带宽化调节下的抗扰PID退饱和控制方法

比例–积分–微分(PID)控制的抗饱和设计是一类经典非线性控制问题,理论研究丰富,但工程中广泛使用的仍是积分退饱和这类简易策略.究其原因,现有理论方法过于依赖系统模型和状态空间理论,稳定性条件与调参机制之间关系复杂.本文基于经典退饱和控制结构,首次阐述了“退饱和带宽”概念及退饱和参数调节机理,在此基础上讨论了两类低阶退饱和补偿器的带宽化设计方法.在抗扰PID反馈控制下,结合小增益定理得到退饱和控制的稳定性条件,给出控制参数与退饱和带宽之间的调节关系,实现退饱和控制的带宽化整定.最后,通过数值仿真验证了所提方法的有效性.

基于MMC主动控制的换流变磁通退饱和方法研究

针对真双极柔性直流输电系统中换流变和应涌流衰减缓慢、易持续对模块化多电平换流器造成暂态冲击甚至引发保护误动作的问题,提出一种基于模块化多电平换流器主动控制的换流变磁通退饱和方法。首先,在不增添辅助设备的情况下通过模块化多电平换流器为换流变提供修正电流实现磁通退饱和;然后,分析传统控制器的适应性和所提方法对模块化多电平换流器运行特性的影响,并提出应对措施;最后,基于MATLAB/Simulink进行仿真验证。仿真结果表明,所提方法可以在保证模块化多电平换流器平稳运行的基础上加快和应涌流衰减速度,有效缓解和应涌流对模块化多电平换流器的暂态冲击。

应用逆导型IGBT二极管退饱和控制的单相牵引变流器

与普通IGBT模块不同,逆导型IGBT(RC-IGBT)在同一个芯片上集成了二极管与IGBT,增强了相同封装面积的电流承受能力。同等电气参数和封装尺寸下,RC-IGBT芯片数量减少,模块通流能力和散热性能大大提高。对RC-IGBT的集成二极管进行退饱和控制,可以明显降低二极管的反向恢复损耗。该文在牵引变流器上施加二极管退饱和脉冲控制,以实现PWM整流输出工况下RC-IGBT总损耗降低。分析了加入退饱和脉冲控制的牵引变流器的工作原理以及损耗计算方法,并通过仿真计算证明了该方法可比普通IGBT更有效地降低损耗,即使用RC-IGBT并采用二极管退饱和控制的牵引变流器,相比普通IGBT变流器,电流耐受力更高,温升和散热特性更好。

基于多环控制的转速调节器退饱和超调分析

分析了转速调节器退饱和超调产生的原因,对退饱和超调计算的前期工作进行了转速线性化处理及电流线性化调节处理,并推导出了利用典型Ⅱ型系统抗扰性指标来折算超调量的理论依据,得出了多种有实用价值的结论,可作为指导实践的工具。

基于变比例-退饱和式PI调节器的开关磁阻电机调速系统设计

开关磁阻电机调速系统的积分饱和现象导致了系统的控制性能较差,针对这一问题,提出了变比例-退饱和式PI调节器设计方法,并给出了调节器参数整定方法。此外,分别在恒速空载和变速带载情况下,利用MATLAB/Simulink软件验证了传统PI调节器、抗饱和式PI调节器和变比例-退饱和式PI调节器的控制性能。结果表明:变比例-退饱和式PI调节器具有更好的动态性能和抗扰性能。

基于运放退饱和的电阻炉温度控制系统设计

为了实现电阻炉的快速升温及温度控制,采用运放退饱和的方法,当电阻炉温度未达到设定值时,运放饱和输出,所控制的驱动电路输出脉冲的占空比最大,IGBT近似全导通,电炉加热功率最大,温度快速上升;当温度达到设定值时,运放开始退饱和,输出电压逐渐减小,从而减小驱动电路输出脉冲的占空比,IGBT导通时间变短,电炉加热功率减小,实现温度控制。通过Multisim软件仿真及硬件电路测试,验证了本设计的可行性。该温度控制系统具有升温速度快、易于操作、滞后性较低的优点。

碳化硅MOSFET驱动电路的研究与设计

随着碳化硅功率器件技术的不断发展,碳化硅功率器件发展优势明显,将逐步成为未来主流功率半导体器件。多家公司推出了多款碳化硅MOSFET,但是对于高压应用的碳化硅MOSFET驱动产品还处于半空白状态。文章针对A公司FF11MR12W1M1B11型碳化硅模块的驱动进行了研究与设计,在满足碳化硅驱动电流的基础上,增加了有源钳位保护、退饱和保护、故障信号反馈功能。有源钳位保护电路中具有动态有源钳位设计,在MOSFET关断时,降低嵌位电压来快速保护MOSFET,静态时抬高嵌位电压防止误动作。退饱和保护电路检测到故障后可迅速关闭驱动,并将故障信号进行反馈。通过双脉冲测试,验证了文中设计的驱动板功能,对FF11MR12W1M1B11型碳化硅模块在后续项目中的应用具有重要意义。

一种通道复用的高可靠性隔离IGBT栅极驱动器

采用SIMC 0.18 um BCD工艺,设计一种输出电流2 A,隔离电压5 kV,CMTI为100 kV/us的单通道隔离IGBT栅极驱动器,该IGBT栅极驱动器集成双侧欠压保护、退饱和保护,具有高可靠性.为节省芯片面积和成本,提出一种通道复用技术,将高压侧退饱和状态监测信号(FLTH)和欠压闭锁状态监测信号(RDH)编码后使用一个数字隔离通道同时传输至低压侧,简化电路结构,节省芯片面积约10%.当发生欠压闭锁时,隔离式IGBT栅极驱动器不工作;当未发生欠压闭锁时,可以通过编码信号的脉冲宽度来区分是否发生退饱和状态.仿真与测试结果表明:采用通道复用技术可以准确的将高压侧的退饱和状态监测信号和欠压闭锁状态监测信号传输至低压侧.

