改进滑模观测器的电流源逆变器驱动PMSM无位置传感器控制

由于电流源逆变器(CSI)的叠流效应以及前级DC-DC控制的母线电流脉动较大,使得扩展反电动势中含有大量谐波,造成较大的位置误差。针对此问题,该文提出一种改进滑模观测器的电流源逆变器驱动永磁同步电机无传感器控制方法。首先,基于传统滑模观测器,设计复系数滤波器代替传统低通滤波器,实现了对估计反电动势的准确提取,同时也抑制了估计反电动势中的高频抖动和高次谐波。其次,将二阶广义积分器内嵌于锁相环中,用于消除位置误差信号中的低次谐波,提高位置观测准确度。最后,将估算的速度信息反馈回复系数滤波器,实现复系数滤波器的自适应性。实验结果表明,所提方法在不同工况下,能够有效提高估算的转子位置精度,验证了方法的可行性与有效性。

线性型霍尔电流传感器ACS730在电流测量中的应用研究

针对科研和工业生产中对电流测量的需求,提出了一种基于单片机、线性型霍尔电流传感器ACS730的电流测量的设计方案及实现方法。文中比较详细地介绍了对ACS730输出信号的预处理、单片机与A/D转换器ADC0831的接口方法等,并给出了完整的电路图和程序流程图。

基于单电流传感器的改进相电流重构技术

在电机闭环控制过程中,电流传感器故障、不同电流传感器的不一致性等因素可能导致系统失稳。为提高系统的容错能力,减小故障对控制系统稳定性的影响,提出一种基于单电流传感器的改进相电流重构技术。通过移动脉宽调制的脉冲矢量来消除母线电流采样盲区,进而通过母线电流重构获得三相电流。相比于传统电流重构方法,所提改进方法重构的电流更接近真实电流值,能够减小电流总谐波,降低电磁转矩脉动,提升系统的稳态性能。通过仿真和实验对比2种重构方法,证明了所提改进方法的优势。结果表明所提改进方法能有效实现电流重构,提升系统稳态性能。

YSZ基极限电流型NO_(x)传感器研究进展

随着汽车尾气排放标准更加严格,NO_(x)传感器作为主要排放处理技术-选择性催化还原系统(SCR)的核心部件成为当下的研究热点。YSZ作为固体电解质的极限电流型传感器在监测精度和控制成本上有着显著作用。综述了近年极限电流型氧传感器和NO_(x)传感器的研究进展。介绍了传感器的历史发展、结构和工作机理。重点阐述了扩散层、电极层的材料选择和结构组成对传感器性能的影响。基于目前集成MEMS气体薄膜传感器的发展以及传感单元结构多腔耦合组合模型的不断完善,提出未来亟待解决的问题,预测可能的发展方向。

车用永磁同步电机无电流传感器控制研究

针对电动汽车车载环境复杂多变,影响电流传感器测量精度,更恶劣情况会导致电机驱动系统一相或多相电流传感器发生故障失效问题,因此基于扩展卡尔曼滤波提出一种无电流传感器控制算法,利用永磁同步电机定子电压、转子位置和转速信息重构电机定子电流,并针对无电流传感器算法导致的系统延迟问题设计了前馈补偿环节来改善系统动态性能,并对所提算法进行加减速及鲁棒性实验,仿真及实验结果均验证了所提方法的有效性。

非接触式柔性自偏置磁电电流传感器设计与应用

针对电网中现有电流传感器存在的易磁芯饱和、体积大、响应带宽窄、制备成本较高等问题,设计了一种柔性自偏置磁电电流传感器。首先,测试了磁电电流传感器在零偏置状态下的磁电性能,磁电电压系数可达17.65 V/(cm·Oe),表明传感器在零偏置状态下具有优异的磁电响应性能;然后,通过搭建的电流测试平台对传感器电流检测能力进行了验证,结果表明,传感器在谐振及工频频率时都具有良好的电流监测能力,且在工频电流50 Hz时灵敏度为33.07 mV/A,具有优异的灵敏度和线性度;最后,设计的磁电电流传感器在电力电缆护层环流监测业务上进行了试点应用,运行良好,表明非接触式柔性自偏置磁电电流传感器在电网非接触电流检测领域具有很大的应用价值和广阔的应用前景。

基于数字检测的磁通门电流传感器

传统的自激式磁通门电流传感器通常基于平均电流法测量电流,结构复杂且测量带宽和响应时间均受滤波器截止频率的限制。文中基于占空比采样的数字检测法设计了一款面向复杂漏电流测量的传感器,使用单片机直接测量激磁信号占空比,并通过数字算法完成信号的解调与处理。文中的传感器采用开环设计,节省了滤波电路与AD转换器,降低了成本。实验表明:该传感器的带宽和响应时间性能均优于基于平均电流法的传感器。

