基于占空比补偿的电磁轴承无传感器运行

为了实现电磁轴承系统的无传感器运行,提出一种基于占空比补偿的转子位移提取方法,利用TMS320F28335芯片的捕获接口实时获取占空比信号并进行数字滤波和信号调理,以此来替代电压信号的硬件解调过程,从而将转子位移提取的硬件复杂度减少了一半,并且在四自由度径向电磁轴承刚性转子系统平台上进行实验测试和反馈运行.实验结果表明,使用该方法提取的转子位移线性度很好,误差不高于5%,直接使用该方法提取出来的位移量进行反馈控制,实现电磁轴承系统在1 500r/min时的无传感器运行,外力扰动测试证实了无传感器电磁轴承系统具有一定的稳定性和鲁棒性.

一种无刷直流电机模型预测占空比补偿量控制算法

为了抑制无刷直流电机的换相转矩脉动,提出了一种模型预测占空比补偿量控制算法。介绍一种混合补偿机制,以换相区中关断相受控管和导通相、非换相相中的受控上管为控制对象,对其驱动占空比进行补偿。基于换相总过程中与换相开始时电磁转矩的偏差,构造换相转矩脉动价值函数,以其最小为目标,求解出无换相转矩脉动的约束条件。进行占空比补偿量自适应预测,即根据换相电路模型建立电流微分方程,结合无换相转矩脉动约束条件,预测出占空比补偿量之间的关系式,并引入自适应调整因子对占空比补偿值进行自适应分配。实验验证了该算法的有效性。

基于占空比补偿的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变控制策略

与传统三相桥式逆变器相比,三相双Buck并网逆变器无需加入死区,可避免引入额外的电流低频谐波。通常采用半周期控制,但半周期控制会造成电感电流在过零附近出现断续,使并网电流发生过零畸变。在电流过零附近采用全周期控制可以抑制过零畸变,但会使过零处电感电流纹波增大,不利于电感的设计,而且会带来额外的损耗。分析半周期正弦脉宽调制(SPWM)控制的三相双Buck并网逆变器电流过零畸变的原因,改变半周期控制的切换条件,并提出采用占空比补偿的控制方法。详细推导出电感电流断续阶段的理想调制波函数,改变过零附近的占空比,使得电感电流平均值在断续阶段呈正弦变化,从而抑制并网电流的畸变,同时使整个系统的效率得到保障。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

单相Boost APFC的自适应占空比补偿控制方法

针对传统控制算法下单相Boost有源功率因数校正变换器(APFC)难以在负载变动时降低谐波畸变的问题,提出一种自适应占空比补偿控制方法,可降低其动态负载工况下的谐波畸变情况。首先,分析了单相Boost APFC的控制环路原理,并在传统控制环路中引入占空比补偿环节;然后,基于实时工况,对补偿环节的自适应补偿参数进行设计,根据输出电压和输出电流计算动态功率,将动态功率和额定功率的比值作为动态补偿系数;最后,开发了一台3.3 kW单相Boost APFC样机,实验结果表明:提出的自适应占空比补偿控制方法无论是在满载还是在轻载工况下均能降低单相Boost APFC的谐波含量。

基于占空比补偿的三电平双Buck逆变器电压过零畸变控制策略

三电平双Buck逆变器具有无桥臂直通和无开关二极管反向恢复的独特优点,多用于对逆变电压质量要求严格的场合。通常采用半周期控制,但半周期控制会使电感电流断续,导致输出电压产生过零畸变。本文以改善由于电流断续导致的电压畸变,提高输出电压质量为目的。首先介绍了三电平双Buck逆变器的工作模态,介绍了半周期控制下电路的工作原理,并分析了逆变输出电压过零畸变的原因;然后以输出电压质量为目标,提出占空比补偿的控制方法。最后通过仿真验证方法的有效性,仿真结果显示采用占空比补偿的控制方法比采用传统SPWM调制方法的谐波提高1%。仿真结果表明,所设计的占空比补偿的控制方法能有效降低输出电压过零时畸变程度,改善电压质量。

三相隔离型AC-DC-DC电源自适应线性自抗扰控制方法及纹波抑制补偿策略

三相隔离型AC-DC-DC电源因其具有功率密度大、电气隔离等优点,在工业上应用广泛。但在一些负荷频繁投切的特殊应用场景下,如电泳、电镀等,基于传统PI控制的电源存在输出电压响应速度慢及纹波大的问题。为了提升电源的输出电压响应速度,该文在分析线性自抗扰控制中关键带宽参数与输出量之间关系的基础上,提出一种控制器带宽参数自适应调节的线性自抗扰控制(A-LADRC)方法以实现输出电压在负荷突变下的快速调节。而针对系统前级不控整流环节中电压六脉动分量对后级系统带来的输出电压纹波增大问题,设计一种根据系统输出电压反馈值,自适应调整变换器占空比补偿量的控制策略,以实现减小电压纹波的目的。最后通过一台400 V/50 A的实验样机对所提方法进行了验证,结果表明所提方法能够有效提升系统输出电压响应速度并减小电压纹波,具有较好的实际工程应用价值.

