小电感无刷直流电动机三相H桥无位置传感器控制方法

传统无刷直流电动机的六拍控制采用Y型绕组连接方式,将三相绕组中的两个导通相串联进行供电;其无传感器控制所需的位置信息通过检测未导通相的反电动势过零点得到。绕组串联连接使每一相仅利用母线电压的一半产生电流;同时Y型绕组结构使未导通相受到中性点电压的影响造成位置信号检测精度降低。该文将三相H桥结构应用于无刷直流电动机的无位置传感器控制,使三相绕组中参与导通的两相并联进行供电,同时使未导通相切出电路以进行反电动势过零点检测。绕组并联连接使每一相利用全部母线电压产生电流,电压利用率得到提高;同时未导通相完全切出电路使位置信号检测精度提高。对三相H桥无刷直流电动机无位置传感器控制方法进行了数学推导和分析,并在一台小电感样机上进行了实验,实验结果显示,该4对极样机可以在20 000 r/min的转速下实现无位置传感器控制。

三相H桥变频器直流支撑电容纹波电流研究

三相H桥变频器通常由1个不控整流桥和3个H桥组成,由于整流桥的非线性特征和H桥变换器的谐波影响,求解直流支撑电容的电流解析表达式比较困难。然而准确的电流解析表达式对电容设计却又至关重要,文章在对单相H桥进行分析的基础上,推导出了三相H桥变频器直流支撑电容电流谐波频谱及有效值的准确解析表达式,同时对支撑电容容值选择进行了探讨。通过仿真和实验证明提出的方法能有效地解决直流支撑电容的设计问题,在工程中取得了较好的实际效果。

电动汽车一体化驱动系统三相3H桥逆变器的故障相短接容错控制策略

具有车载型充电器的电动汽车拥有相互独立的电机驱动系统与电池充电装置,针对两套装置并不同时工作,成本高、重量大、占据空间资源较大等问题,提出了一种电动汽车驱动与充电一体化的新型拓扑结构,在牵引模式下该一体化拓扑的主要驱动模块等效于一个三相3H桥逆变器。研究该逆变器的电压空间矢量与消除共模电压的控制策略,分析开绕组PMSM在不同坐标系下的数学模型,给出逆变器发生桥臂开关管开路或者短路故障时将故障相短接的重构拓扑与容错控制策略,在转速、电流双闭环控制的基础上,设计"重复控制+PI"的电流内环控制方案,提出一种两相SVPWM控制策略,分析三相2H桥逆变器电压矢量状态切换过程,提出一种改进的七段式两相SVPWM控制策略。仿真和实验结果表明,如果三相3H桥逆变器发生短路故障,一体化系统通过逆变器的拓扑重构,能够实现PMSM系统的良好运行性能。

一种适用于任意电平数三相级联H桥变换器的简化多电平SVPWM算法

针对三相级联H桥变换器,该文对其工作原理进行详细分析,将每一级三相H桥等效为三相三电平变换器,给出了一种扩展性较强且计算复杂度较低的简化空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法。该算法将多电平SVPWM简化为三电平SVPWM,进一步利用三电平空间电压矢量图的几何对称性,将三电平空间矢量的计算集中在一个扇区内完成。根据该简化算法,该文在单片现场可编程门阵列(FPGA)上实现三相五电平与七电平空间矢量脉宽调制。实验结果验证了该算法的正确性与可行性。

基于三相独立H桥的电压空间矢量PWM控制方法

针对某些特殊场合对三相交流永磁同步力矩电动机的低压、低速和大扭矩的应用要求,提出了一种基于三相独立H桥驱动电路的电压空间矢量PWM控制方法。该方法通过长短矢量和零矢量在内的14个基本电压空间矢量形成了正六边形内切的矢量圆轨迹,利用12个长短矢量将矢量圆划分为12个扇区,并设计了矢量作用时间的计算方法和扇区的确定方法。该方法可在不增加供电电压、不改变电机尺寸的情况下产生比传统电压空间矢量控制方法大1倍的最大转矩和转矩调节精度,具有较好的实用价值,实物试验证明了该方法的可行性。

星接三相二极管H桥级联变换器分析与设计

针对实际工业应用中,70%场合中高压变频器只需实现能量单方向传输的特点,分析讨论了一种可用于构成新一代高频隔离中高压变频器整流级的三相星形接法二极管H桥级联变换器。针对单相二极管H桥级联变换器本质上不能实现单位功率因数运行的问题,在分析了星形接法的三相二极管H桥型变换器的工作原理基础上,给出了三相系统可实现单位功率因数运行的理论依据,并重点讨论了三相二极管H桥型变换器运作的两种工作模式。同时采用相量图法给出了系统的最大升压比和系统电感、电容等主要参数的约束条件。最后通过仿真和实验验证了所提理论的正确性和有效性。

