基于电流超前角弱磁控制的五桥臂逆变器驱动双三相永磁同步电机技术

五桥臂逆变器驱动双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)可节约两个功率器件,也可作单相桥臂故障时的容错手段,但五桥臂逆变器驱动下电压利用率(VUF)降低,限制电机调速范围。为拓宽电机调速范围,对五桥臂驱动造成的电压、电流限制进行分析,基于新的电气约束情况,采用电流超前角弱磁控制进行弱磁升速。实验结果表明,电流超前角控制可以平滑进入弱磁I区,有效提升电机最高转速,证明了控制策略的有效性。

基于五桥臂MMC-UPQC的复合模型预测控制研究

针对模块化多电平统一电能质量调节器(modular multilevel unified power quality conditioner, MMC-UPQC)六桥臂结构下的单相桥臂故障问题,提出了一种五桥臂拓扑,这种新型拓扑可实现故障情况下的电能质量补偿。首先,对MMC-UPQC串并联侧的数学模型进行分析,提出了一种复合模型预测控制(hybrid model predictive control,H-MPC),所提控制方法结合了有限集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS-MPC)以及快速模型预测控制(fast model predictive control, F-MPC)。然后,通过构建两侧独立的价值函数减少了控制方法的计算量,同时也实现了五桥臂解耦控制。最后,相比传统线性(例如PI)和非线性(例如无源控制passivity-based control,PBC)的控制策略,所提复合模型预测控制在电压补偿、负序电压抑制以及谐波电流补偿等方面具有一定优势,并在一定程度上避免了复杂的参数整定及坐标变化环节。仿真实验结果证明了所提控制方法的可行性和优越性。

五桥臂逆变器驱动的双永磁同步电机系统占空比优化调制策略

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,提出一种适合该系统的占空比优化调制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析逆变器驱动信号占空比的取值范围;为满足不同情况下公共桥臂的控制要求,分别对5个桥臂的占空比进行合理优化。该策略在两电机解耦控制的同时,有效减少了两电机受零电压矢量控制的时间,扩展了系统的调速范围,从而能提高直流母线电压的利用率。仿真和实验结果验证了该调制策略的可行性和有效性。

双永磁同步电机五桥臂变换器模型预测控制

基于五桥臂逆变器供电的两台三相永磁同步电机系统,提出了一种基于模型预测方式的控制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析了五桥臂双电机控制数学模型;利用所建立的数学模型,本文提出的模型预测控制策略能够筛选出合适的空间电压矢量,在保证两电机速度独立控制的同时,缩短系统动态调节时间。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。

提高五桥臂逆变器电压利用率的调制策略

五桥臂逆变器可驱动两台电机,不仅可以降低系统硬件成本也可以作为双电机调速系统的容错运行模式。但采用传统调制策略的五桥臂逆变器电压利用率较低,使其推广应用受到了一定限制。为了解决这一问题,本文提出了一种新颖的PWM调制策略,对电压空间矢量脉宽分布进行了优化调整。仿真和实验结果表明该调制策略不仅实现了对两台电机的独立控制而且有效提高了五桥臂逆变器的电压利用率。

基于有限状态机的五桥臂逆变器改进调制策略

针对五桥臂逆变器输出存在的反向电压脉冲问题,本文提出了一种基于有限状态机(finite state machine,FSM)的五桥臂逆变器改进调制策略。首先,深入分析了反向电压脉冲的产生机理以及给电机调速系统运行带来的危害。在上述分析的基础上,依据电压源逆变器空间矢量脉宽调制理论,通过对电压空间矢量脉宽分布进行优化调整,实现了改进的五桥臂逆变器调制策略,从机理上抑制了反向电压脉冲的产生。本文将提出的改进调制策略与原有的空间矢量脉宽调制策略进行了实验比较,实验结果表明该调制策略不仅实现了对两台电机的独立控制,而且有效的改善了五桥臂逆变器的输出电压质量,特别是使开关频率附近的电压高次谐波分量减小到原有的1/4。

五桥臂逆变器驱动双三相永磁同步电机系统双零序电压注入PWM策略

目前,针对五桥臂逆变器驱动两台三相电机系统PWM策略的研究多是基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)进行分析,然而实际上基于载波脉宽调制(carrier-based pulse width modulation,CBPWM)分析更为直接有效。该文构建了一种基于CBPWM的五桥臂逆变器驱动双三相电机系统双零序注入PWM策略,包括均值连续PWM和3种不连续PWM方式,并对其直流母线电压利用率进行了分析,实验结果验证了控制策略的有效性和可行性。该文提出的PWM策略对五桥臂逆变器驱动两台独立三相电机系统同样有效。

