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。

基于Smith预估的FNNC-PI复合控制器研究

针对工业过程中常见的大纯滞后现象,提出了一种由模糊神经网络控制(FNNC)与传统PI相结合的复合控制器(FNNC-PI)。由该控制器构成的改进Sm ith预估补偿控制器(Sm ith-FNNC-PI),将模糊控制具有的较强逻辑推理功能、神经网络具有的较强自学习能力以及传统PI控制的优点融为一体。仿真结果表明:提出的控制策略对模型匹配和失配都具有较强的鲁棒性、稳定性,并在动静态特性及抗干扰性等方面具有很好的控制品质。

基于NNBPF-EKF的内置式永磁同步电机死区补偿方法

针对电动汽车用内置式永磁同步电机控制方案中,由死区效应引起的电驱动系统电流谐波增加及电压损失率高等问题,提出一种基于神经网络带通滤波器和扩展卡尔曼滤波器相结合的死区补偿方法。首先,使用扩展卡尔曼滤波器对交直轴电流滤波,改善传统死区补偿算法中零电流处电流极性判别困难的情况。其次,利用基于神经网络的带通滤波器提取交直轴电流中的谐波成分,并将提取到的谐波调节后进行死区补偿,进一步提高死区补偿控制的性能。最后,通过与无死区补偿和传统死区补偿方法的对比,验证所提死区补偿方法的正确性和有效性。实验结果表明,提出的死区补偿方法能有效地抑制电流谐波、减少电流畸变,并将电压损失率降低至0.04%,进而提升电动汽车的控制性能,使其续航里程得到保证。

DAB双向DC-DC变换器的输出功率分析及高频振荡抑制

在介绍DAB变换器的拓扑结构和工作原理、仿真器工作特性的基础上,首先理论分析了死区时间对DAB变换器功率输出范围的限制以及高频隔离变压器原、副边全桥桥间输出电压波形存在的高频振荡问题;然后,提出了改变高频隔离变压器原、副边触发脉冲相对相移量解决输出功率受限和减小杂散电感降低输出纹波的方法;最后,通过仿真与实验测试,验证了该方法的有效性。

新型高效同步整流式DC-DC开关电源芯片的设计

随着计算机和半导体技术的发展,低电压大电流开关电源成为目前一个重要的研究课题。同步整流技术是目前开关电源中一种新型的转换效率提升技术,应用十分广泛。文中提出了一种同步整流式DC-DC电源管理芯片的结构,具有大电流、高效率、低功耗等特点。提出了设计思想,对电路各功能模块在Cadence软件中进行了仿真分析,最后采用0.6μm CMOS工艺实现。

带有死区时间补偿及电容电压平衡功能的二极管钳位型三电平逆变器数字调制方法

针对二极管钳位型三电平逆变器存在的电容电压平衡问题和死区时间导致的输出波形失真问题,该文在分析死区时间对输出波形失真及电容电压平衡影响的基础上,提出一种可用于高频逆变器的数字调制方法及具体实现形式,分析量化与采样环节、数字隔离器件传输延时及采样时钟对所提方法的影响,并给出开关时钟分频倍数的设计准则。该方法独立于闭环控制系统其他环节,无需电流采样,实现容易且易于集成在数字控制器中;无需控制环路运算,可适用于更高开关频率和输出频率。仿真和实验表明,所提方法在不同开关频率、不同死区时间和不同负载类型下均能有效地降低死区时间导致的输出波形失真现象,且能够很好地解决电容电压平衡问题。此外,所提方法在开关频率高达400 kHz的情况下仍具有良好的效果。

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。

基于准谐振滤波器的永磁同步电机死区补偿方法研究

在逆变器中,为了防止上下开关管同时导通,通常会在导通时间中加入死区时间,使得永磁同步电机产生5次和7次电流谐波。显然,研究如何抑制该谐波是非常有必要的。首先分析了死区时间引起的5次和7次电流谐波,然后采用准谐振滤波器提取电流中的谐波分量来死区补偿并进行稳定性分析,最后在MATLAB/Simulink仿真平台上验证所提方法的有效性。

基于重复控制的SPWM逆变电源死区效应补偿技术

在SPWM逆变器中,为防止同一桥臂的上下管直通现象,必须注入一定的死区时间,死区会导致逆变器的输出波形畸变,即死区效应。在分析了死区时间对单相SPWM逆变器输出波形特性的影响的基础上,提出了一种基于重复控制的死区补偿控制策略,该控制方法可有效地改善输出电压的波形畸变,并在一台单相400Hz、5.5kW装置上进行了详细的实验验证,实验结果表明了该补偿策略的有效性和实用性。

一种基于空间矢量调制的矩阵变换器死区补偿方法

矩阵变换器的多步换流在换流的每一步之间插入死区时间,所以在换流过程中,输出电压将发生电压损失和畸变,使输出电流谐波含量增高。该文定量分析了矩阵变换器的换流死区效应,并提出了一种基于空间矢量调制的死区补偿方法,通过对有效空间矢量和零矢量进行校正,达到补偿死区效应的目的,实验证明带死区补偿的空间矢量调制方法是有效的。

一种新颖的死区补偿时间测量方法

该文详细分析了死区效应对逆变器输出性能的影响。同时,针对三相平衡负载,也讨论了基于平均定子电流的定子侧直流等效电路模型,根据在同一个开关周期内,两种不同的有效电压矢量作用时间与相应的定子电流关系,实现了死区补偿时间的离线动态调整,然后由测量的补偿时间再进行死区效应的在线补偿。另外,根据功率模块相关参数随电流变化导致输出电压损失不同,该文还采用了按照输出电流大小采用不同的死区补偿时间来进行补偿。最后,进行了补偿前和补偿后的实验,结果表明该方法具有较好的补偿效果。

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。

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。

SVPWM控制逆变器死区补偿方法的研究

对三相桥式逆变器死区效应进行了理论分析,提出了一种基于SVPWM控制的逆变器死区补偿方法,有效改善了死区效应引起的电流畸变,且运算量小,简单实用。实验结果证明了理论分析的正确性和该方法的可行性和有效性,并在纯电动公交车上得到了成功应用。

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。

三电平逆变器死区补偿策略研究

为了避免桥臂直通带来的危害,必须在PWM驱动脉冲中加入死区时间。在电压型逆变器低频和轻载运行时,死区效应将导致输出电压和电流的畸变。针对三电平逆变器,根据伏秒等效原理和输出电流极性,提出一种新型的死区补偿策略,既补偿了死区时间、功率器件的开通和关断延时,又考虑了管压降带来的死区效应。基于DSP与CPLD,构建三电平逆变器硬件平台,在一台30kW三相异步电机上完成了相关实验,并通过李萨如图对输出电流波形进行分析。实验结果验证了该方法可以有效的改善输出电流波形,并补偿了由死区效应所造成的输出电压损失,提高了系统低频运行的性能。

逆变器输出电压模型及新型死区补偿方法

针对电压源型逆变器,建立了逆变器输出电压的数学模型,该模型描述了死区时间、功率器件管压降、开通时间、关断时间和相电流对逆变器输出电压的影响。基于该数学模型提出了一种新型的死区补偿方法。在该补偿方法的实现过程中,需要对电流方向进行精确判断,为此基于空间矢量角的概念,提出了一种新型的利用功率因数角实现的电流方向间接检测方法,该方法能够有效地抑制各种扰动引起的电流方向误判断。最后,利用TMS320F2812DSP控制器对这种死区补偿方法的性能进行了检验,实验结果证明了该方法的有效性。

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。