基于占空比调制的永磁同步电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制方法转矩和定子磁链脉动大、开关频率不恒定等问题,本文在详细分析转矩脉动和定子磁链脉动数学模型的基础上,提出了一种基于占空比调制的模型预测直接转矩控制策略。该策略根据转矩和定子磁链的综合误差确定所选电压矢量的占空比,根据不同的控制目标,占空比的计算方法可分为最终值法、平均值法和有效值法,每种方法均给出了精确的数学模型并进行了对比分析。同时考虑到实际应用中控制延迟的问题,引入了模型预测控制方法对系统变量进行预测,提前一个采样周期计算出所需施加的电压矢量及其占空比。仿真结果表明,基于占空比调制的模型预测直接转矩控制可以有效地抑制转矩脉动和定子磁链脉动,且逆变器开关频率恒定,同时降低系统采样频率。

基于方波载波占空比调制的ECPT系统能量信号并行传输技术

建立电场耦合无线电能传输系统(ECPT)数学模型,并分析其信道的频域特性。在该特性基础上,针对信道频带宽度有限以及信号传递速率低等问题,提出一种基于方波载波占空比调制的能量信号并行传输方法,并给出具体信号调制与解调流程。该方法进一步扩展了信道带宽,简化了信号调制难度,提升了信号传递速率,降低了信源开关频率,并简化了信号及能量波形的分离环节。通过构建Matlab仿真模型并搭建硬件实验装置,验证了本方案的可行性与有效性。

基于占空比调制的无刷双馈电机转矩脉动最小化控制研究

针对无刷双馈电机采用传统直接转矩控制方法存在着转矩和磁链脉动大、开关频率不固定等问题,在分析传统直接转矩控制产生脉动原因的基础上,提出一种基于占空比调制的脉动最小化直接转矩控制策略,根据无刷双馈电机的状态方程,结合预测控制思想,根据当前电流、转矩和磁链预测下一时刻的转矩和磁链,采用一个控制周期内转矩脉动最小化原则计算出非零电压矢量作用的时间,从而减小转矩脉动。实验验证表明,该控制方法在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能有效减小转矩脉动,改善直接转矩控制的性能。

基于非对称占空比调制的DAB变换器优化策略

针对双有源桥(DAB)变换器在轻载及电压不匹配时损耗大、效率低的问题,此处提出了一种基于单侧非对称占空比调制(SSADM)的电感电流峰峰值优化策略,降低了损耗并且提升了变换器的效率。首先,分析了SSADM的工作原理及两种工作模态;然后,基于时域模型,推导了两种工作模态下的传输功率特性;接着,以电感电流峰峰值为优化目标,以传输功率为约束条件,得到了最优占空比及移相角;最后,基于StarSim硬件在环平台验证了所提优化算法的有效性。

基于占空比调制的感应电机直接转矩控制与模型预测转矩控制研究

建立了感应电机直接转矩控制(DTC)系统、模型预测转矩控制(MPTC)系统、基于占空比调制的DTC和MPTC系统仿真模型,并对四种控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:控制性能上,基于占空比调制的MPTC>MPTC>基于占空比调制的DTC>DTC。通过转矩无差拍控制对电压矢量占空比优化调制,可有效减小转矩脉动,提高控制性能。

模糊占空比调制永磁同步电机模型预测转矩控制

传统模型预测转矩控制(MPTC)电压矢量作用于整个采样周期,会造成较大的磁链和转矩脉动。因此,提出模糊占空比调制永磁同步电机MPTC,采用MPTC选择施加的电压矢量,采用模糊控制确定电压矢量占空比。仿真表明模糊占空比调制MPTC系统运行良好。与传统MPTC、磁链和转矩无差拍模型预测控制以及磁链和转矩无差拍控制占空比调制相比,模糊占空比调制MPTC可减小稳态转矩脉动均方根误差(RMSE)、磁链脉动RMSE均值及定子电流总谐波失真(THD)。由于降低了磁链和转矩脉动,MPTC更多地选择零电压矢量,因此虽然采用占空比调制,平均开关频率反而有所减小。

基于占空比调制的永磁同步电机预测电流控制

针对永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)传统模型预测控制系统在低采样频率下,存在稳态电流波动较大的问题,该文提出一种基于占空比调制的模型预测电流控制策略。该策略将电流无差拍原理与PMSM数学模型相结合,运用三相电压矢量将相平面划分为3个扇区,进行电流预测迭代,来直接获取三相开关驱动脉冲的占空比,输出幅值与相角变化的电压矢量,显著提高了控制系统的稳态性能。对比传统模型预测方法,该方法在一个控制周期仅进行3次电流预测;相较于双矢量模型预测电流控制方法,该方法输出的电压范围增大、稳态电流脉动更小。最后,通过实验验证所提方法的有效性和可靠性。