基于BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)电解质的电流型NO_(x)传感器

氮氧化物(NO_(x))传感器是选择性催化还原(SCR)系统的重要组件之一。为了降低传统NO_(x)传感器的工作温度,使用2%质量分数的NiO作为烧结助剂制备了质子导体BaZr_(0.8)Y_(0.2)O_(3-δ)(BZY)电解质,研究了NiO烧结助剂对BZY电解质的相结构、微观形貌的影响。制备了基于BZY电解质的电流型NO_(x)传感器。实验结果表明:该传感器在400℃时,对体积分数范围在10×10^(-6)~250×10^(-6)的NO_(2)显示出良好的线性响应。同时,也表现出较高的灵敏度、良好的选择性和重复性。

电流传感器故障状态下内嵌式永磁同步电机的无位置传感器容错控制算法研究

为了解决在永磁同步电机(PMSM)驱动控制中,电流传感器可能出现故障导致系统失控的问题,提出一种变参数的相电流重构方法,对定子电流进行精确观测,实现PMSM在无位置传感器控制下的电流传感器容错控制。研究了电机参数扰动和无位置传感器控制观测误差等非理想因素对直接搭建龙贝格观测器精度的影响。分析了观测电流的幅值误差和角度误差特性,通过引入2个自适应变化参数以调整重构电流的幅值,消除非理想因素对重构电流精度的影响。搭建仿真和实验平台验证算法有效性。实验结果表明,电流传感器故障后,电角度观测误差仅增加1°,dq轴电流波动峰峰值仅增加0.1 A。该算法能够实现电机的转速、位置及电流信息的准确观测,使得系统具有良好的稳态精度和动态性能。

基于单磁环三绕组的磁调制电流传感器

现有高精度闭环磁调制式电流传感器多采用双磁环乃至三磁环结构,通常具有体积较大、调制解调电路复杂、磁环特性不一致等缺点。基于此,提出一种基于单磁环三绕组结构的闭环磁调制电流传感器。在励磁电流平均值法的基础上,进一步研究简化的解调电路;增加一个感应绕组以及相应的运算电路,消除变压器效应产生的信号噪声;利用遗传算法优化传感器部分参数的取值,提升传感器性能。所提出的设计结构简单、体积小、量程大、精度高,能够满足直流大电流的测量需求。

基于法拉第效应的宽频光学电流传感器研制及其性能研究

当前智能电网和新型电力系统中存在大量高频暂态电流分量。高频暂态电流是反映电力系统扰动及故障过程的重要信息,对其波形、频率、幅值等信息参数进行实时观测是预防和确保电网安全稳定运行的前提。而传统电流测量方式存在频带窄、易受电磁干扰、绝缘配合难度大等问题,难以对暂态电流进行有效检测。故提出并设计了一种具有抗干扰能力的螺线管式宽频光学电流传感器,基于传感器性能测试平台,研究了传感器的灵敏度、线性度以及频率特性,结果表明目前传感器的灵敏度为62.57 mV/A且带宽可以达到1 MHz以上;此外搭建了直流电弧实验平台对直流电弧进行了测量。试验结果表明,该传感器可实现对直流至高频电弧分量的有效测量,其测量结果与标准电流探头的线性相关度可达0.9971,多次实验结果表明相关系数的相对变化率小于2%,具有一定工程使用价值。

铈钛共掺杂氧化锆致密扩散层极限电流型氧传感器

采用固相法制备铈钛共掺杂氧化锆Ce_(0.2-x)Ti_(x)Zr_(0.8)O_(2)(CTZ)(x=0.05,0.1,0.15)混合导体材料,以铈钛共掺杂氧化锆作为致密障碍层,10ScSZ作为固体电解质,制备了极限电流氧传感器。结果表示:Ce_(0.2-x)Ti_(x)Zr_(0.8)O_(2)(CTZ)在x=0.05,x=0.1时主晶相为四方相结构,x=0.15时大量单斜相存在;随着Ti掺杂量x的增加晶粒逐渐增大,在x=0.05时,Ce_(0.2-x)Ti_(x)Zr_(0.8)O_(2)材料的电导率最大;在测试范围内,氧传感器具有良好的极限电流平台。在810℃时,极限电流与氧浓度呈线性关系:IL(mA)=0.778+0.451x(O_(2))(mol%)R=0.997。在恒温810℃,含氧量在6%和16%之间来回切换时,测得传感器的响应时间曲线,得出氧传感器呈现良好的重复性。

GMM-FBG电流传感器应变传递模型与胶结层优化研究

为了提升GMM-FBG电流传感器的应变传感耦合特性,通过优化GMM和FBG的胶结层几何参数,有效提升传感器输出幅值。首先建立GMM-FBG电流传感器光纤层-涂覆层-胶结层-基体四层结构的应变传递模型,得到了光纤层与基体层之间平均应变传递率与胶结层基本参数之间的关系。并且通过有限元仿真验证了应变传递模型的准确性。以优化提升传感器的平均应变传递率为目的,对胶结层的长度、宽度、上下半部厚度、弹性模量和泊松比等参数进行了优化。结果显示优化后传感器的应变传递率得到有效提高,可使电流传感器的输出幅值增大。

