一种基于虚拟中性点的无位置传感器无刷直流电动机控制方法

提出了基于虚拟中性点的转子位置检测策略,以实现无刷直流电机的无位置传感器控制。通过三个阻值相同的电阻引入三相端电压,将这三个电阻星形连接构造虚拟中性点,分析了无刷直流电机虚拟中性点电压与换相时刻的对应关系,得出虚拟中性点电压通过直流母线中点的时刻即为反电动势过零时刻的结论,并进一步分析了电机运行中,各个状态下,反电动势过零信号的有效性问题。通过实验进一步验证了这一方案,以比较器实现了过零信号的输出。相比于常规的端电压检测方法,系统减少了两路比较检测电路,并且无相移。实验表明,采用这种策略可以准确地确定过零信号的位置,同时避免了传统反电动势法在检测过程中带来的相位误差。

基于虚拟空间矢量的中点平衡混合调制策略

针对二极管箝位型三电平逆变器(NPC)的中点电压不平衡问题,首先分析中点电位不平衡的成因与影响,其次针对基于冗余小矢量的中点电位控制方法无法在高调制比区域抑制中矢量所导致的中点电位波动问题,提出一种基于虚拟空间矢量的中点电位混合调制策略。该方法在低调制比区间采用电荷守恒法,在高调制比区间引入虚拟空间矢量调制,并采用模糊控制器对虚拟小矢量的系数进行调节,使其具备闭环反馈控制的能力,能有效抑制中点电位的偏移。仿真实验结果验证了该方法的正确性和有效性。

NPC三电平虚拟同步机桥臂故障容错模型预测控制

虚拟同步机VSG(virtual synchronous generator)通过模拟同步机特性为新能源并网提供惯性和阻尼。然而,电力电子开关器件高频开关过程中可能会发生断路故障,导致输出电流波形严重畸变,影响电网安全稳定运行。针对中点箝位型NPC(neutral point clamped)三电平VSG桥臂故障问题,提出一种中点电压均衡的VSG容错模型预测控制策略。分析NPC三电平VSG单相桥臂故障后运行机理,在开关器件故障后利用直流侧电容组成虚拟桥臂,重构为VSG桥臂故障容错结构。建立故障情况下预测电流模型,重构故障状态空间电压矢量,将直流侧中点电容电压引入容错模型代价函数,减小电容电压波动,实现VSG桥臂故障容错运行。实验结果表明,在开关器件发生故障后,NPC三电平VSG能容错连续运行,验证了所提模型预测容错控制策略的有效性,提高了VSG运行可靠性。

改进的三电平逆变器变虚拟空间矢量调制策略

中点电位平衡问题始终是中点钳位型(NPC)三电平逆变器研究的热点问题。文中首先介绍了NPC逆变器的拓扑结构,并分析了传统虚拟空间矢量调制的工作原理及不足之处。在此基础上,为提高中点电位平衡效果,提出一种改进的变虚拟空间矢量调制方法。该方法首先通过引入变虚拟中矢量平衡因子来重新定义虚拟中矢量,然后分析其在单位开关周期内所能产生的电荷量并据此确立矢量顺序,从而在保持中点电位稳态精度的基础上,提高其动态平衡速度。此外,在确立矢量顺序的过程中,分析了系统的输出状态并引入相占空比法进行优化,以减小系统在动态平衡过程中的输出状态切换次数。仿真和实验结果验证了所提调制算法的有效性。

基于60°坐标系的改进三电平逆变器中点电压调制策略

中点电压不平衡直接影响逆变器输出电压波形的质量以及器件的寿命。针对NPC型三电平逆变器中点电压不平衡问题,对传统的虚拟空间矢量调制方法进行改进,设计了一种改进的虚拟空间矢量脉冲宽度调制(improved virtual space vector pulse width modulation,IVSVPWM)方法。首先,定义了新的虚拟矢量,目的是降低共模电压幅值;然后,对扇区小三角形区域进行划分,计算了虚拟矢量的作用时间,设计了空间矢量的作用顺序;最后,在MATLAB/Simulink中搭建了仿真模型,对传统的虚拟空间矢量脉冲宽度调制(virtual space vector pulse width modulation,VSVPWM)方法和本文设计的IVSVPWM方法进行比较。结果表明本文设计的方法具有更好的中点电压平衡效果。