基于占空比调制的模块化多电平换流器模型预测控制

近年来,模型预测控制因其原理简单、控制方式直接、多目标控制容易实现等优点被广泛应用于模块化多电平换流器(MMC)。但当前的模型预测控制方法主要存在开关频率不固定、各模块功率损耗不均衡、平均开关频率较高等问题。文中提出一种基于占空比调制的模型预测控制方法。首先,根据交流输出电流和环流的控制目标,利用MMC离散数学模型,逆向推导得到桥臂电压差与电压和的参考值,并将其直接换算为上下桥臂投入模块数的占空比。然后,利用载波进行调制并结合所提子模块电容电压平衡方法,实现了MMC定频控制。所提方法无须对目标函数进行遍历寻优和权重系数调节,计算量低且与子模块数量无关,容易实现子模块故障容错。最后,仿真和基于StarSim软件的实验验证了所提方法的有效性和正确性。

基于占空比调制的五相容错永磁游标电机直接转矩控制

采用传统直接转矩控制策略的五相容错永磁游标电机,存在转矩脉动过大、定子电流谐波分量较高等问题。提出一种基于占空比调制技术的直接转矩控制策略。根据每个采样周期的转矩和磁链误差,运用一种简单有效的求解方法,计算出有效电压矢量作用的最佳时间。既能保持电机优良的动态响应性能,也能有效减小转矩和磁链脉动,并降低定子电流的3次谐波含量。与此同时,该策略保持了直接转矩控制运算方便和结构简洁的优点。实验结果证明理论分析的正确性及所提控制策略的可行性。

永磁同步电机直接转矩控制新型占空比调制策略

针对传统永磁同步电机直接转矩控制系统转矩脉动和磁链脉动较大,现有占空比调制策略计算复杂等问题,提出一种新型占空比调制策略.该调制策略利用定子磁链和扇区电压矢量的作用角区分转矩脉动和磁链脉动在控制系统中的权重系数,并设计新型开关表,保证在任一控制周期中最佳电压矢量的选择.在保证系统计算量较低的前提下,利用权重系数和最佳电压矢量推导最优占空比计算公式.仿真和实验结果证明,所提出的新型占空比调制策略可以大幅度抑制转矩脉动和磁链脉动,获得较好的稳态运行性能,并保持系统快速动态响应性能.

基于占空比调制的PMSM直接转矩控制

为抑制传统直接转矩控制系统中固有的磁链和转矩脉动,分析了零矢量在永磁同步电机(PMSM)直接转矩控制中对磁链和转矩的影响.基于电压空间矢量调制技术当中电压矢量合成的控制思想,采取有效电压矢量和零矢量共同作用的控制方式构成基于占空比调制的PMSM直接转矩控制系统(DTC-DRM),并改进了占空比的计算方式,以转矩偏差、定子磁链偏差以及电机的转速信息来计算占空比,所需参数少,简化了传统占空比控制技术复杂的占空比计算.与传统DTC的仿真结果对比,验证了系统方案的可行性和有效性,且能保持系统结构简单和较强的鲁棒性.

基于占空比调制的异步电机模型预测转矩控制技术

针对模型预测转矩控制中所使用的电压矢量幅值与相角固定导致异步电机稳态性能较差的问题,提出了一种占空比调制策略。该策略首先将6个非零开关电压矢量扩充为12个非零电压矢量,其次根据转矩的无差拍跟踪计算电压矢量的作用时间与对应的等效电压矢量,对满足转矩变化趋势的等效电压矢量进行定子磁链的预测,最终选取定子磁链幅值误差最小的作为最优电压矢量。仿真结果表明,所提策略能有效减少转矩、磁链脉动及定子电流THD。

基于新型虚拟矢量调制方法的IPMSM模型预测电流控制方法

模型预测控制方法已经被广泛应用于内置式永磁同步电机(IPMSM)的控制之中,传统模型预测控制方法由于候选电压矢量数量有限,在电机运行过程中会产生较大的电流和转矩谐波。为了增加候选电压矢量数量,提出了构建虚拟电压矢量的方法。但是在应用虚拟矢量调制方法时,系统计算的负担会随虚拟矢量数量的增加而增加,因此控制效果会受到系统计算能力的限制。针对此问题,该文提出了一种新型的虚拟电压矢量调制方法,首先将电压扇区进行细分来增加虚拟电压矢量的数量,然后通过对指令电压矢量坐标进行标幺化处理的方法求得其角度,最后从基础和虚拟电压矢量之中由角度搜索选出最优电压矢量。在该方法中,系统的计算量大小与虚拟电压矢量的数量无关,因此可以在不增加系统计算负担的情况下提升系统的控制性能。实验结果表明,与虚拟矢量数量受到限制的虚拟矢量预测控制方法相比,该方法有效减少了三相电流谐波含量,并且减少了控制算法的执行时间。

基于占空比调制的新型十八扇区直接转矩研究

传统永磁同步电机直接转矩控制稳态运行时,存在定子磁链幅值和电磁转矩脉动较大的问题。分析了有效电压矢量对于定子磁链和转矩控制效果的不平衡问题,基于扇区细分的思想,并结合三电平逆变器新增的6个有效电压矢量,提出了新型十八扇区直接转矩控制方法,以此来改善电压矢量的控制效果。针对传统直接转矩控制中,由于整个采样周期施加同一电压矢量而带来的过补偿问题,采用占空比调制减小转矩脉动。与传统直接转矩控制效果进行仿真对比,验证了所提新型控制策略减小定子磁链和电磁转矩波动的有效性。

