电动汽车驱动电机高频边带噪声客观评价研究

针对声压级不能完全反映人耳对声音感受的问题,文章选择多种工况对电动汽车驱动电机高频边带噪声进行客观心理学参量评价。首先,进行驱动电机噪声数据采集实验并建立样本库。其次,计算样本的客观心理学参量并运用主成分分析法进行贡献量分析,并将客观心理学参量的六个维度降低至两个维度。最后,研究多种工况下两种客观心理学参量的变化规律,尤其对随机载波频率脉宽调制(Random Carrier Frequency Pulse Width Modulation,RCFPWM)策略下电机高频边带噪声进行客观评价对比分析。结果表明,主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)实现了多维客观心理学参量的降维,高频边带噪声中客观心理参量的主要贡献量为尖锐度和响度;不同工况条件对尖锐度和响度存在不同程度的影响,尤其是受转速变化影响较为明显;RCFPWM在降低高频边带噪声声压级的同时实现了对尖锐度幅值的抑制。文章所研究的内容不仅能够简化电机高频边带噪声客观评价流程,而且可以为电驱动总成声品质优化设计提供实验依据。

基于双分频带的新型随机开关频率SVPWM策略

传统固定开关频率空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)技术导致的高次谐波使得电驱动系统电磁干扰问题较为严重,随机开关频率(random switching frequency,RSF)-SVPWM可用于改善此类现象。文中阐述了SVPWM技术与RSF-SVPWM技术的原理,探讨了RSF-SVPWM策略中扩频范围增大对系统的影响。为在扩频范围较小时仍能达到很好的高次谐波分散效果,提出一种基于双分频带的新型RSF-SVPWM策略。该策略以原中心开关频率为中点划分2个局部分频带,设置各自的局部中心频率点与扩频范围;以两相静止坐标系下理想β轴电压分量正负为标准,判断每一开关周期所属具体分频带后,使得开关频率围绕该分频带中的局部中心频率点进行各自的随机化。仿真与实验结果表明,该新型RSF-SVPWM策略相比于较大扩频范围的传统RSF-SVPWM策略,高次谐波分散效果相当,同时可降低系统电流环脉动,使得输出电磁转矩较为平稳,有助于推进电驱动系统在高端行业领域中的应用。

基于随机载波脉冲宽度调制的变换器群超高次谐波抑制机理

基于随机载波正弦脉冲宽度调制技术的原理,建立在随机载波正弦脉冲宽度调制下电压源变换器输出超高次谐波模型,研究载波频率随机性与超高次谐波幅值和相位随机性之间的关系。超高次谐波频谱分布更宽,且幅值近似服从正态分布特征,载波随机性导致超高次谐波相位随机性,并基本呈现均匀分布特征。利用此特征,研究载波未同步的变换器群发射超高次谐波的超高次谐波叠加相消原理,提出基于随机载波正弦脉冲宽度调制的变换器群超高次谐波抑制机理,以达到广泛频段内超高次谐波抑制的目的。仿真和实验结果表明,特定次超高次谐波幅值及相位特征符合理论分析,该超高次谐波抑制机理可行有效。

基于改进线性同余算法的随机参数的生成研究

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件的结温是导致其失效的重要因素。为了抑制IGBT的结温,本文在IGBT器件中引入一种新型随机脉冲宽度调制(RPWM)策略,其结温的上升和波动会有效地降低。通过线性同余算法产生伪随机数,引入马尔科夫链算法与之相结合,使产生的随机序列的随机性得到强化,进一步抑制对IGBT的结温效果。实验结果表明:IGBT器件在给定的时间段内运行时,采用该新型随机PWM策略比未采用时IGBT器件的结温温度要低3.56 K,表明基于引入马尔科夫链的线性同余法的随机PWM策略能较好地抑制IGBT的结温。

基于PRFPWM的PMSM自抗扰控制降噪研究

为解决PI控制下电机转速超调和快速性无法兼得的矛盾,并降低永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)电磁噪声,设计了一阶的自抗扰控制器,不仅使电机转速无超调且调节时间减少了78.8%,同时使控制系统的稳定性,抗干扰性能以及多项动态性能指标均得到提升。为了进一步提升电机的供电质量并降低电磁噪声,在自抗扰控制的基础上引入周期随机频率脉宽调制(Periodic random frequency pulse width modulation, PRFPWM)用于电机矢量控制系统。使电机供电电流谐波分布更加连续均匀且总谐波失真(THD)减少了0.8%,从而可有效降低逆变器供电带来的电磁噪声。最后通过MATLAB/Simulink仿真证明了上述优化的有效性和正确性。

基于联合仿真的辅助电源电磁兼容性研究

以降低机载静止变流机辅助电源的传导电磁干扰为背景,为提高辅助电源受到电磁干扰时仿真的真实度,搭建了基于Pspice与Simulink联合仿真的辅助电源电磁兼容模型;该模型结合simulink在控制策略设计、实现方面的优势和Pspice在电子元器件精确仿真方面的优势,可以直接方便地验证设计阶段地电磁兼容方案,并在此基础上提出了一种结合控制策略与传统电磁干扰滤波器地噪声抑制有效方法;从原理分析得到精确模型到联合仿真得出结论,对于辅助电源EMC设计及噪声干扰问题的解决具有实际的指导意义。

