双三相永磁同步电机改进型模型预测电流控制

针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题,提出一种改进型模型预测电流控制.首先,改进六相两电平逆变器,降低零矢量共模电压幅值;其次,选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量,简化价值函数的同时减小共模电压和电流谐波含量;再次,通过计算参考电压矢量直接选择最优电压矢量以减少寻优次数,并引入占空比控制提升电机控制精度,改善电机稳态性能.最后,仿真对比传统模型预测电流控制、RCMV(Reduced Common Mode Voltage)-1、RCMV-2和所提控制方法.结果表明,所提控制方法在减小共模电压的同时,降低了转矩脉动和谐波电流,且较RCMV-2方法开关频率明显降低;此外,寻优代码执行时间相较于RCMV-1和RCMV-2分别降低了约91%和65%,减小了计算量.

永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压抑制研究

针对永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压较大的问题,对比分析了磁链、转矩和共模电压共同控制、直接去除零电压矢量和虚拟零电压矢量三种抑制共模电压的方法。仿真结果表明,三种方法均可有效抑制共模电压。前两种方法均未采用零电压矢量,导致磁链脉动和转矩脉动增大;虚拟零电压矢量方法既保留了零电压矢量,又有效抑制了共模电压,但开关频率有所增大;动态虚拟零电压矢量选择开关次数最小的零电压矢量生成方式,可在控制性能基本相当的前提下,有效减小开关频率,综合性能最优。

永磁同步电机低共模电压和低复杂度无差拍预测控制

针对永磁同步电机无差拍预测控制共模电压较大的问题,在一个控制周期内采用相位相反的基本电压矢量来生成虚拟零电压矢量抑制共模电压,并采用动态选择虚拟电压矢量生成方式来减小开关频率。为了提升无差拍预测控制性能,构造12个虚拟非零电压矢量来增加备选电压矢量。仿真结果表明:与7个基本备选电压矢量相比,基于19个备选电压矢量的无差拍预测控制降低转矩脉动6.89%,降低磁链脉动13.33%,同时共模电压也得到有效抑制。相较固定生成方式,动态选择虚拟电压矢量生成方式可降低开关频率25.89%。虽然该方法可有效提升系统性能,但增加遍历次数,极大增大计算量。为提高算法实时性,提出一种通过判断理想电压矢量所在区域来确定最优电压矢量简化确定方法,无需遍历计算,减小运算负担。基于STM32H743IIT6单片机实时性试验表明:相较于7个基本电压矢量,采用19个电压矢量算法执行时间增大273.40%,最优电压矢量简化确定方法执行时间减小88.09%。

考虑频变特性的共模电感宽频段阻抗建模方法

共模电感由绕组和磁芯组成,锰锌铁氧体可以作为共模电感的磁芯,其高频参数的频变特性使共模电感的阻抗特性在150 kHz~30 MHz内呈非线性。针对传统共模电感集总电路模型与实测阻抗特性存在较大偏差,难以准确预测共模电感在高频段阻抗特性的问题,分析磁芯材料参数与绕组绕制方式对共模电感高频阻抗特性的影响;从共模电感分布电容特性的角度阐述磁性材料参数与绕组结构对分布电容大小的作用机理;提出考虑磁芯相关频变参数的共模电感宽频段阻抗仿真建模方法,结合阻抗测试验证所提方法的有效性。

储能电池系统对地电压电流特征及影响因素分析

电池系统外壳或机架采用直接接地设计并且存在寄生电容,导致电池系统正负极对地存在共模电压和共模电流效应,共模电压与电流问题成为影响电池系统绝缘的关键因素。该文在现有储能系统集成架构基础上,开展电池系统共模电压和共模电流问题研究,建立适用于储能系统的二阶共模等效电路模型,量化分析电池系统共模电压和共模电流特征以及在寄生电容、开关频率等因素影响下的变化规律,仿真与实验结果表明,共模电压和共模电流问题是影响电池系统对地电气特征的主要因素,为系统优化设计提供了技术支撑。