模块化多电平直流变压器可变占空比调制策略

模块化多电平直流变压器(M2DC)是直流电网实现母线连接、电压转换、电力传输和电气隔离的关键设备。随着可再生能源的大规模接入,分布式电源和负载的随机性和波动性容易引起直流母线电压波动,造成M2DC高频链(HFL)电压与变压器电压变比之间的不匹配,导致M2DC无功功率增加、电流应力增大和效率降低。在此提出一种可变占空比HFL调制策略,M2DC子模块中开关的调制波导通占空比随着两端直流电压的变化而自适应变化,使得HFL电压始终匹配变压器电压比,由此降低HFL无功功率和电流应力,提高M2DC电能质量和总体效率。通过M2DC样机实验验证了所提高频调制策略的正确性和有效性。

基于占空比调制的永磁同步直线电机直接推力控制策略

【目的】为了降低永磁同步直线电机的控制成本,本研究提出一种采用占空比调制实现电机直接推力控制的策略,只使用速度传感器即可实现电机的闭环控制。【方法】在传统直接推力控制策略的基础上,可推导出有效电压空间矢量和电机的推力波动间的关系。在此基础上,通过在一个控制周期内同时采用非零电压矢量和零矢量的共同作用,来降低电机的推力脉动。【结果】针对永磁同步直线电机的结构特点,通过仿真来分析其控制性能,结果显示该方法对降低电机推力波动有一定效果。【结论】因此,采用占空比调制策略能有效减小电机的推力波动。

脉冲调制型大气压低温氩等离子体射流研究

利用脉冲调制正弦高压驱动在大气环境中产生了稳定的Ar等离子体射流,并研究了外加电压及脉冲调制对射流的影响。研究结果表明：实验中产生的Ar等离子体射流是一种多脉冲放电,并且在电压的正半周期和负半周期放电大致相当,无明显不同。在无脉冲调制时,外加电压直接影响射流的长度和射流中主要粒子的强度;而增加调制脉冲,射流的长度基本保持不变,但是射流中主要粒子的强度却随着调制占空比的增加线性增强;随着调制频率的增加先增强,到达一定值后再减弱,并且在调制频率从30~500 Hz的变化过程中,粒子强度仍呈现出线性调制特性。因此,调制脉冲可在射流长度保持不变的情况下,线性调控射流中的活性粒子数,为等离子体射流的可控应用提供了一定的研究发展空间。

一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器

为减小双向变换器低压侧电流纹波,改善变换器硬开关现象,降低其闭环系统设计的复杂程度,提出一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器。该变换器在低压侧全桥桥臂中点加入2个交错并联的Boost电感,在增加变换器增益的同时可减小变换器低压侧电流纹波,高压侧为倍压整流电路,进一步增加了变换器增益,同时利用变压器漏感与谐振电容谐振创造了高压侧开关管ZCS的条件。该变换器正反向均采用PWM+PFM混合调制控制,通过改变占空比调节输出电压,调节开关频率实现高压侧开关管的ZCS,采用该控制方案降低了变换器闭环系统设计的复杂程度,并可减小高压侧开关管的关断损耗。搭建一台600 W试验样机,进行正反向实验,验证所提方案的有效性。

混沌调制技术降低无线充电系统EMI水平研究

定频PWM(pulse width modulation)控制模式下发射/接收线圈电流频谱能量集中,导致对外电磁干扰水平较高.将混沌载频调制技术应用在电动汽车无线充电系统的高频逆变器中.这种调制技术能够展宽发射/接收线圈的电流频谱,将相同的传输能量类似随机地分布在不同的频线上,从而改善空间电磁场的频率谱,降低了无线充电系统对外电磁干扰水平.计算机模拟和实验结果都证明了方法的有效性.

无刷双馈电机的模糊占空比直接转矩控制

针对无刷双馈电机在采用传统直接转矩控制方法时存在转矩和磁链脉动大等问题,对无刷双馈电机内部电磁关系、传统直接转矩控制产生脉动的原因进行了分析。在传统直接转矩控制中,当磁链所处位置不同时,所选电压矢量对转矩及磁链幅值的影响也不同。在此基础上,提出了一种基于模糊占空比调制的直接转矩控制策略,并制定了相应的模糊控制规则。将电磁转矩偏差、磁链幅值偏差及磁链角所处位置模糊化后送入模糊控制器,根据制定的模糊控制规则,确定一个控制周期内有效电压矢量的占空比;通过有效电压矢量与零矢量的不同作用时间来减小直接转矩控制时的转矩与磁链脉动。试验结果表明,基于模糊占空比调制的直接转矩控制方法在保持传统直接转矩控制优点的基础上,能够有效减小转矩脉动与磁链脉动,改善了无刷双馈电机直接转矩控制的性能。