共中线开绕组拓扑三维空间矢量脉宽调制策略研究

三维空间矢量调制(three-dimensional space-vector pulse-width modulation,3D-SVPWM)策略能够实现零序电流的主动控制,在共母线开绕组拓扑、共中线开绕组拓扑以及三相四桥臂拓扑中获得广泛应用。零序电流控制会影响到差模电压的输出能力。为充分利用逆变器的输出能力,优化运行性能,3D-SVPWM调制范围和过调制策略的研究成为必要。该文在三维空间中对该调制策略的调制范围进行深入分析,明确调制范围的数学描述,提出4种典型的过调制方案用于提升其电压输出能力。最后,以共中线双逆变器开绕组驱动系统为对象,通过实验验证所提方案的有效性和正确性。

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。

基于共中线拓扑的开绕组异步电机控制策略研究

为使开绕组拓扑结构同时具备独立母线开绕组拓扑的灵活性和共母线开绕组拓扑在电磁干扰和容错方面的优势,采用一种共中线双逆变器变流结构实现开绕组异步电机的控制。为探讨这一拓扑的控制策略,将一台逆变器与直流电源相连,而另一台逆变器仅由电容支撑。以此为基础对两逆变器的功率分配、电容电压控制、零序电流及中点电位平衡控制等核心问题进行了研究,并通过实验对所设计的控制策略进行验证。

共中线开绕组电驱动系统单开关管开路故障诊断研究

双逆变器开绕组电驱动拓扑方案,尤其是近年来提出的共中线设计方案,相比于单逆变器驱动系统而言具有较好的运行性能和较强的容错运行能力,是新能源汽车以及多源混合新能源汽车电驱动系统一种较为理想的拓扑方案。然而,拓扑的冗余运行特性也使其故障开关管的诊断较为困难。该文针对共中线开绕组驱动拓扑,在设计其零序电流和中点电位控制算法的基础上,提出一种基于受限单极性运行模式电流特征分析的单开关管开路故障诊断方法。该方法利用电流周期平均值特征实现故障相及"故障开关对"的定位之后,为进一步对开关对中发生开路故障的开关管进行辨识,将故障相所在的逆变桥工作于受限单极性运行模式下,从而使得同一"故障开关对"中两开关管具有不同的开路故障特征,为故障开关管的准确辨识提供了条件。最后,通过实验对所提故障诊断方案的有效性进行了验证。

共中线开绕组电驱动拓扑共模电压抑制策略

中线的引入使得双逆变器开绕组驱动拓扑同时兼顾了共母线和独立母线开绕组拓扑的优势,成为新能源汽车电驱动拓扑的理想形式。共模电压不仅造成轴电流影响电机的有效使用寿命,且其漏电流产生电磁干扰。依据开绕组拓扑在逆变器配置上的灵活性,将一台逆变器作为主逆变器,工作于六脉波模式,而将另一台逆变器作为辅助逆变器工作在高频脉宽调制模式。混合工作模式使得仅需在高频调制侧设置共模滤波器便可达到抑制漏电流和电磁干扰的目的。本文以异步电机为例,在讨论其控制策略的基础上,设计了共模滤波器,并通过基于Plexim RT-BOX实时仿真平台建立了对象模型,通过基于DSP的控制算法实现平台对所设计的控制算法和共模滤波器的有效性进行了验证。

基于浮动桥共中线开绕组拓扑的永磁同步电机矢量控制策略研究

共中线拓扑兼备独立母线开绕组拓扑的灵活性和共母线开绕组拓扑在电磁干扰和容错方面的优势,是新能源汽车以及多源混合新能源汽车电驱动系统中一种较为理想的拓扑方案。该文针对共中线开绕组拓扑驱动永磁同步电机开展研究,将一台逆变器直流侧配置电源,作为主逆变器;而另一台逆变器直流侧仅配置浮动电容,作为浮动桥逆变器。基于该拓扑,该文对零序电流控制、中点电位控制、功率分配、电容电压控制、弱磁区域的运行特性和控制等核心问题进行研究,为共中线开绕组拓扑电驱动系统在多源混合新能源汽车中的应用提供依据。最后,通过实验对所设计的控制策略进行验证。