无刷直流电动机三电平控制策略研究

传统的永磁无刷直流电动机[1]常采用两电平的功率驱动方式,但两电平功率驱动电路受功率器件耐压限制,不能满足大功率负载的应用场合;另外两电平功率驱动电路还存在谐波成分大、电流纹波大等一系列问题。因此,提出采用三电平控制策略[2]来解决上述问题。在MATLAB/Simulink环境下,搭建三电平无刷直流电动机控制系统的模型,仿真结果与理论分析一致,验证了该理论的合理性和有效性。

一种新的三电平中点电位滞环控制法

该文针对三电平中点电位平衡原理提出了一种中点电位的滞环控制方法,该方法根据当前的PWM组合和各相输出电流方向判断出中点电流方向,通过滞环比较的方式得到中点电压偏向,并由此判断当前PWM对中点电位的作用,将当前的PWM组合中可以实现中点电位平衡的组合重新分配使之有利于中点电位的平衡。该方法独立于具体的PWM调制模式,因此可以胜任各种PWM调制模式下的中点电位调整。而且也可通过调整滞环宽度的方法来调整中点电位的允许波动和开关管开关次数。该文以特定谐波消除PWM方法(SHEPWM)为例,仿真和实验结果显示了很好的中点平衡效果。该方法对三电平中点电位平衡上具有通用性。

基于控制因子三电平空间矢量方法的研究

介绍一种基于控制因子的三电平空间矢量方法。该控制方法通过检测直流侧电压和中点电流的方向来合理选择控制因子,从而合理分配小矢量P,N状态作用的时间,以解决三电平逆变器中点电位不平衡的问题。另外,在开关序列安排上采用典型的7段法,每相开关序列的变换都只有一次。因此,该方法还具有开关损耗小的特点。最后采用Matlab的Simulink工具,对基于控制因子的空间矢量方法进行了仿真,比较了典型控制因子情况下的等效载波以及对中点电位的影响。实验结果验证了该方法的特点。

基于DSP,FPGA,CPLD三电平高压变频器控制系统

三电平高压变频器的开关器件较多,拓扑结构相对复杂,因此逆变桥控制电路的设计是装置研发中的重点。提出了一种基于数字信号处理器(Digital Signal Processing,简称DSP),现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)和复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,简称CPLD)的新型控制系统硬件结构;介绍了该结构的设计思想和主要特点。在此基础上,通过DSP完成了改进的恒U/f控制策略,同时利用FPGA和CPLD实现了高性能全数字化的正弦脉宽调制(Sine Pulse Width Modulation,简称SPWM)信号发生、检测和故障闭锁。仿真和试验结果证明,所提出的硬件平台和控制方法具有更加安全、稳定和高效的性能,能够满足工程应用的要求。

多相三电平逆变器-PMSM矢量控制系统研究

作为舰船综合电力推进系统的前期研究,本文研究了一种基于4组三电平逆变器的大功率12相永磁同步电机(Permanent Magnet Synchronous Motor,PMSM)矢量控制系统。文中首先介绍了三电平逆变器和PMSM矢量控制原理,在此基础上论述了多相PMSM变频调速系统采用多组三电平逆变器进行矢量控制的原理和实现方法。文中三电平逆变器采用空间矢量脉宽调制(Space Vector Pulse Width Modulation,SVPWM)控制策略,以TMS320LF2407型DSP为数控平台实现了三电平逆变器的空间电压矢量控制,并且多组逆变器之间采用CAN总线进行通讯。最后给出了相关的仿真波形和实验波形。

三相电压型PWM整流器双开关表直接功率控制策略研究

针对传统的三相电压型PWM整流器直接功率控制存在无功功率失控区和直流侧输出电压波动大等缺点,提出了一种双开关表控制的直接功率控制策略。根据各个扇区内不同开关矢量对有功功率与无功功率作用的大小,设计了快速、慢速两种开关表。有功功率滞环比较器采用三电平控制,系统根据当前滞环输出结果和控制幅度的值选择快速或慢速开关表,产生开关信号驱动主开关进行直接功率控制。仿真和实验结果表明双开关表直接功率控制策略消除了无功功率的失控区,改善了系统的动态特性。

基于DSP的三电平直接转矩控制

改进的电压磁链模型能够获得全速度范围内磁链的准确观测。针对三电平系统中存在的中点电压不平衡和需要减小dv/dt等问题,提出了一种电压矢量选择方案,通过引入中点电压滞环,综合考虑电磁转矩和定子磁链的要求,实现了异步电动机的变频调速运行。并采用TI公司的TMS320F240型DSP做为主控制芯片,在一台异步电动机上进行实验,验证了所提出算法的有效性。