用磁阵列传感器去偏心误差的非接触式电流测量方法

磁性传感器圆形阵列是电流非接触式测量的有效方法,因为它成本低、重量轻、线性范围大、带宽宽和噪声低。针对现有阵列式电流传感器测量偏心时存在较大电流测量误差的问题,采用一种基于导线偏心位置的区域层次分析方法。通过对载流导线不同偏心位置,赋予磁传感器不同的权重进行输出叠加,与导线中心位置输出进行对比,求得最大相对误差为1.28%,传感器线性误差为1.04%,克服了导线偏心对电流测量误差的影响,证明了该方法的可行性。

PCB罗氏线圈电流传感器积分误差的数字补偿策略

准确可靠的开关电流信息是电力电子变换器实现闭环控制、谐波抑制和短路保护的关键要素,有利于进一步提升功率器件的可靠性。PCB罗氏线圈电流传感器因其高带宽、小体积、低成本和低侵扰的特点,具有重要的研究价值和应用前景。然而,传统积分处理电路存在漂移误差与下垂误差,严重限制了PCB罗氏线圈电流传感器的测量精度。首先,本文采用复位型积分电路以避免漂移误差的持续累积,并消除下垂误差带来的影响。同时,针对复位型积分电路存在的漂移误差与偏置误差提出一种数字补偿策略,该方案采用数字信号处理器控制数模转化模块产生模拟补偿信号,并通过高速减法器消除误差,具有补偿精度高、调整方式简单的优点,可以大幅减小积分误差造成的影响;最后,基于双脉冲测试平台分别进行双脉冲、多脉冲和短路保护实验,验证了所提PCB罗氏线圈电流传感器的性能。

基于MPCC的PMSM电流传感器故障诊断与容错控制

针对电流传感器在永磁同步电机系统运行时发生的故障,提出一种基于模型预测电流控制的电流传感器故障诊断与容错控制方案。控制器依次遍历8种电压矢量,得出下一周期最优预测电流,并与下一周期的实测电流比较,以实现快速诊断。利用预测相电流代替故障相电流实现故障后的容错控制。仿真验证了系统在电流传感器突发故障时诊断与容错方法的有效性与可行性。

基于宽频带电流传感器的开关柜局部放电检测方法研究

开关柜局部放电信号的采集会受到噪声信号的影响,导致开关柜局部放电检测准确性较差,为此提出基于宽频带电流传感器的开关柜局部放电检测方法。该方法将宽频带电流传感器放置在开关柜的零序电流互感器处,采集宽频带电流,结合独立分量分析方法和经验模态分解方法,消除噪声信号对局部放电检测产生的影响,提取去噪后宽频带电流的集中度特征,将其输入更新后的高斯混合模型中,实现开关柜局部放电检测。实验结果表明:所提方法的电流检测误差在0.1 mA以内,错分率小于0.25%,放点检测耗时为23.5 s。证明了所提方法对开关柜局部放电检测的准确性及效率均较好,能够有效保障开关柜运行的安全稳定性。

基于反电动势的地铁牵引电机电流传感器故障检测与容错控制

针对地铁列车牵引系统电流传感器发生故障时给列车运行带来重大安全风险这一问题,提出了一种新型的故障监测与容错控制算法。首先,利用三相异步电机的静态数学模型结合转子磁链与反电动势的特定关系设计了电流滑模观测器。然后,将电流传感器的测量值与滑模观测器中的估计值进行比对并生成电流残差,通过修正的Bayes分类算法对电流传感器工作状态进行实时监测与定位。当故障发生时用观测器中的电流重构值代替故障值参与系统的控制。最后,利用仿真平台MATLAB/Simulink对其有效性进行验证并与另外3种典型的控制算法进行对比分析。研究结果表明,方案具有较高的精度和较强的鲁棒性,在对三相电流重构方面优于对比方案,其系统综合误差减小了24.2%,具有更好的控制效果。

基于自适应滑模观测器的中点钳位型三电平并网逆变器开关管和电流传感器故障诊断

为提高中点钳位型三电平(3L-NPC)并网逆变器故障诊断的准确性和可靠性,针对其开关管开路故障和电流传感器故障,提出一种基于自适应滑模观测器的开关管开路故障和电流传感器故障同时诊断方法。该方法首先针对3L-NPC并网逆变器,设计一种收敛速度快且能显著抑制抖振的自适应滑模观测器来精确估计正常状态下的三相电流值;其次,利用实际电流和估计电流设计了故障检测变量;同时,利用实际三相电流之和以及估计三相电流之和来区分开关管故障和电流传感器故障;在此基础上,构造开关管故障定位变量和电流传感器故障识别变量,实现开关管开路故障的准确定位以及电流传感器故障类型的快速识别。实验结果验证了该文所提诊断算法的有效性和鲁棒性。

电流传感器的一体化封装技术

为解决传感器制造时组装工序繁杂的难题,采用低压注塑技术,探讨电流传感器一体化封装的可行性。首先,通过仿真对注塑过程中热熔胶填充过程及敏感器件所受应力进行分析;其次,采用自行开发的简易注塑模具对传感器进行封装效果验证;最后,完成了传感器的可靠性测试。测试结果表明,低压注塑技术应用于电流传感器封装具备较强的可行性,这为实现传感器大批量封装制造提供了参考依据。