基于单电流传感器的改进相电流重构技术

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除母线电流采样盲区,进而通过母线电流重构获得三相电流。相比于传统电流重构方法,所提改进方法重构的电流更接近真实电流值,能够减小电流总谐波,降低电磁转矩脉动,提升系统的稳态性能。通过仿真和实验对比2种重构方法,证明了所提改进方法的优势。结果表明所提改进方法能有效实现电流重构,提升系统稳态性能。

基于改进零脉冲插入法的永磁同步电机相电流重构策略

直流母线单电流采样永磁同步电机系统存在相电流重构盲区,导致电流采样失真,提出一种改进零脉冲插入法,实现相电流重构。首先,分析传统固定零脉冲插入法的缺点,由于各相插入零脉冲作用时间相同,未能发挥“双开关PWM”模式抑制电流纹波的优势;其次,通过各相PWM占空比调整零脉冲时间,延长电流采样窗口,提出改进零脉冲插入法重构策略,消除重构盲区,并针对该方法重构盲区出现其他扇区有效电压矢量的情况,分析其空间电压矢量合成关系,证明参考电压矢量合成的准确性;最后,基于戴维南电路法,提出不同电压矢量作用时的电路简化模型,对比两种方法的电流纹波幅值,并搭建永磁同步电机实验平台进行实验。结果表明,改进零脉冲插入法的电流重构误差低于3%,相比传统方法,电流纹波抑制效果达到50%,相电流畸变率从12.72%下降到6.87%。

光纤光栅电流传感器三相电流均流控制仿真

受温度分布不均、元件参数不同等因素的影响,电力电子设备容易出现电流分配不均的现象,均流控制可在电路中均匀的完成电流分配,提高设备的安全性和稳定性,在此背景下,提出光纤光栅电流传感器均流控制方法。在并联变换器结构的基础上分析了不均流产生的原因,发现占空比会影响电流分配的均衡度;采用光纤光栅电流传感器采集三相电流,为后续占空比补偿量的计算提供依据;根据上述采集电流对平均电流和相重构电流展开计算,同时分析两者在采样周期内存在的关联关系,引入占空比补偿原理,结合分析结果计算三相占空比补偿量,以此对不均流现象展开补偿,实现均流控制。仿真结果表明,所提方法具有良好的均流控制效果和精度。

电流传感器故障状态下内嵌式永磁同步电机的无位置传感器容错控制算法研究

为了解决在永磁同步电机(PMSM)驱动控制中,电流传感器可能出现故障导致系统失控的问题,提出一种变参数的相电流重构方法,对定子电流进行精确观测,实现PMSM在无位置传感器控制下的电流传感器容错控制。研究了电机参数扰动和无位置传感器控制观测误差等非理想因素对直接搭建龙贝格观测器精度的影响。分析了观测电流的幅值误差和角度误差特性,通过引入2个自适应变化参数以调整重构电流的幅值,消除非理想因素对重构电流精度的影响。搭建仿真和实验平台验证算法有效性。实验结果表明,电流传感器故障后,电角度观测误差仅增加1°,dq轴电流波动峰峰值仅增加0.1 A。该算法能够实现电机的转速、位置及电流信息的准确观测,使得系统具有良好的稳态精度和动态性能。

三相电压源型逆变器单传感器相电流重构故障诊断策略

为了解决三相电压源型逆变器采用单电流传感器进行故障诊断的可行性及诊断时间问题,通过调整互补非零矢量补偿零矢量作用时间,确保载波周期内电流采样时间大于最小采样时间,并在一个载波周期内互补非零矢量作用时进行两次电流采样,重构出故障下的三相电流。通过将功率开关管开路故障类型进行区分,分析功率开关管在各类开路故障下的电流流向以及故障后电压矢量的合成机理,构建以电流矢量相角、平均电流矢量模值及相角为判据的故障诊断方法,提出基于单传感器相电流重构的故障诊断策略,实现单传感器相电流重构下的开关管开路故障诊断。实验结果验证了该诊断策略的可行性,并得出当故障诊断时间为0.5 ms,可有效且快速对故障功率开关管定位。

基于邻相电流的逆变器功率管与电流传感器故障诊断方法

作为牵引逆变器的关键器件,功率管与电流传感器分别在能量转换与系统控制中扮演着至关重要的角色。然而,在恶劣多变的工作环境下,功率管与电流传感器会出现不同程度的老化或失效,从而引发故障。功率管开路故障与电流传感器零输出故障在某些情况下不仅具有相似的故障特征,而且极易给系统带来严重的后果,其故障诊断是当前的研究重点。目前,仅有少部分故障诊断方法对这2类故障的联合诊断进行了研究,且这些方法尚未考虑牵引逆变器两电流传感器方案下的故障诊断,容易出现故障误诊或漏诊等问题。针对牵引逆变器两电流传感器方案下的复合故障诊断问题,提出一种基于邻相电流的故障特征提取与诊断方法。该方法首先分析两相电流信号在功率管与电流传感器故障下的变化,从而推导故障相电流与邻相电流的准确数学模型。在此基础上,对邻相电流进行平移变换与坐标重构,得到具备故障辨识能力的邻相电流轨迹数学模型。将该模型与已有的电流轨迹相结合,可以对功率管单管开路故障、双管开路故障以及电流传感器零输出故障进行有效区分。验证结果表明,提出的方法在电机处于不同运转状态下是有效、可行的,对于有限电流信号下的牵引逆变器故障诊断具有较好的参考价值。