考虑电压动态的电力系统频率强度量化方法

现有电力系统频率强度量化方法通常假设各节点电压幅值恒定。然而,频率扰动过程中各节点电压幅值并非恒定,且可能通过影响负荷等途径而作用于系统频率,故电压恒定的假设可能导致量化结果不准确,甚至出现错误的结论。为此,提出了一种考虑电压动态的电力系统频率强度量化方法。首先,建立了考虑电压动态的系统频率响应模型。其中,电压动态对系统频率的影响通过一个全局耦合项表征,并揭示了电压和频率的交互作用路径。基于此,分析了多种考虑电压动态的设备及负荷对系统频率的影响,包括采用混合同步控制的构网型变流器、附加频率或电压外环的跟网型变流器,以及考虑电压特性的恒阻抗-恒电流-恒功率(ZIP)静态负荷和异步电机负荷等。然后,通过将电压耦合项分区解耦并进行统一简化建模,量化分析了系统各区域的频率支撑能力以及整个系统的频率强度。最后,通过仿真验证了所提频率强度量化方法的有效性。

川藏地区CORS坐标时间序列预处理与软件实现

本文针对川藏地区连续运行参考站系统(continuously operating reference stations,CORS)基准站站点坐标包含复杂影响因子和丰富且微弱有益的信号的特点,为了解决区域大规模时间序列数据分析处理过程繁琐,且无法大批量处理的问题,设计开发了GNSS坐标时间序列预处理系统,支持大区域多站点批处理解算模式,实现数据产品预处理、下载和可视化,实现了最小二乘拟合、粗差剔除、建模插值和共模误差(common mode error,CME)改正等一体化功能模块的集成.采用陆态网长期坐标时间序列数据从解算精度与效率两方面对软件进行了性能评估.结果表明:陆态网各测站N方向和E方向最小二乘拟合的拟合优度R2均约在99%,拟合效果较好;粗差剔除后的时间序列相比于剔除前各方向的WRMS值都有降低;水平方向插值后的结果均方根误差(root mean square error,RMSE)值均优于8 mm.CME剔除后,水平方向和垂直方向均方根(root mean square,RMS)值均有所下降.

高频辅助变流器斩波电路共模谐振分析及抑制方法研究

文章针对高频辅助变流器共模谐振的分析与抑制方法展开研究,提出了一种高效的共模等效建模方法。首先将“多噪声源”的变流器系统等效成多个“单一噪声源”模型,显著降低了系统的复杂度,便于分析特定噪声源产生的谐振。其次分析了高频辅助变流器斩波电路共模电流的时频特征和干扰耦合路径的转移导纳特性,揭示了共模谐振的产生机理。最后提出了一种从源头抑制谐振的方法,并通过仿真与试验验证了抑制方法的有效性。

九开关逆变器多电机系统共模电压抑制

具有两个输出端口的九开关逆变器(NSI)在多电机控制领域具有减少开关器件、降低系统成本的优势.针对传统的九开关逆变器虽然能够独立控制两台电机,但其共模电压较高的问题,分析九开关逆变器不同开关状态对共模电压幅值的影响,提出利用两电平九开关逆变器的12个非零矢量对作为模型预测控制新的控制集,可将共模电压幅值限制在±Udc/6范围内.最后进行了仿真实验,验证了该方法的有效性.

民机机载电子系统共模失效定量分析研究

随着民机机载电子系统的综合化发展,多冗余备份设计使得共模失效带来的安全风险愈加显著。当前民机安全性分析技术普遍依赖工程经验,仅对共模失效进行定性分析。本文将α因子与故障树分析方法相结合,对共模失效进行量化。提出共模组划分参考准则,并对机载系统的安全性分析流程进行扩展,将共模失效问题的量化分析方法纳入安全性分析体系,为民机系统安全性分析的深化应用提供支撑。