三相电抗器对逆变器高频谐波的抑制作用

本文介绍了三相H桥逆变器输出谐波特性及三相电抗器的工作原理及作用,建立了三相H桥逆变器仿真模型验证了三相电抗器对高频谐波的抑制作用。

基于单周控制逆变算法的动态电压恢复器设计与实现

提出了基于单周控制逆变算法的动态电压恢复器(DVR)设计方案。针对DVR逆变输出受到非线性和冲击性负载扰动的问题,将单周控制结合PI环节,建立了DVR三相H桥逆变单元的单周控制模型。硬件以32位浮点DSP芯片TMS320F28335为核心,采用IPM模块作为逆变单元的功率开关模块,在耦合变压器的副边并联固态继电器,灵活地将DVR和电网进行隔离。PWM中断服务程序根据DVR的单周控制逆变算法实时地调整PWM输出信号的脉冲宽度,以控制逆变输出电压。采用开环控制和闭环控制相结合的控制方式,开环控制在第一时间依据所建立的数学模型表实现快速补偿。在补偿误差较小时采用闭环控制,以提高控制精度及稳定性。实验分析表明,该动态电压恢复器具有响应速度快,补偿效果好,可靠性高,性能稳定等优点。

基于TMS320F28335的SVPWM信号发生器

电压空间矢量脉宽调制能提高直流侧电压利用率,其应用范围已跨越变频调速系统,进入各个领域。文中在分析SVPWM原理的基础上,结合三相H桥逆变电路的特点,介绍了TMS320F28335的SVPWM信号发生器设计,并实现了逆变桥一相断路情况下的SVPWM波。通过硬软件结合,在DSP实验平台上进行了调试和实验观察,给出实验结果波形。实验证明,基于DSP的SVPWM信号发生器具有实现简单方便、易于数字化的特点,能更好地满足功率器件对驱动信号的不同要求,便于实现容错控制。

电动汽车驱动一体化系统牵引模式下逆变器的开路容错控制策略

提出了一种电动汽车驱动与充电一体化系统的拓扑结构,该一体化拓扑在牵引模式下等效于一个双向DC/DC变换器和三相3H桥逆变器,PMSM开绕组。为提高电机驱动系统的高可靠性,在分析开绕组PMSM数学模型的基础上,从具有故障容错功能的控制策略方面入手针对三相3H桥逆变器进行了研究,分析了三相3H桥逆变器的故障类型,并针对故障相开路的两相2H桥逆变器提出了一种两相滞环PWM调制策略。实验结果表明,驱动与充电一体化系统在牵引模式下,如果三相3H桥逆变器发生故障,通过逆变器的拓扑重构,能够实现PMSM系统的良好运行性能。

基于开放式绕组异步电动机的容错控制的研究

开放式绕组异步电动机采用三相H桥拓扑结构,其输出电压能力与三电平逆变器相当。具有提高电动机供电电压,采用非弱磁方法提高电机转速和改善电压输出波形等优点。由于系统采用三相独立供电,系统所用的开关管个数增加,系统故障率提高。在对常见的短路和断路故障进行故障辨识和重构后,系统由剩余两相继续工作。容错控制时电机磁链幅值是正常运行时的3^(1/2)/3,仍能维持继续运行。最后经过实验验证,证明容错控制的可行性。

基于多功能有源滤波器光伏发电系统LVRT控制策略研究

本文基于三相级联H桥提出一种多功能柔性限流器,不仅解决光伏发电系统的低电压穿越问题(Low voltage ride through,LVRT),而且正常运行状态下亦可降低光伏发电系统并网谐波含量。该柔性限流器与光伏发电系统并联,并通过H桥级联方式降低其开关电压降落。当系统正常运行时,级联H桥整流器基于模型预测控制,以光伏发电系统并网点输出标准电流为其控制目标,进而实现并网电流的谐波动态补偿;当电网电压跌落时,Boost变换器依据系统电压跌落比,通过自适应非最大功率跟踪(adaptive non-maximum power point tracking,Non-MPPT)方式降低光伏阵列输出功率,保证并网逆变器交、直两侧功率的平衡。与此同时级联H桥则依据电网电压跌落程度向电网注入一定的无功功率来支撑电网电压,提高光伏发电系统动态恢复水平。最后通过MATLAB/Simulink仿真系统,验证所提控制策略的正确性与有效性。