一种无权重系数的三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法

针对中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器,传统低共模电压有限集模型预测控制(finite control set mode predictive control,FCS-MPC)算法通过评价函数约束进行中点电位平衡控制,需要额外设计权重系数,存在参数整定困难、影响输出电流谐波问题。该文提出一种无权重系数三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法。首先,电压矢量控制集中舍弃正小矢量和PPP、NNN两个零矢量,将共模电压幅值抑制在Udc/6以下。其次,对控制集中每一个基本小矢量和中矢量,构造幅值和方向相同、对中点电位影响不同的冗余虚拟电压矢量。在控制执行过程中,第一步选出电流控制目标最优基本矢量,以保证输出电流谐波不受影响。第二步通过比较所选基本矢量及其冗余虚拟矢量作用,选出满足中点电位平衡控制目标矢量作为最优矢量,并将其开关序列作用于逆变器,从而省去权重系数。最后,实验验证所提算法正确性和有效性。

一种基于电机虚拟中性点的无刷直流电机无位置换相误差闭环校正方法

针对无刷直流电机无位置传感器换相存在换相误差的问题,提出一种基于虚拟中性点的无刷直流电机无位置换相误差闭环校正方法。将虚拟中性点与电机驱动电压中性点之间的电压差引出,并对该电压差信号与换相误差之间的关系进行了分析。基于此分析,在换相点前后对该电压差信号采样,两次采样结果求差后得到换相误差控制的反馈量,以该反馈量趋近于零目标建立基于PI的闭环校正回路。实验表明,该方法对换相误差具有很强的鲁棒性,可快速补偿外界因素对换相时间的影响,对于15°滞后角,在1 500 r/min转速下仅需70步,在3 000 r/min转速下仅需40步就能使换相点收敛至准确位置。实验结果验证了该方法的有效性。

三电平ANPC逆变器中点电压平衡和开关损耗减小的SVM控制策略

有源中点钳位型拓扑通过选择冗余开关状态和不同的电流通路能够有效控制器件的损耗平衡。论文对三电平有源中点钳位型逆变器中点电压平衡和开关损耗减少的控制策略进行研究,提出一种中点电压平衡和减小损耗的三电平空间矢量调制方法。将虚拟中矢量重新定义,新的虚拟中矢量由原中矢量和邻近的两对小矢量合成,因此参考矢量在空间矢量图的任何区域都有两个成对的正负小矢量参与合成,其中一个优先用于控制中点电压的平衡,另外一个可以用于其他控制目标。在每个开关周期内根据中点电压波动和开关序列选择合适的小矢量,在控制中点电压平衡的基础上有效地减小了器件的开关损耗。最后搭建三电平ANPC逆变器仿真和实验平台对提出的控制策略进行验证,实验结果表明了控制策略的有效性。

基于优化虚拟矢量的三电平逆变器中点电位平衡闭环控制

通过对二极管钳位型逆变器中点电位不平衡引起的直流侧电容电压振荡、功率器件电压应力增加及输出电压谐波等问题的分析,提出一种基于优化虚拟空间矢量的三电平逆变器中点电位平衡闭环控制方案,通过构建包含优化因子的最近三虚拟空间矢量模型合成参考空间矢量,根据中点电压实时反馈量对其进行优化,减少输出电压的谐波及失真,同时引入中点电位的不平衡量,计算出各优化虚拟空间矢量作用时间的补偿量,并利用对负载位移角的在线估计实现系统闭环控制。仿真与实验结果表明本方案具有良好的多电平逆变器中点电位平衡控制性能,有效降低了直流侧电容波动。