直流母线单电流传感器零点漂移误差自校正策略

为了研究三相两电平逆变器中直流母线单电流传感器零点漂移对相电流重构精确度的影响,阐明了直流母线单电流传感器相电流重构原理,对比了多电流传感器与单电流传感器零点漂移误差,揭示了零点漂移误差产生的原因及扩大效应的产生机理,基于插入互补有效电压矢量代替零矢量的空间矢量脉冲宽度调制方法,提出了零点漂移误差自校正策略。分析了各扇区电流观测窗口时长,利用互补有效电压矢量动态电流双采样,实现了相电流重构与电流零点漂移量的自检测和自校正。搭建了基于TMS320F28035型DSP为电驱动控制器的实验平台,在额定转速以内的工况下,自校正后的重构相电流误差小于3.56%,表明了所提误差自校正策略能为控制系统提供可靠的重构电流。

互补非零矢量单传感器相电流重构策略

针对传统单传感器直流母线采样系统中相电流重构盲区问题,该文分析传统空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)技术的电流采样方法和重构盲区产生的原因,精确地划分电压空间矢量平面的各个区域。提出一种互补非零矢量脉宽调制(CNSVPWM)方法,通过在中调制区添加互补非零矢量来延长电流采样窗口的时间,满足直流母线电流最小采样时间要求,消除了电流重构盲区,拓展了电机的运行范围。仿真及实验结果表明,采用CNSVPWM方法电流总谐波畸变率(THD)低于6.15%,重构误差低于3%,电机在动态工况下运行正常。

感应式含水率传感器响应特征的仿真分析

油水两相流的含水率是油田油井地面油气水计量和油井内产出剖面测井的重要参数。已有油井内多相流含水率测量方法无法适应中国油田油井高含水、低产量、携带固体杂质的复杂情况。感应式含水率传感器具有与流体非接触、无可动部件、全场测量的特点,具有较高的可靠性及良好的应用前景。为了准确评价感应式含水率传感器对水相连续时的油水两相流含水率的响应特征,采用有限元仿真软件建立了感应式含水率传感器的仿真模型,分析了水相电导率、激励频率、线圈匝数及磁屏蔽体磁导率和厚度等参数对传感器响应特征的影响。通过原理解析和仿真数据对比验证了简化后模型的可靠性。实验结果表明,电导率的测量误差小于1.6%,说明该方法测量含水率可行。该方法中仿真设计对参数的研究有助于优化现场含水率传感器的设计参数。

一二次融合三相智能电流电压一体化传感器的监测优化

智能电流电压一体化传感器工作时,特征信息的线性输出与非特征信息的动态限制是一二次融合的物理本质,影响一二次融合的主要因素为复合误差、时间常数、结构对称性以及相邻元件的电磁干扰。提出聚类关联方法,对技术参数、保护参数和零序参数进行优化,测量保护电流、零序电流比值和复合误差,并验证计算结果的准确性,记录测量时间。结果显示聚类关联方法对测量保护电流、零序电流比值以及复合误差的计算准确性大于90%,计算时间短于10 s,显著优于以往的参数关联方法,满足一二次融合要求。

电流滞环型永磁同步电机驱动系统的相电流传感器容错控制

为了实现永磁同步电机驱动系统在发生相电流传感器故障条件下的可靠运行,提出了一种容错控制方法。该永磁同步电机驱动系统采用id 0控制方法,开关策略采用电流滞环方式。基于统计学方法,提出了可靠度的概念,并据此分析了相电流传感器故障。提出了最小电流偏差绝对值法,以确保一旦发生相电流传感器故障后,三相电流值能在任意两个相邻采样周期内得到及时更新。对传统电流滞环控制和容错型电流滞环控制算法进行了对比分析。基于Matlab/Simulink和dSPACE1103,进行了仿真和实验研究,证明了所提容错控制方法的正确性和可靠性。

光纤干涉仪的相位压缩原理及在电流传感器中的应用

该文研究了一种新颖的光纤相位压缩技术，对其工作原理进行了分析，导出其数学模型，并通过对高压电流传感器的实验，验证理论的正确性，与普通汉光束干涉仪相比较，其线性范围扩大了数十倍，甚至数百倍，且具有稳定的正交工作状态，能自动补偿光纤固有的双折射以及因环境变化产生的干扰等优点。

