂的矢量合成过程,并具有良好的谐波控制效果。所提出的控制策略还设计了谐波电流闭环控制器,能够有效抑制由绕组不对称、反电动势谐波、死区等非线性因素引起的低次谐波电流。通过实验验证了所提出的T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统DTC策略的有效性。

三电平高压大容量变频调速系统中的预励磁方案

如何提高系统起动输出转矩、抑制起动电流是大容量变频调速系统中存在的一个难题。由于半导体器件电流耐量的掣肘,在起动之前通过预励磁方案有效建立起电机内部磁场以减小起动电流、增加起动转矩就成为提高起动性能的行之有效的方法。本文研究了大容量三电平变频调速系统在6000V/2750kW大机组平台上所面临的起动问题,分析了直流预励磁所面临的困难,并采用交流预励磁予以解决。仿真和试验结果表明交流预励磁更利于实现平稳起动。

矿用三电平逆变器空间矢量脉宽调制算法实现

为了实现煤矿大功率传动装置的节能改造和软启动,并进一步改善煤矿井下所需要的三电平逆变器的性能。在传统两电平PWM技术的研究经验、现有数字化空间矢量脉宽调制(SVPWM)的原理及实现方法的基础上,提出了用矢量旋转的方式将三电平SVPWM转换成两电平SVPWM的控制策略。在进行详细理论分析的基础上,通过MATLAB仿真和实际电路的制作和调试,分析有关波形可知:上述控制策略不仅可以简化控制器设计的原理和实现方法,而且使样机具有对器件耐压要求低、输出谐波含量低和控制性能好的优点,从而大幅改善了煤矿井下三电平逆变器的性能。

三电平高压大容量变频器中的短时间尺度脉冲现象(英文)

大容量变频调速系统中存在相当多的短时间尺度过渡过程,如电力电子器件的开关过程、换流回路的转换等,其作用时间一般在微秒至纳秒级。这些过渡过程将直接影响到电力电子装置运行的可靠性,因此,抛开传统的稳态研究模式,从脉冲的短时间尺度来看待这些过渡过程非常必要。该文以三电平高压大容量变频调速系统为试验平台,在得到大容量变频调速系统中各类波过程数学函数的同时,着力将PWM脉冲进行系统分类,综合考虑各类脉冲产生的原因及其作用效果,分析了最小脉宽对于系统动态和稳态性能的影响。试验结果验证了以上分析的正确性。

二极管中点钳位型三电平逆变器—交流电机调速系统的高精度建模与分析

在将二极管中点钳位型三电平逆变器—交流电机调速系统应用于实际的工业场合时,高精度的仿真模型是必不可少的设计与分析工具。本文深入地分析了三电平逆变器—异步电机调速系统的运行机理、调制方式与控制策略,基于Matlab/Simulink建立了完整的仿真分析模型。在建模过程中充分考虑了影响仿真模拟精度的关键要素,包括IGBT的动态开关过程、空间矢量调制过程中的死区设置以及异步电机的空载转矩等。将通过仿真分析模型获得的仿真结果与实验样机上取得的测试结果进行了全面的比较。结果表明,稳态运行时电机电压、电流的相对模拟误差小于4%,电流谐波畸变率的相对模拟误差仅为10.78%,负载转矩动态变化时电机电流整定时间的相对模拟误差小于9%。上述结果充分证明了本文建立的三电平逆变器-异步电机调速系统仿真分析模型具有非常高的模拟精度,为设计研发相关的实际系统装置提供了重要的设计工具和分析手段。

直驱永磁风力发电系统机侧谐波的抑制

研究一种背靠背三电平变流器控制下的直驱永磁风力发电系统,其中机侧变流器采用二极管中点钳位型三电平变流器在转子同步旋转坐标系下对定子电流进行控制,对发电机电流谐波进行抑制。研究三电平变流器的开关状态和调制方法,采用双重傅里叶级数的方法对机侧三电平变流器的谐波特性进行分析,并提出考虑中性点电压平衡的机侧谐波抑制控制策略。对三电平和两电平变流器直驱永磁风力发电系统进行对比仿真实验研究。研究结果表明:在不同转速和负载条件下,三电平拓扑能有效抑制发电机电流谐波,提高发电机组效率。