基于共模电压有效值的间接矩阵变换器调制策略对比分析

间接矩阵变换器(indirect matrix converter, IMC)是一种无中间直流环节的AC-AC变换器,具有正弦输入输出特性,且功率密度大、运行效率高,在风力发电、交流传动等领域应用前景广阔;但IMC在调制运行过程中不可避免会产生共模电压,对电机造成损坏,影响系统的可靠运行。为了提升IMC运行可靠性,抑制其输出共模电压,文章以逆变级相邻四有效电压矢量调制、逆变级相邻三有效电压矢量调制、整流级相邻三有效电流矢量调制、整流级120°两有效电流矢量加零电流矢量调制和整流级加权三有效电流矢量调制共5种经典抑制IMC共模电压峰值达42.3%的调制方法为研究对象,通过对其输出共模电压有效值进行建模,考虑电压传输比对共模电压有效值的影响,量化分析共模电压有效值的变化规律,比较不同调制方法对共模电压的抑制能力。从5种调制方法的共模电压有效值对比分析结果可知,采用逆变级相邻四有效电压矢量合成的空间矢量调制方法对IMC共模电压有效值的抑制效果最佳。仿真和实验结果验证了上述理论分析结果的正确性。

光伏级联并网系统模块单元共模干扰建模及分析

为提高电能转换效率、降低器件的电压应力,大型光伏发电系统通常采用级联式拓扑、模块化设计。建立光伏级联系统模块单元的共模干扰模型是研究模块化光伏级联系统的电磁兼容特性,实施电磁兼容量化设计的基础。该文首先提出一种多绕组变压器结构电容的测试方法及等效共模耦合电容的计算方法,建立多绕组变压器高频共模耦合模型,对高频多绕组变压器各绕组之间的共模干扰耦合关系进行分析和评估;之后通过研究模块单元的共模干扰产生及耦合机理,建立一种新型LLC谐振变换器共模等效电路模型,并建立模块单元及系统的共模模型;最后,为解决大功率系统传导干扰测试困难的问题,采用退耦电容和高频磁环来隔离外部干扰,对功率缩比样机的共模电流进行测试。实验测试结果验证了所建模型的有效性。

抑制碳化硅电驱系统共模电压的多矢量模型预测控制策略

针对高频碳化硅电驱系统现有策略受限于备选电压矢量较少,难以兼顾共模电压和电流畸变抑制效果的问题,本文提出一种基于多矢量组合型模型预测控制方法。首先,对碳化硅逆变器进行三相双脉冲测试,研究不同电压矢量对碳化硅高频开关特性的影响。其次,分析基于双矢量模型预测的共模电压抑制方法产生电流畸变的原因,并提出通过增加一组逆向相邻矢量组合的多矢量调制电流畸变抑制方法,以及提出对应的多矢量作用时间推导方法和多矢量死区补偿策略。最后,对所提出的方法进行了仿真和实验,结果表明所提方法共模电压幅值在全频率段均得到有效衰减,最大衰减约60 dB,电流畸变率降低至原来的1/3,有效抑制共模电压同时降低电流的总谐波畸变率。

基于自组织迁移算法的共模扼流圈高频特性建模

共模扼流圈是EMI滤波器的关键组件,主要用于传导干扰中的共模电流抑制。为了便于EMI滤波器抗干扰特性的仿真研究,提出了一种共模扼流圈的高频特性建模方法。首先,利用矢量网络分析仪测量共模扼流圈的共模与差模阻抗数据。然后,使用自组织迁移算法分频段处理共模扼流圈的阻抗数据,提取出仿真模型的RLC参数,结果表明利用算法分频段处理阻抗数据的方法,既使得所建立高频模型具有较高的精确度,也降低了对高性能计算机需求。最后,对一款共模扼流圈高频特性进行了建模,并通过仿真与实测的阻抗数据对比,验证了建模方法的有效性,为EMI滤波器的仿真与设计提供了参考。