随机PWM控制时IGBT的开关损耗分析

在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)模块中引入随机脉宽调制(PWM)控制时,开关损耗会得到有效降低。为分析这种控制方式作用于IGBT时其开关损耗降低的原因,针对其导通和关断过程中的开关损耗状况和在IGBT模块内部的能量损耗状态以及产热特性的基础上,利用焦耳热原理对采用随机PWM技术时IGBT开关损耗会降低的过程进行了分析。对随机占空比、随机载波和随机死区3种随机PWM建立的统一的损耗数学模型进行研究。通过实验验证该分析方法能较好地表达出IGBT模块中的开关损耗的温升抑制规律,进而从焦耳热角度揭示了IGBT模块产生的开关损耗机理,表明此分析方法可应用于实际工程中。

基于Markov链随机脉宽调制的永磁同步电机高频边带谐波与声振响应抑制

基于Markov链算法的随机脉宽调制(RPWM)技术,以电动汽车驱动用永磁同步电机(PMSM)为研究对象,对高频边带电流谐波及声振响应的抑制效果进行研究。首先,基于dSPACE半实物仿真系统和12极/10槽永磁同步样机,对空间矢量脉宽调制(SVPWM)所引入的边带电流谐波与径向电磁力进行解析与频谱阶次分布特征识别。其次,对常规RPWM的随机数性能进行分析,提出多状态Markov链随机数产生原理与实现方法,并结合粒子群(PSO)算法对转移概率和随机增益两种随机参数进行快速寻优。最后,进行稳态工况与不同转速工况的实验验证,相比于RPWM结果表明,经过多状态Markov链优化后所生成的随机数分布更加均匀且对称,边带电流谐波与声振响应均呈现出更好的抑制效果。

基于统一PWM调制器的随机空间矢量调制

常用的SVPWM中零矢量U0和U7的工作时间是平均分配的。在该文中加以改进，引入一个正比于U7工作时间的系数％，如果％从0到1变化即代表了U7工作时间从总零矢量的0％变化到100％。该文利用三角载波补偿法来实现上述改进的空间矢量调制，并经研究发现％取不同的值可以实现多种PWM调制方式，基于此该文提出了统一PWM的概念。当在不同的开关周期k0取0-1之间的随机数时则实现了随机零矢量分布的随机PWM，这种调制器使得逆变器输出电压频谱尖峰大大减小，从而降低了电机驱动系统的音频噪声和电磁干扰。实验验证了这种随机PWM的有效性和实用性。

一种低电磁干扰载波斜率随机分布脉宽调制技术

针对固定载波脉宽调制技术输出电压谐波在载频及其倍频附近集中的问题,提出了一种载波斜率随机分布脉宽调制技术,无需滤波电路即可分散谐波能量,减少谐波突出幅值给电力系统带来的电磁干扰问题。在分析固定载波脉宽调制谐波特性的基础上,类推出随机载波脉宽调制技术的可行性;从随机信号的数理统计参量出发构建了载波斜率随机分布脉宽调制数学模型,对输出电压功率谱进行推导,阐释了载波斜率随机分布脉宽调制技术分散谐波能量的原理,并对影响谐波能量分布的参数进行了分析;最后,仿真和实验表明载波斜率随机分布脉宽调制输出电压谐波能量更为分散、平缓,对于中大容量电力系统中谐波处理具有重要意义。

电流型PWM DC-DC升压转换器的稳定性分析与实现

文章先对影响电流型DC-DC升压转换器电路的系统稳定性的因素进行分析,然后在电路设计实现上提出了具体的改进办法:在误差放大器模块增加频率补偿电路来消除放大器反馈环路可能存在的振荡现象;采用斜坡补偿电路来增强反馈电流环路的稳定;为了提高电压反馈环路的稳定性,创新提出在芯片外部增加COMP管脚,内部增加环路补偿电路;输入管脚增加旁路电容以减少噪声;输出管脚增加旁路电容以增强芯片反馈系统的稳定性;通过采取这些措施,保证了芯片电路的的稳定性能,并极大的提高了输出电压的精度,设计取得了很大成功。

随机零矢量分配空间矢量PWM的谐波分析

分析了在空间矢量脉宽调制下电机磁链误差产生的本质原因,给出了理论上的磁链误差带;根据纹波电流推导出了随机零矢量分配空间矢量脉宽调制(RZDPWM)策略下磁链/电流谐波在微观(开关周期)和宏观(基波周期)上畸变率的理论表达式.最后,对理论表达式进行了分析讨论,揭示了RZDPWM的一些本质性特征,并用仿真实验对理论分析进行了部分验证.得出:在调制比较大时RZDPWM的随机效果降低,均方值对随机数的数字特征具有较大的依赖性,误差三角形沿着磁链圆形轨迹的随机前进是频谱展开的本质原因.