基于FCS-MPC的五桥臂UPQC电能质量补偿策略研究

针对容错模式下的统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC),提出了一种五桥臂形式的新型拓扑结构,实现故障下的电能质量扰动综合补偿。在此基础上,对串联变流器和并联变流器进行统一建模,提出了一种基于有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)的五桥臂UPQC控制策略。相比传统线性控制策略,所提算法构建了统一的预测模型以及整合优化的价值函数,实现串联变流器与并联变流器的协同控制,提高了两侧变流器的补偿精度、暂态性能以及响应速度,有效降低了控制算法的复杂度和参数调节难度,并具有较高的参数鲁棒性。仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。

五桥臂逆变器双永磁电机三矢量预测控制

在五桥臂逆变器双永磁电机系统中,传统预测控制策略是一个控制周期内每台电机上等效于只作用一个幅值、方向均固定的矢量,矢量调节范围有限,系统运行时电流波动较大。为减小双电机系统中电机电流波动,采用一种三矢量预测控制策略,该策略在每个控制周期内作用两个有效矢量和一个零矢量。首先依据两个有效矢量所对应公共桥臂的开关状态将其分组,然后通过两台电机各自独立的价值函数筛选出每组中最优的矢量组合,最后比较不同组的矢量组合,从中进一步选择系统最优矢量组合,并按规则合成五桥臂电压矢量作用于双电机系统。对矢量进行分组后,该策略每个控制周期只需要计算30次价值函数,有效减小了多矢量预测控制的计算次数。实验结果表明,与传统预测控制策略相比,该策略在保持动态响应快等优点的同时,有效减小了电流波动,并具备一定的抗参数扰动性,提高了系统的稳态性能。

一种基于零矢量调节的五桥臂逆变器调制方法

针对五桥臂逆变器传统调制方法存在的电压利用率低、有大量电压反向脉冲、开关损耗大等问题,提出一种基于零矢量调节的调制方法,该方法借鉴空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,通过调节整合两逆变器的零矢量分布,统合考虑公共桥臂脉宽需求,使其同时满足两台交流电机的需求。仿真和实验结果表明,该方法能实现两台交流电机在不同转速下的独立控制,且与传统调制方法相比,逆变器的电压利用率可提高一倍,电压反向脉冲和一个采样周期内开关动作次数均显著减少,从而验证了所提方法的有效性。

五桥臂电压源逆变器两永磁同步电机驱动的研究

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,采用半周期调制策略实现两电机速度的独立控制。结合两电机的d、q轴数学模型,分别设计两电机的无差拍电流控制器。相比传统的PI控制器,无差拍控制器能将下一拍的输出值直接给定为控制量的参考值,从而缩短了系统动态过程的调节时间。仿真和实验结果验证了无差拍控制器的快速性和有效性。

面向宽速域五桥臂逆变器-双电机调速系统的无权重系数模型预测控制

五桥臂逆变器中有一相桥臂为两个三相逆变桥公用,两台逆变桥运行相互影响彼此限制,使得每台三相逆变桥的输出电压幅值显著降低。传统的模型预测控制中未考虑这一限制,由此会严重制约双电机的调速范围。对此,本文提出了一种改进的无权重系数模型预测控制方法,该方法不仅提高了双电机的调速范围,还将目标函数中不同单位的性能指标磁链和转矩,转化为一个与之等效的磁链矢量,省去了权重系数的设计,同时将五桥臂逆变器固有的电压限制问题转换为磁链限制,使得控制目标和约束条件统一,从而令目标函数最简化,并完全消除了权重系数及相应的设计和整定需求,显著降低了算法的复杂度,使控制器易于实现。仿真和实验结果表明,采用该方法不仅保证了两台电机可同时独立稳定运行,均具有良好的动静态性能,而且显著提高了双电机的调速范围。

五桥臂双永磁同步电机系统优化模型预测控制

五桥臂逆变器传统模型预测控制一个控制周期内由单矢量作用,降低了2台电机的运行性能。针对该问题,提出了优化模型预测控制策略。通过对2台电机有效电压矢量和零电压矢量的占空比进行整体优化分配,减小电机的转矩波动,提高2台电机的控制精度,进而在满足2台三相电机控制独立性的情况下,提升了电机系统的控制性能。仿真结果验证了所提优化模型预测控制的正确性和有效性。