三相交错并联双向直流变换器无电流传感器均流控制

针对三相交错并联双向直流变换器均流策略中,控制环路多、电流检测电路设计复杂的缺点,基于传统单闭环电压型控制方法,提出一种无电流传感器均流控制策略。以变换器降压模式为例,根据戴维宁定理建立其等效电阻电路模型,通过分析相间电流与等效电阻、有效占空比的关系,明确了相间电流不平衡的主要原因是阻抗失配。为了消除其引起的电流不均衡,以任意一相为基准,推导出其余两相应补偿的占空比△D。同时给出了无电流传感器均流控制系统控制环路的设计方法,采用数字控制技术对控制器离散化处理,并对开关节点处占空比失配进行了补偿,避免因电流传感器精度低和设计不足对变换器的影响。仿真和在25 kW样机的实验结果表明,在各种失配与不同负载下,均流性能表现良好,稳压精度高,验证了理论分析的正确性与可行性。

基于Lyapunov间接法分析的恒功率负载电源变换器宽稳定控制策略

在航空航天供电系统中,随着变换器负载和电动机负载的不断增加,恒功率负载在用电设备中所占的比重越来越大。这种负载因内部闭环控制而呈现恒功率特性,是导致系统不稳定的主要原因之一。而应用于航空航天的独立电源变换系统,由于受到体积和重量的限制,对变换器的设计提出了更高的要求。本文提出一种基于前级电感电流的高频分量直接注入占空比的补偿方法,不仅可以减小供电系统中母线滤波电容尺寸,还能使因恒功率负载造成的不稳定现象得到抑制,提高系统稳定工作范围。以现代飞机直流供电系统中常见的Boost变换器为例,建立系统的状态空间模型,并利用Lyapunov间接法分析系统的稳定性,最后给出仿真及实验结果,验证了所提控制策略的正确性和可行性。结果表明,采用这种占空比补偿技术可在相同功率输出条件下,减少约8倍的母线滤波电容。

交错并联CCM Boost PFC变换器研究

针对功率因数校正变换器电感电流连续导电模式(Continue Conduction Mode,CCM)时,两相交错并联Boost PFC变换器各支路不均流造成某一支路中开关管电流应力加大的问题,采用占空比补偿电流控制策略。该控制策略在平均电流控制的基础上,在并联支路内部加入补偿环,根据每相电流与1/2给定输入电流的偏差程度对占空比进行补偿,实现了并联两支路的均流,最终达到减小开关管电流应力的目的。最后,建立了仿真电路,通过仿真分析可知,未采用该控制策略时,两支路电流分别为5 A与2.2 A,其中5 A支路MOS管的电流峰值为9.2 A;在采用占空比补偿电流控制策略后,两支路电流均为3.6 A,两个MOS管的电流峰值均为6.8 A,均流效果明显,开关管的电流应力减小,验证了占空比补偿电流控制交错并联CCM Boost PFC变换器的可行性。

一种有源功率因数校正电流畸变抑制控制技术

为了减少风机驱动系统对电网造成的谐波污染,设计了一种带有功率因数校正功能的风机驱动器。在此项技术中,电流过零点畸变会影响功率因数校正的性能,为此提出了一种新的过零点畸变抑制方法并给出了理论证明和具体实现方式。采用占空比前馈补偿的数字控制,可以减小输入和输出电压对电感电流控制的干扰,从而使得输入电流能理想地跟踪输入电压。为了验证前馈补偿的效果,对输入阻抗进行分析进而说明了前馈补偿对电流相位超前的抑制作用。为得到准确的反馈电流,提出了一种电流采样方法,根据开关的占空比信息在一个PWM周期的两个不同时刻采样两次。文中所提出的方法可以有效抑制电流相位超前,减小电流过零点畸变,优化电流采样算法。仿真和实验结果都证明了所提出方法的正确性和有效性。

新型电动汽车双向隔离型DC-DC变换器控制策略

双向隔离型DC-DC变换器在超级电容储能供电的电动汽车上应用广泛,为了实现变换器中所有开关管零电压开关(ZVS)过程,提高双向隔离型变换器效率,提出了一种新型双向有源桥式变换器控制策略。在桥式变换器中增加并联谐振电感,利用占空比补偿的方法对驱动信号进行补偿,对谐振腔的电流值进行设计求解,选取合适的谐振电感值,对谐振过程中桥式结构一次侧和二次侧电压的相位差进行控制,通过脉宽调制(PWM)处理器综合调制后控制双向隔离型变换器。保证了能量双向流动的同时,实现了双向隔离型DC-DC变换器中所有开关管ZVS过程。试验测试表明,所提出的新型控制策略能够有效提高双向隔离型DC-DC变换器的效率。