离线式开关电源控制器芯片的设计与实现

为了提高离线式开关电源的性能,提出一种的高效率、低功耗的离线式开关电源控制器芯片的设计方法.该控制器是基于脉宽调制(PWM)模式和脉冲间隙调制(PSM)模式方式设计.控制器环路控制方式采用峰值电流控制.在反馈电压小于4.75V时采用PWM工作模式,在反馈电压大于4.75V时采用脉冲间歇调制模式控制.另外,电路还具有短路保护、过压保护、欠压保护、内部电流斜率补偿、电流采样死区控制的功能.为了降低系统的电磁干扰(EMI),芯片在一定的频率范围(1kHz)内随机改变脉冲频率,以拓宽频谱.芯片采用TSMC0.6μm高压40VBCD工艺模型实现.仿真结果表明,该电路可实现两个工作模式及相互之间的平稳过渡,适用于大范围交流输入(85～264V)的锂电池充电器或电源适配器.

随机脉宽调制的Simulink仿真研究

应用Matlab仿真平台,开发了随机脉宽调制的Simulink仿真文件,运用此仿真文件,研究了逆变器的谐波能量分布随随机增益变化的规律,仿真结果有助于实际装置的研制。

基于噪声调制的薄膜电阻加热温度控制系统

基于脉宽调制(PWM)技术的控制系统广泛应用于工业和日常生活中,随机脉宽调制(RP-WM)技术也已提出。利用耦合到系统的环境噪声和系统本身的噪声经加工处理后调制控制信号,由噪声信号的自相关函数和功率谱密度函数给出噪声调制脉冲的平均开关频率和平均加热功率的计算方法。利用模拟器件设计了一个简单的基于噪声调制的薄膜电阻加热温度控制系统。实验表明:控制系统能够稳定地运行,在一定范围内能抑制噪声,实现了高精度温度控制。

三相逆变器随机空间矢量脉宽调制选择性电压谐波消除方法

传统随机脉宽调制(RPWM)策略不能选择性消除或降低系统特定次频率谐波。该文提出一种三相电压型逆变器随机SVPWM(RSVPWM)选择性电压谐波消除方法,利用脉宽调制(PWM)脉冲傅里叶级数中的前后项相互抵消,消除特定次频率谐波,并给出两种选择性电压谐波消除思路。在此基础上,利用占空比、随机整数k、开关频率范围和待消除频率,计算开关周期值,推导开关周期、随机整数k以及其对应频率上下限的通用公式。该方法在实现传统RPWM功能的同时,还能选择性降低特定频率及其整数倍频率的噪声功率,仿真和实验结果证明了该方法的有效性。

RSVPWM技术在船舶推进系统中的应用研究

固定开关频率空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略在电机调速系统中得到了广泛应用。该控制策略下的输出电压在开关频率整数倍处会产生幅值较高的谐波,是电机产生电磁噪声的主要来源。引入随机函数,采用随机开关频率SVPWM(RSVPWM)控制,可将原来集中于开关频率整数倍处的谐波能量明显减小,并且可使谐波能量较均匀地分布在尽可能宽的频带上,从而达到降低电机电磁噪声和振动的目的。通过仿真分析及振动测试数据,验证了BSVPWM控制方法在减振降噪方面的有效性,并在船舶推进系统中得到了应用。

高精度温控脉宽调制工作方式与频谱问题研究

介绍了几种用于光纤陀螺光源的高精度温度控制的脉宽调制(PWM)工作方式,并分析了这几种工作方式的驱动转换过程。对于脉宽调制方式引入的电磁干扰问题,详细分析了转换交越过程中的输出信号及频谱。研究发现,在脉宽调制工作的交越过程中,输出信号的频率和脉宽是复杂的、无规律的,其谱线位置发生了随机的、不可预测的变化,功率分布不再符合周期矩形脉冲谱特性。针对这种交越随机频谱引入的电磁干扰,提出了几种有效的解决方案,并给出了一种方案的实验验证。

基于RPWM的变频器降噪研究

本文针对变频器供电交流传动系统带来的噪声问题,提出了一种随机开关频率与空间电压矢量调制结合的新方法,即可变延迟开关周期PWM方法(VDRPWM),以实现开关频率随机化;并以某型电机的变频器为研究对象,设计了三相空间电压矢量控制的电机系统。并利用Matlab/Simulink对三相空间电压矢量控制电机系统进行了仿真,研究结果表明该方法能明显减弱系统的二次以及高次谐波,降低了系统的噪声。该方法实现简单,对于大容量电机具有一定的应用前景。

随机脉宽调制技术的再认识

梳理了随机脉宽调制技术的发展脉络。阐明了伴随着电力电子技术的发展,随机脉宽调制技术历经从随机开关脉宽调制、随机开关位置脉宽调制和随机载波脉宽调制三种单随机脉宽调制的输出谐波特性研究,逐步扩展到将普通脉宽调制技术与随机脉宽调制技术相结合的双随机脉宽调制技术。侧重点也由单纯追求抑制电磁噪声和机械振动效果,到输出谐波频谱、功率谱等频域特性的理论分析。总结了随机脉宽调制的基本实现方法和原理,指出未来研究趋势,为随机脉宽调制技术的发展提供参考。