基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法

针对三电平中点钳位逆变器在不同的负载条件下,传统的最近三矢量合成方法中点电压存在不能平衡的区域,利用基于虚拟空间矢量的调制方法,当输出三相电流之和为零时,能实现对中点电压的完全控制。为了在扇区切换时输出矢量平稳过渡,提出了在每个大区内全部采用相同首发正小矢量或负小矢量的方法。构建了三电平中点钳位型逆变器实验平台,对基于虚拟空间矢量的三电平NPC逆变器中点电压平衡控制方法的有效性进行了验证。

汽车电子燃油泵中无刷无位置传感器直流电机控制研究

针对现有汽车电子燃油泵电机油品适应性差、噪声大、寿命短等问题,设计了一种无刷无位置传感器电机控制系统,并应用于电子燃油泵中。在分析无刷电机旋转原理的基础上,利用反电动势法在控制程序中构造虚拟中性点电压来确定反电动势过零点信号,并结合预定位启动法进行启动,从而实现了无刷无位置传感器电机的控制。实验表明:该系统能够准确判断电机反电动势过零点信号,电机运行平稳,且输出油量满足实际需求。

中点电位不平衡度反馈的三电平虚拟空间矢量调制方法

中点电位不平衡是中点箝位型三电平逆变器的固有问题。提出了一种基于中点电位不平衡度反馈的虚拟空间矢量调制方法,考虑到中点电位偏移时小矢量和中矢量的变化,对三电平空间矢量进行重新分区,构造虚拟矢量。引入中点电位不平衡度,根据中点电位偏移方向和相电流的方向,选择有利于平衡中点电位的小矢量,合理安排矢量序列,实现对中点电位的精确控制。提出的控制算法能在全调制度下消除中点电位的低频波动,有效治理中点电位偏移,开关损耗低,动态性能好。仿真和实验研究验证了算法的有效性。

三电平DSTATCOM在煤矿中的应用

为改善煤矿提升机供电网络存在的污染问题,研究了基于传统空间矢量调制的三电平配电网静止同步补偿器可获得更高的直流母线电压利用率,但是传统空间矢量在高调制度、低功率因数的情况下中点电位会出现低频振荡,严重影响器件安全和输出电压波形质量,降低了系统性能。文章针对三电平配电网静止同步补偿器中点电位低频振荡进行研究,采用基于虚拟空间矢量的三电平配电网静止同步补偿器控制策略,在保证补偿效果的同时成功的抑制了中点电位低频振荡,最后通过实验平台对控制策略进行实验验证。

虚拟矢量的中点电位平衡三电平调制方法

针对二极管中点钳位型三电平逆变器中中点电位波动造成的直流侧电容电压不平衡问题,提出一种虚拟矢量中点电位控制方法.该方法结合三相电流平衡和冗余小矢量的特点,通过虚拟中矢量和小矢量取代原中矢量和小矢量,进行参考矢量的合成.因大矢量作用时中点无电流流入和流出,对中点电位波动无影响,故通过降低虚拟矢量作用时间内中点电位的波动,就可以控制整个调制过程中点电位的波动,从而降低输出电压波形的畸变和开关管承受的电压.仿真实验表明该文方法具有可行性和有效性.

三电平ANPC变换器中点电压平衡的MPC

针对三电平有源中点箝位型(ANPC)变换器的中点电压平衡问题,提出了一种三电平ANPC变换器中点电压平衡的模型预测控制(MPC)策略。根据变换器拓扑的数学模型,建立了三电平ANPC变换器的虚拟磁链模型;通过对变换器三相负载电流进行采样,计算出中点电压的偏移量;在确保磁链误差在一定范围的前提下,有效减少了中点电压的偏移量,实现了对中点电压平衡的控制。分别搭建了三电平ANPC变换器的仿真模型和实验平台,仿真与实验结果表明所提控制策略易于数字实现且能较好地控制中点电压平衡。