五桥臂逆变器-双异步电机调速系统的零矢量交错模型预测控制

五桥臂逆变器-双异步电机调速系统采用模型预测控制相比于传统的矢量控制具有更好的动态性能,易于实现系统的全局性能优化,但却存在稳态性能差、计算量大难以实现、无法消除公共桥臂开关动作需求限制等问题。对此,提出一种零矢量交错模型预测控制(ZVI-MPC)方法,将空间矢量的概念与矢量合成原理引入到模型预测中,在一个采样周期中对每台逆变器均作用两个电压矢量(一个非零矢量和一个零矢量),利用无差拍理论计算两逆变器的非零矢量作用时间,结合公共桥臂开关需求,调节各矢量作用时间并按照零矢量交错原则进行开关状态分布,以避免出现公共桥臂开关动作需求冲突。该方法在任意采样周期内只需考虑12种有效矢量组合,大大减少预测控制计算量。仿真和实验结果表明采用零矢量交错模型预测控制,两台电机可独立稳定运行,且均具有良好的动静态性能,相比于传统模型预测控制方法,本文所提方法稳态性能更理想,且计算量显著减小,易于实现。

基于MPC的五桥臂双电机公共桥臂电流抑制方法

基于模型预测控制的五桥臂逆变器存在公共桥臂电流过大的问题,以五桥臂逆变器下的双永磁同步电机系统为研究对象,在模型预测控制策略的基础上对公共桥臂电流抑制方法展开研究。结合五桥臂双永磁同步电机系统的拓扑结构以及模型预测控制策略的算法架构,探讨了公共桥臂对应的两相电流相位差对其电流的影响,将基于转子磁链角度差的公共桥臂电流抑制方法应用于模型预测控制策略中,并对电流抑制效果进行实验验证和量化评估。实验结果表明,在均衡负载以及不均衡负载情况下,基于模型预测控制策略的公共桥臂电流抑制算法均能够实现较好的电流抑制效果。

五桥臂逆变器驱动双异步电机调速系统的调制方法研究

在电力机车、电动汽车以及一些工业应用中,常需要两台或者两台以上的电机并联运行。因此,系统中需要多个逆变器。为了降低成本,针对两台电机独立控制的需求,本文研究了采用五桥臂逆变器拓扑的控制系统,并提出了一种适用于五桥臂逆变器的改进型七段式PWM调制方式。该调制方式基于传统的空间矢量脉宽调制技术,通过将控制周期进行分区来实现对两台电机分别独立控制的目的。便于数字信号处理器实现是该调制方式的一大特点。仿真和实验结果验证了该调制方式的可行性和有效性。

双电机五桥臂逆变器模型预测同步控制

以五桥臂逆变器为控制对象,提出了一种基于模型预测控制策略的双永磁同步电机同步控制策略,与传统算法相比,新算法在价值函数中加入了转矩同步策略,保证了两电机输出功率的均衡,同时将交叉耦合控制思想引入到两电机五桥臂逆变器控制系统的速度外环控制器中,提高了两台电机在参数不匹配情况下的转速同步性能。仿真分析表明,相比传统控制策略,新算法能够在保持模型预测控制算法较高的转矩响应速度的前提下,有效的提高两电机系统转速、转矩的同步性能,具有一定的应用价值。

五桥臂双永磁同步电机系统双矢量模型预测电流控制

针对五桥臂双永磁同步电机(PMSM)系统单矢量模型预测电流控制(MPCC)稳态波动大的问题,提出一种优化的双矢量模型预测电流控制策略。利用无差拍的思想分别独立预测2台电机q轴电流准确跟踪参考值所需时间,筛选出在一个控制周期内能够准确跟踪q轴电流的基本有效矢量。依据公共桥臂开关状态必须一致的特性,选择合适的零矢量对符合条件的矢量进行组合,筛选出使系统性能达到最优的矢量组合作用于五桥臂逆变器驱动双电机,改善系统的运行性能。仿真结果验证了所提双矢量MPCC策略的正确性和有效性。

五桥臂逆变器最少模态SVPWM调制机理及特性

本文首先分析五桥臂逆变器的工作模态,建立了五桥臂逆变器切换线性模型;其次研究五桥臂逆变器状态可控性,证明了五桥臂逆变器仅需6个工作模态,就可实现完全状态可控;由此提出6模态的最少模态空间矢量脉宽调制(SVPWM)。与现有SVPWM策略相比,最少模态SVPWM仅需采用一半的工作模态,简化了五桥臂逆变器的开关切换序列,从而使得功率器件的开关频率降低了2/3,减少了开关损耗,提高了逆变器效率。

双电机控制传统五桥臂逆变器拓扑的改进研究

通过分析几种传统的双电机控制逆变器拓扑,针对它们存在的问题,在传统的五桥臂拓扑的基础上提出了一种改进的拓扑:保持逆变桥拓扑不变,通过改变整流桥拓扑弥补了传统五桥臂拓扑直流电压利用率低的问题。并在MATLAB/Simulink环境下建立基于此逆变器的永磁同步电机矢量控制的仿真模型。仿真结果表明,改进的逆变器拓扑可以解决传统五桥臂拓扑直流电压利用率低的问题。