PWM逆变器相电流重构研究与误差分析

为了降低系统成本和体积,研究了脉宽调制(PWM)逆变器供电的电动机变频调速系统仅采用一个直流电流传感器获得交流相电流时存在的问题,通过修改逆变器开关状态的相电流重构方法满足了直流电流的采样要求,根据逆变器的开关状态实现了交流侧电动机相电流的重构。针对在该方法作用下重构相电流与实际相电流之间的误差,详细分析其产生的原因,并提出了一些解决措施。在PWM逆变器供电的永磁同步电动机矢量控制系统上进行了仿真和实验验证。结果表明,采用本文方法不仅实现了PWM逆变器-交流电动机调速系统的单电流传感器运行,而且由直流母线电流重构出的交流电流值具有很高的精度,与实际交流电流值之间的误差很小,为改善交流电动机变频调速系统的性能提供了一种重要的解决方案。

线电压调制的PWM逆变器相电流重构策略

为了实现脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)逆变器驱动系统在相电流传感器故障情况下的容错运行,提出了一种基于线电压调制的相电流重构策略。首先根据线电压调制的原理得到电机三相占空比;然后,从占空比合理分布的角度对三相占空比进行调整;最后,依据伏秒原则,根据一个开关周期内总占空比不变的原则计算出补偿占空比。分析了母线电流成分并指出了缓冲电路与母线寄生参数对电流重构性能的影响,在此基础上提出的π型缓冲电路,能够在保证电路性能的前提下,最大限度地减少缓冲电路对相电流重构性能的影响。最后进行了实验研究,证明了所提出的相电流容错控制方法的正确性和可靠性。

无电流传感器的四开关三相无刷直流电机驱动控制新策略

在回顾四开关三相无刷直流电机(BLDCM)直接电流控制方案的基础上,为了进一步降低系统成本,提出了一种全新的无电流传感器四开关三相BLDCM驱动控制新策略。给出了通过测量串联电容中点对功率地电压来检测c相相电流的方法,指出四开关三相BLDCM处于四种常规工作模式(Mode2、Mode3、Mode5和Mode6)时只需利用滞环控制调节c相电流,即可同时调控另一工作相相电流,而对剩余的两种特殊工作模式(Mode1和Mode4),则进一步将其分别细化为4种子工作模式,详细分析了各子模式对相电流调节的瞬态效果,给出了先维持c相相电流近乎为零,再同时调控几乎相等的a、b相相电流的控制方法。为验证控制策略的有效性,在Matlab6.5/Simulink设计了整套仿真系统,理论分析过程和仿真结果都证明了方案的正确性和可行性。

不同PWM模式下交流电机单电阻三相电流采样的研究

为解决交流电机相电流采样的问题,将母线单电阻采样三相电流重构技术应用到交流电机系统中。对母线单电阻采样三相电流重构技术的原理进行了研究,定义了由低压调制区与扇区过渡区构成的非观测区的概念。开展了对母线单电阻采样三相电流重构技术在SVPWM与BCPWM两种PWM调制方式下非观测区问题的分析,建立了PWM移相时间与最小采样时间的关系,提出了使用PWM非对称输出方式解决母线单电阻采样三相电流重构技术非观测区问题的方法。在BCPWM与SVPWM两种调制模式下,对PWM移相输出的各种状态波形进行了分析,最后,进行了永磁同步电机全区域母线采样三相电流重构试验。研究结果表明:该母线采样三相电流重构技术在两种PWM调制方式下都具备可行性和使用价值。

电子式电流互感器传感头的相位差研究

为了降低传感头的相位差,从传感元件Rogowski线圈及后续处理电路的特点出发,对线圈和后续电路所产生的相位差进行分析计算,在此基础上设计合理的相位补偿电路,并给出试验结果。结果表明,相位调理电路完全能够补偿传感头所产生的相位差,从而使电流互感器的精度达到国标0.2级标准。

一种基于空心线圈的电流测量新方法

提出了一种基于空心线圈的电流测量新方法,通过在导线周围空间按一定规则布置的空心线圈组来测量电流。分析了单个线圈感应电压与单相导线电流的关系。分别提出了单相和三相电流的测量方法并进行了仿真。制作了实际的空心线圈组,并进行了电流测量实验。对线圈安装过程中可能存在的位置偏差对测量精度的影响进行了仿真分析。仿真和实验结果验证了该方法的正确性。

采用电流分布式测量和相位比较方式的输电线路故障定位

为提高输电线路故障定位精度,提出了一种基于电流分布式测量和相位比较的输电线路故障定位新方法。该定位方法基于低成本的无线传感网络和Rogowski电流互感器提供的大量电流测点,利用全相位快速Fou-rier变换(FFT)算法计算电流故障分量的相位,通过比较相邻测点的电流相位差和设定阈值的大小关系将故障点定位在相邻测点所在杆塔之间并判断出故障类型。考虑了如Rogowski电流互感器的传变特性、全相位FFT算法的抗噪性能等可能造成电流相位误差的一些主要因素影响,并对各种不同故障情况进行了仿真模拟,结果表明相角差阈值设在65°～75°间能够满足正确的故障判别要求。

一种新型光纤电流传感器的设计

本文提出了一种新型的高压电流光纤传感器 ,该系统由具有相位压缩原理的Sagnac干涉仪光路构成 ,与通常的干涉仪相比该系统的动态测量范围扩大数百倍 ,而且系统不受外界缓变量的影响 。