三电平ANPC逆变器变虚拟空间矢量控制策略

针对三电平有源中点箝位(ANPC)逆变器存在的中点电压平衡问题,提出一种基于虚拟空间矢量脉宽调制(VSVPWM)的改进控制策略。通过在原虚拟空间矢量开关序列基础上,根据开关损耗特点重新优化整合,并实时采样逆变器的中点电压偏移值与三相负载电流大小,根据两者对应关系动态选择相应开关序列,实现中点电压平衡控制目标。在满足中点电压平衡的同时,相比较传统VSVPWM策略的九段式开关序列,采用的改进式开关序列有效减小了每个开关周期内功率器件的切换次数,降低了逆变器的导通与关断损耗。最后通过Matlab/Simulink仿真并搭建实验平台验证了控制策略的有效性。

电能表中性点虚接对电压互感器二次压降的影响分析

基于对称分量法,对电能表中性点虚接后的电压互感器二次压降进行了分析,得出了正确接线前后的计量误差变化量。并结合现场的电压互感器二次压降测试结果,说明了电能表中性点虚接对二次压降有较大的影响。

基于改进虚拟空间矢量调制方法的中点箝位型三电平逆变器电容电压平衡问题

针对二极管箝位三电平逆变器在不同负载及调制比的条件下,传统的空间矢量调制方法中点电压存在不能平衡的区域,而利用虚拟空间矢量的调制方法,在输出三相电流之和为零时,即能实现对中点电压的完全控制,但需要进行大量的三角函数运算及扇区判断,增大了控制器的计算工作量和实现难度。提出一种改进的虚拟空间矢量调制方法。通过虚拟矢量空间尺度的放大,进一步减少小扇区的划分,简化计算。通过将虚拟空间矢量分解到60°坐标系,无需进行扇区判断以及大量三角函数的计算即可得到各桥臂开关管在每个开关周期内的开通时间,可在调制比≤2/3范围内实现中点电压平衡完全控制,同时在矢量选取和作用时间计算方面进行了简化。最后构建了二极管箝位三电平逆变器模型,对该方法在中点电压平衡控制上的有效性进行了验证。

基于虚拟样机的汽车稳态转向特性改进研究

利用ADAMS建立了满足操纵稳定性分析和行驶平顺性分析的某汽车虚拟样机。基于该样机,研究了螺旋弹簧刚度和横向稳定杆直径对汽车稳态转向特性的影响规律,即适当增加该车前悬架螺旋弹簧刚度和横向稳定杆直径能显著提高其稳态转向特性,但随着刚度的增加,中性转向点侧向加速度的增长率却显著下降。进一步的研究表明:当前螺旋弹簧刚度和横向稳定杆直径分别从30N/mm和20mm时增加至32.5N/mm和21mm时,中性转向点的侧向加速度也由5.32m/s2增加至6.18m/s2,稳态转向特性得到明显提高,驾驶员座椅总加权加速度均方根值由0.6027m/s2增加至0.6268m/s2,行驶平顺性略有下降。

复杂电网中电压跌落凹陷域的仿真分析

随着现代电网技术的发展,用户对电能质量要求日益增高,为向系统中某特定母线连接的敏感负荷遭受电压跌落影响的可能性提供分析依据,基于虚拟节点法对电网中电压跌落凹陷域进行分析研究。以新英格兰39节点系统为例分别对4种短路故障(单相短路接地故障、相间短路故障、两相短路接地故障、三相短路故障)下的凹陷域进行仿真分析,得到4种故障下该系统的凹陷域分布,仿真结果验证了虚拟节点法的有效性并为其在复杂电力系统中的应用提供了依据;同时研究系统中变压器中性点不同运行方式以及系统中机组启停对凹陷域的影响,对比不同结果可知,适当改变系统中部分变压器中性点运行方式可以对系统中接入的敏感负荷带来有利影响,而且发电机的启停对凹陷域的影响较大。