一种无权重系数的三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法

针对中点钳位式(neutral point clamped,NPC)三电平逆变器,传统低共模电压有限集模型预测控制(finite control set mode predictive control,FCS-MPC)算法通过评价函数约束进行中点电位平衡控制,需要额外设计权重系数,存在参数整定困难、影响输出电流谐波问题。该文提出一种无权重系数三电平NPC逆变器低共模电压FCS-MPC算法。首先,电压矢量控制集中舍弃正小矢量和PPP、NNN两个零矢量,将共模电压幅值抑制在Udc/6以下。其次,对控制集中每一个基本小矢量和中矢量,构造幅值和方向相同、对中点电位影响不同的冗余虚拟电压矢量。在控制执行过程中,第一步选出电流控制目标最优基本矢量,以保证输出电流谐波不受影响。第二步通过比较所选基本矢量及其冗余虚拟矢量作用,选出满足中点电位平衡控制目标矢量作为最优矢量,并将其开关序列作用于逆变器,从而省去权重系数。最后,实验验证所提算法正确性和有效性。

车辆电驱动系统电磁干扰源建模及仿真

针对电驱动系统引起的车辆电磁干扰问题,文中采用分模块的精确建模方式构建了电驱动系统电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)预测模型。该模型由电机高频等效电路模型和逆变器模型两部分构成。基于矢量匹配法对电机阻抗幅频特性曲线进行拟合,建立了电机高频等效电路模型。在逆变器模型中考虑了绝缘栅极双晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)与散热片间的寄生参数对系统电磁干扰的影响。利用所构建EMI模型对车辆电驱动系统共模干扰电压进行了预测,结果表明在0.1~100 MHz范围内,仿真与实测结果误差不超过10 dB。

变频器对风电系统轴电参数的影响分析

阐述风力发电系统的共模模型特点、耦合电容情况,分析风电系统中轴电流的形成机理、耦合电容电磁场的影响,明确轴电流、轴电压水平,保障风电系统正常运行。

参数化建模方法在电机轴电压分析中的应用

在使用逆变器进行驱动控制过程中,电机转轴上产生高频轴电压,严重影响电机的稳定运行。轴电压的幅值不仅会受到共模电压幅值的影响,还和电机的结构参数密切相关。为了探讨电机结构参数对轴电压的影响情况,文章采用了一种参数化建模的仿真分析方法,通过分析电机结构参数对寄生电容的影响,进而分析电机结构参数对轴电压的影响。首先根据电机的结构建立轴电压的电路模型,其次采用参数化建模和有限元分析方法分析电机结构参数对寄生电容的影响情况,最后利用轴电压分压比公式分析电机结构参数对轴电压的影响。

开绕组异步电机零序电流控制策略

零序电流抑制是共母线和共中线开绕组拓扑应用所必须解决的技术问题,为了探讨虚拟信号重构思想在零序电流控制上的应用,并对比各种虚拟信号重构控制方案间的差异。通过对虚拟三相电流和虚拟两相电流方案进行数学分析,建立了虚拟电流方案的统一数学模型,并依据控制系统频域分析方法,从理论上揭示了各方案间的性能异同。基于三相时延、正交时延、一阶全通滤波器、二阶低通滤波器、二阶全通滤波器以及巴特沃斯滤波器搭配微分的虚拟信号重构方案间具有类似的控制性能,在应用中可以互相替换;而基于二阶广义积分器的方案相较于上述各方案具有更突出的动态响应性能,但会在控制带宽过大时失去稳定。最后,通过共中线开绕组异步电机零序电流的控制对理论分析的正确性进行了验证。

基于转移阻抗模型的功率回路和信号回路间串扰建模与试验验证

由于列车和船舶上的空间有限,互连非屏蔽线缆的空间非常小,导致非屏蔽线缆之间存在严重的串扰问题,其中功率回路对信号回路的串扰会严重影响信号的质量和系统的正常运行,因此有必要估计功率回路中共模和差模电磁干扰对信号回路的影响。为此提出了一种可扩展的级联多端口网络模型,可对线缆间共模和差模串扰进行精准建模,准确估计出功率回路对信号回路的影响。最后,搭建了试验台架进行验证,实验结果验证了该方法的有效性。