应用于车载变流器的RC-IGBT工作特性

逆导型IGBT(RC-IGBT)是将IGBT功能与续流二极管功能集成在一个芯片上,实现了在相同封装体积下,可获得更大的功率密度,由于IGBT与二极管紧密的移相热耦合,在相同散热条件下,RC-IGBT允许的工作结温更高。同时,RC-IGBT的本征二极管还受到栅极电压控制,通过栅极电压控制策略,可以降低器件损耗,优化系统特性。介绍了RC-IGBT的基本工作原理和二极管退饱和控制特性,研究了RC-IGBT应用于变流器系统的损耗优化控制策略,分析了应用RC-IGBT的单相脉宽调制(PWM)整流器的工作特性与损耗特性。通过一个具体的应用工况运行仿真,分析对比了RC-IGBT和普通IGBT在PWM整流器应用中的损耗特性。结果显示,应用RC-IGBT后总体损耗有所降低,验证了RC-IGBT退饱和脉冲控制的有效性。

基于状态空间模型的双闭环直流调速系统

引入速度误差作为状态变量,建立起直流电动机状态空间数学模型,利用状态反馈实现闭环系统的零极点任意配置的方法获得直流电动机状态反馈矩阵,实验结果表明,它成功地减小转速退饱和超调,使系统获得了优良的跟随性能.

基于1ED020I12-FA的开关磁阻电动机驱动电路

电动汽车用开关磁阻电动机的功率变换器使用了不对称的半桥结构,采用Infineon的无磁芯变压器隔离的驱动芯片1ED020I12-FA设计了开关磁阻电动机的驱动电路。详细介绍了1ED020I12-FA的基本结构和工作原理,论述了IGBT驱动电路的设计。实验表明,该IGBT驱动电路输出稳定,能很好地开通和关断IGBT,具有良好的可靠性和稳定性。

大功率IGBT短路保护机理的分析

简述了大功率IGBT短路保护的类型,从IGBT器件本身的输出特性出发,分析了退饱和检测法在短路保护电路中的应用,指出了IGBT的短路承受能力。以CONCEPT公司的SCALE驱动器为例,通过桥臂直通和桥臂相间短路的实验,证实了IGBT退饱和检测法在大功率IGBT短路保护中的有效性,并且对两类短路保护的有效性进行了对比。

1ED020I12-FA在驱动中大功率IGBT中的应用

文章介绍了基于无芯变压器隔离技术的IGBT驱动芯1ED020I12-FA的主要功能及技术参数,设计分析了该款芯片在中大功率IGBT驱动中的典型应用电路,并详尽阐述了该芯片出色的保护功能。

IGBT过电流保护电路的研制

分析了电力电子电路中常规的ＩＧＢＴ过电流保护方式及存在的问题，提出新的ＩＧ－ＢＴ过电流保护电路，分析其工作原理。

SiC MOSFET直流固态断路器短路特性及保护电路

为了提高用于直流微电网的SiC MOSFET固态断路器(SSCB)的可靠性,对其在较大电感条件下的短路特性和短路保护电路进行了研究。首先对SSCB短路电流分断过程进行了分析,给出了金属氧化物压敏电阻(MOV)的选型依据。在此基础上通过实验研究了不同直流母线电压、不同功率器件结温和不同故障电感下SSCB的短路特性,揭示了SSCB的短路失效模式,分析了SSCB短路电流分断能力的影响因素。设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的电压源型退饱和保护电路,并制作了样机。实验结果表明,所设计的退饱和保护电路实现了短路保护的快速响应,响应时间为593 ns,可有效保护SSCB中的SiC MOSFET。

大功率IGBT短路能量的分析研究

针对大功率IGBT短路保护技术,详细介绍了IGBT短路及其保护原理,通过不同工作电压下短路试验波形验证了IGBT短路时间与其工作电压密切相关,得出了IGBT工作电压越高短路时间越短的反比关系,最后通过短路试验数据拟合曲线分析证明了不同工作电压下IGBT的短路能量相同。

短路电流阈值对IGBT元胞热特性影响的研究

简述了大功率IGBT短路机理的类型,从IGBT元胞本身的电流负载特性出发,分析了短路工况下的芯片自热效应,指出了IGBT短路承受能力的限制因素。以英飞凌公司的FF1400R17IP4功率模块为例,通过对芯片实际尺寸的分析得到了短路保护时间的常规方案,对元胞级建模仿真使IGBT在短路大电流工况下高温失效区的研究得到了进一步细化,说明了IGBT元胞热效应与母线电压的相关性,为后续的研究提供了支撑。

大规模集成电路UAA4002及其应用

本文介绍了一种大规模集成电路ＵＡＡ４００２。介绍了其设计特点、引脚功能及各种参数的整定，进而探讨它在电力电子技术中的应用，并给出相应的应用原理图。最后提出了一些在使用中的建议。

一种新型三相栅极驱动集成芯片

详细介绍IR公司最新推出的新一代针对交流电机的三相栅极驱动集成芯片IR2137的内部工作原理,及其所采用的新技术:退饱和保护电路,电机制动触发电路。