六相永磁同步电机驱动系统直流环节电容器电流RMS值估计

六相永磁同步电机(PMSM)驱动系统相比传统三相PMSM驱动系统具有低压大功率、转矩脉动小、控制灵活和容错率高等特点。直流环节电容器对驱动系统的稳定性起着决定性作用,但由于其结构特殊,需承受较高的纹波电流均方根(RMS)值。而直流电容器的电流RMS值是决定其使用成本、体积和寿命的重要参考指标。因此对直流电容器的电流RMS值进行估计显得尤为重要。针对采用传统双重傅里叶积分算法计算电容的电流RMS值时存在的过程繁琐、涉及许多未解积分等问题,文章提出了一种基于多项式插值求积法Cotes的直流电容器电流RMS值的计算方法。即在等距离步长中分布5个采样点,对推导出的函数积分生成近似解,采用Cotes法可以省去大量的积分计算过程,同时提高计算精度。该方法简化了传统算法的繁琐计算过程并且保证了较高的计算精度,可为直流环节电容器的优化选型和寿命监测控制器设计提供指导。最后,文章将所提方法与现有方法进行了对比分析,实验结果验证了所提方法的计算速度比传统双重傅里叶积分算法快50%左右,且计算精度较牛顿3/8法提高了约5%。

考虑PWM调制策略的逆变器共模和差模干扰源模型

基于双重傅里叶积分方法研究了三相PWM逆变器传导干扰源的建模方法。PWM载波和基波分别由两个独立周期的时变函数描述,将PWM调制过程用两变量共同作用的双重积分来表示,而内外积分限由不同的PWM调制方式的占空周期函数所决定,分别建立了正弦脉宽调制、空间矢量脉宽调制、断续脉宽调制方式差模干扰源和共模干扰源的数学模型,以具体算例定量分析了PWM调制方式对电磁干扰特性的作用规律,并选取了一种调制方式的逆变器驱动电机装置进行了实验验证。

三相PWM变换器传导干扰的预测分析

为了预测整流-逆变-感应电机系统的传导干扰,建立系统的共模和差模等效电路。等效电路由干扰源和耦合通道构成,用干扰源的数学模型代替电力电子器件开关时的非线性环节,对整流桥产生的共模和差模干扰采用傅里叶变换得出共模和差模干扰源的表达式,对逆变桥产生的共模和差模干扰采用双重傅里叶积分法得出干扰源的表达式,根据共模和差模传播路径的不同给出耦合通道相应的高频模型,根据整流桥和逆变桥各自产生的共、差模干扰源以及共、差模传播通道的高频模型构成的共模和差模等效电路,采用叠加原理得出整个系统的共模和差模干扰。仿真和实验结果验证了等效电路的正确性,建立干扰源和耦合通道频域模型的方法适用于整流-逆变-感应电机系统传导干扰的定量预测分析。

三相PWM驱动电机系统干扰源的数学模型

针对三相PWM驱动电机系统难以建立用于预测干扰的准确的高频干扰源数学模型这一问题,提出将整流桥和逆变器两个干扰源分开进行研究的方法。采用傅里叶变换法建立整流桥的干扰源模型,采用双重傅里叶积分法建立逆变桥产生的共模和差模干扰的干扰源数学模型,把PWM载波和基波用两个独立周期的时变函数来描述,将其共同作用的函数作为被积函数,并详细推导了正弦脉宽调制技术的内外积分线的确定过程。最后通过实验结果和仿真结果的比较,验证了所建立整流桥和逆变器的干扰源模型的正确性,因此该数学模型可作为三相PWM驱动电机系统的传导干扰预测的干扰激励源。

船舶电力推进系统传导电磁干扰预测分析

针对船舶电力推进系统严重的电磁干扰问题,对系统传导电磁干扰进行了预测分析。通过分析传导EMI传播途径,建立整流器差模干扰等效电路和共模干扰等效电路,并以此为例建立了系统电网侧差模干扰模型、电网侧共模干扰模型、电机侧差模干扰模型和电机侧共模干扰模型。提出了基于双重傅里叶积分法的空间矢量脉宽调制波形解析建模方法,提高了电磁干扰预测分析精度,并考虑了电机高频模型的影响。最后,通过对一功率为10MW船舶电力推进系统传导电磁干扰仿真,对系统传导电磁干扰进行了预测分析,具有重要的工程应用价值。

基于多重叠加逆变器的变压器滤波研究

通过变压器级联技术实现多重叠加多电平逆变并网,对变压器级联式多重叠加系统进行了简要分析,提出了利用变压器漏感的交流滤波方案。通过理论推导得出变压器级联后的杂散参数等效模型。对双重傅里叶分解进行推导,得出多重叠加系统并网电流的双重傅里叶模型,并对滤波性能进行了理论计算。通过400 kW四重叠加实验平台验证了多重叠加系统变压器滤波的可行性。

基于3D-DIFA的逆变器输出电压非线性失真分析

提出了一种基于三维双重积分傅立叶分析(3D-DIFA)对电压源型逆变器非方波开关波形中非线性失真谐波的建模方法。针对传统的双重傅立叶分析更适用于线性方波脉冲序列的局限,提出了一种三维双重傅里叶积分的单位单元模型,并以交错并联式零电流开关逆变器为例,分析了该拓扑中的输出波形非线性失真,且利用三维双重积分傅立叶分析对含非线性畸变的输出电压谐波建立了解析模型。结果显示,三维双重傅里叶积分分析的解析计算结果与仿真和实验结果一致,验证了上述方法的可行性和正确性。