三电平矢量控制型变频器在门机改造上的应用

阐述变频调速技术的优点及在门机中的应用,并着重对两电平控制、三电平控制的原理和优缺点进行了比较,对变频器停止型自学的新特点进行了描述,并对三电平控制技术在门机中的应用前景进行了分析和展望。

四象限三电平悬浮斩波器研究

传统的两电平H桥磁悬浮斩波器结构简单,控制方便,但开关损耗大,效率低。在此介绍了四象限H桥悬浮斩波器三电平控制模式,其拓扑结构与两电平完全一致。基于PWM技术,控制斩波器开关的导通模式。理论分析表明,利用相位角相差180°PWM控制方式实现三电平控制,降低了负载电压应力,电磁兼容性也显著改善。仿真和实验结果验证了该方法的可行性。

三电平电压型高压变频技术在海洋工程船的应用

节能减排、绿色环保,变频电力驱动技术是国内外船舶上应用的发展趋势.特别体现在海洋工程船的大型施工设备和施工设备的驱动系统上.阐述了变频电力驱动技术应用于海洋工程船的优点,介绍了三电平电压型高压变频技术的发展.对三电平电压型高压变频技术进行原理简述,给出了三电平空间电压矢量控制调速系统的主电路拓扑结构,分析了三电平空间电压矢量控制算法的实现,利用MATLAB 7.0/SIMULINK 6.0进行了三电平电压型高压变频调速系统的建模和仿真.

多电平技术在直接转矩控制系统中的应用

多电平逆变器在直接转矩控制系统中,对减小转矩脉动有积极作用,但中点电位的稳定与否,对系统运行的可靠性带来很大影响。文章提出一种电压矢量的合成方法,既能实现直接转矩控制,同时控制中点电压稳定,对分析结论进行了程序仿真和实际装置试验,结果都证明该方法的有效性。

多相永磁电机各相独立式驱动控制系统的设计与研究

设计了各相独立的多相永磁电机驱动控制系统,该电机的单相绕组由H逆变桥独立驱动,提高了多相永磁电机的容错能力和电机的控制自由度。采用移相三电平的方式对各相绕组电流滞环进行了比较,实现了任意电流指令的跟踪控制,同时减少了开关损耗。设计了ARM+CPLD的电机主控系统,并介绍了其工作机制。通过实验验证了该电机的驱动控制系统的有效性,从而为多相永磁电机提供了一种切实可行的控制方案。

基于高速单片机的电流型功率放大器研究

为减小电流型功率放大器的体积和提高其工作的可靠性,采用了一种数字控制三电平功率放大器系统的方法。以C8051F高速单片机为控制核心,控制2组可编程逻辑阵列单元分别工作在脉冲宽度调制器方式和固定占空比方式,以实现三电平控制的策略。结果表明新型电流型功率放大器静态工作电流同样具有传统三电平功率放大器电流纹波小的优点,同时动态工作电流能快速变化,动态性能较好。该数字控制方法是可行有效的,提高了功率放大器的稳定可靠性。

基于STC12C5A60S2的电流型PWM功率放大器设计

以STC12C5A60S2高性能单片机作为控制核心,设计一种单自由度电流型PWM功率放大器,具有集成度高、体积小和成本优势。霍尔电流传感器完成电流信号到电压信号转换,单片机内部2路10位精度A/D分别采样控制信号和测量信号。离散PI控制器对8位精度PWM模块进行占空比调节,控制电流上升和下降速度。采用Simulink对比仿真了三电平控制策略,测试结果和仿真数据相一致,反映出功率放大器的静态电流精度高、纹波小,动态响应速度可以满足实际应用。从而得出控制策略有效,实现方法可行,系统稳定性好。

串联IGBT高压变频器研究

给出了高压变频器的主电路,用两个IGBT串联来达到3.15kV的逆变。变频器一共使用了36只4.5kV的IGBT,可做成输出电压3.15kV的变频器。分别论述了整流电路、逆变电路和三电平控制原理。阐述了串联IGBT同步导通、同步关断的必要性和实现方法。对IGBT损耗使本身温度升高的问题,给出了有效的解决办法。本变频器实现了大功率、高电压的输出,输出谐波小,在接负载时,无需滤波电路。