三电平牵引变流器无拍频控制的硬件在回路实时仿真

针对高速列车三电平牵引变流器-牵引电机系统,探讨了无拍频控制牵引系统的硬件在回路实现方案,并进行了测试分析。本文首先对高速列车用三电平逆变器-电机系统的数学模型进行详细分析,考虑死区效应和PWM采样误差的影响建立了基于dSPACE的实时运行模型。然后,为了抑制三电平逆变器处于单脉冲控制阶段时由于拍频影响产生的电机转矩和电流脉动现象,给出了一种基于转子磁场定向瞬时改变逆变器频率的无拍频控制策略。该策略的控制原理是基于伏秒平衡原则,通过瞬时改变逆变器的输出频率来减小逆变器输出电压每周期正负半周的不平衡量。最后,对有无采用该控制策略两种情况下的控制效果进行了实时仿真测试对比,测试结果验证了该实现方案的有效性和可行性。

中性点箝位型三电平高压变频器实验分析

基于集成门极换向晶闸管(IGCT)串联的中性点箝位型三电平高压大功率变频器中,变频器直流环节(包括限流电感、箝位电容及限流电阻)参数设置合理与否关系到高压变频器的安全运行。文中分析了直流环节的时间常数大于和小于脉宽调制的死区时间的IGCT开关特性,从而得出在直流限流电路的时间常数小于PWM调制的死区时间,IGCT开通时的di/dt相对较小,反之,则di/dt相对较大并有可能损坏器件。通过简化实验电路来模拟三电平高压大功率变频器换流过程,实验结果验证了当直流限流电路的时间常数小于PWM调制的死区时间时,开关管的di/dt较小。

大功率直驱风电系统高效率变流器设计

在兆瓦级直驱风电系统中,发电机定子电压等级通常采用较低的690V,而定子电流等级则很高,给全功率变流器的设计和制造造成了的困难,特别是效率问题比较突出。提出一种基于直驱多相永磁同步发电机和三电平混合式变流器的技术方案,用以替代传统的三相发电机和两电平变流器并联方案,具有更好的谐波性能和效率。讨论不同变流器拓扑在方案中的应用及其参数设计方法,并在谐波、效率和成本方面进行了比较。

三电平网侧变流器预测电流控制及其与两电平变流器比较

将预测电流控制方法从两电平推广至三电平,对三电平系统中需要注意的脉宽调制方法、中点电位平衡等进行研究,提出适合三电平的预测电流控制策略。通过计算机仿真,对两电平和三电平系统采用同样的控制方法进行模拟,仿真结果说明预测电流控制同样可以应用于三电平网侧变流器,且能够保证中点电位的平衡。在相同条件下与两电平系统相比,三电平系统要求的器件耐压和网侧谐波含量更小,适合用于高压大容量的电力牵引传动系统。

基于三级驱动模型的产品数字化设计策略与方法

数字化设计是实施大批量定制的重要技术之一,建立设计模型是实现数字化设计自动求解的关键。通过深入分析产品设计知识,提出了基于需求参数→关键参数→结构参数三级驱动模型的数字化设计策略与方法。一级驱动以需求参数为输入,由方案设计系统推理及优化得出产品关键参数,二级驱动以关键参数为输入,驱动根据层次化策略建立的基于各种性能和结构推导的约束网络模型,得到各零部件的细化结构参数,三级驱动以细化结构参数为输入,驱动参数化的几何模型及远程的有限元分析模型,进行可视化几何与性能验证,同时基于Web技术实现了分布式数字化设计。以浙江省某起重机械厂的QD型桥式起重机数字化设计为例说明了上述策略和方法的有效性。