机电管理接口电路电力电子器件建模仿真

以试验验证为主的传统航空机电管理系统开发耗时长、成本高,为优化系统正向设计,实现仿真代替C型件(初型件)试验的目标,展开接口电路系统电力电子器件的Saber建模仿真。这里研究基于数理关系建模和基于等效电路建模两种方法,将两种建模方法所得模型、手册数据和行为描述模型进行仿真对比,得出基于等效电路建模具有较高的仿真精度;基于物理机理与数学关系建模具有较快的仿真速度,适用于国产元器件数据少,无法进行大量试验的情况。通过单线圈脉宽调制(PWM)驱动电路,进行了电路级的试验分析与仿真验证,其中MOSFET由导通至关断过程高频振荡周期相对误差为1.8%,振荡峰值相对误差为5.9%,稳态电流平均值相对误差为0.2%,验证了所提电力电子器件模型及其组成的接口电路模型仿真的准确性。

数字控制DC-DC变换器改进离散迭代建模和稳定性分析

离散迭代模型是一种能精确描述数字控制变换器特性的工具,然而传统的离散模型通常计算复杂而且不够直观,不利于控制器的设计。该文对离散迭代模型进行合理近似,推导出数字控制DC-DC变换器在前沿和后沿调制下的二阶全局等效电路模型,解决了传统模型直观性和精确性之间的矛盾。该模型可以反映具有不同脉冲宽度调制方法的DC-DC变换器的稳态和动态行为。在等效电路的基础上,分析了数字控制的特性,推导出了z域传递函数,从而得到了不同调制方式下控制-输出的频率响应,并且分析了两种调制方式对系统稳定性的影响。此外,等效电路模型可以准确地跟踪详细开关电路的工作波形,并且对系统参数变化时系统的稳定边界做出精确预测。最后,搭建了DC-DC变换器的样机,验证了模型和理论分析的有效性。

基于模糊PID的新能源汽车电机控制系统设计

随着新能源汽车在国内市场占比越来越高,关于新能源电机的稳定问题日益显现。以新能源汽车主要采用的永磁同步电动机为研究对象,使用Clarke坐标变换和Park坐标变换进行分析,提出采用新的调频技术AZSVPWM,以改善传统调频技术导致的共模电压过大问题。采用模糊PID控制为解决思路,通过Simulink搭建仿真。仿真实验表明,AZSVPWM和模糊PID对电机的控制可以有效抑制转速的波动,鲁棒性有显著提升。

用于不平衡负荷补偿的大容量D-STATCOM主电路选择

介绍了几种常见的逆变器主电路结构。提出了用于大容量不平衡负荷补偿的D-STATCOM主电路选择标准,即可实现高压大容量化、具有分相补偿的能力和易于冗余设计。根据提出的标准,分析了几种主电路结构对大容量不平衡负荷补偿的适用性。在相关文献缺乏的情况下,详细分析了变压器隔离型主电路结构的等效电路和数学模型,对隔离变压器的铁心结构和等效电路进行了研究,并给出了辐射型等效电路的充分条件,定量比较了三相电流不对称情况下三相电容分开与共用时的电容电压波动情况,介绍了载波移相脉宽调制(PWM)控制方法的消谐效果,并总结了变压器隔离型主电路的特点。

SPWM与SVPWM的宏观对等性研究

基于正弦脉宽调制(sine pulse width modulation,SPWM)与空间矢量脉宽调制(space vector pulse widthmodulation,SVPWM)的基本原理,分析并论证两种算法在性质上的一致性。建立两种算法所在算法空间的一一映射关系,分析并得到两种算法基于基本载波周期的宏观差值函数——零序空间矢量基本函数。基于零序空间矢量基本函数确定的零序分量,将SVPWM等价映射为基波调制波中注入该零序分量的SPWM,建立从载波角度研究SVPWM的新方法。从外部输出结果与内部分析效能两个方面对所得结论进行数值仿真,证明了所得结论的正确性和有效性。

载波相移SPWM级联H型变流器及其在有源电力滤波器中的应用

提出了基于CPS-SPWM技术的级联H桥型多电平变流器,它是CPS-SPWM技术与级联H型变流器拓扑结构的结合。这种变流器能在较低的器件开关频率下实现较高等效开关频率的效果,具有结构简单、传输频带宽、动态响应好等优点。文中将这种变流器用在有源电力滤波器这样大功率场合,在并联有源电力滤波器系统中,由于直流侧不需要提供有功功率,级联型多电平变流器的优势可以得到充分的发挥;而载波相移PWM技术良好的谐波传输特性也可以得到良好的利用。仿真和实验结果表明基于CPS-SPWM技术级联 H桥型多电平变流器的SAPF系统能够在较低的器件开关频率下实现较好补偿效果,具有良好的工业应用前景。

新型三相SPWM技术的研究

利用等效面积补偿的方法推出一种新颖的三相 SPWM技术 ,使调制度 1≤M≤ 1 .2 7时输出电压基波幅值和 M仍保持线性调制关系 ;减小了开关次数 ,使损耗下降。采用分段同步调制技术 ,使三相 SPWM相位精度高 ,波形对称 ,有效抑制了高次谐波 ;充分利用专用单片机内部资源 ,使程序简单 ,运行效率高 ,是一种高效能三相

PWM脉冲作用下电机轴电流产生机理分析

在分析电机内部分布参数的基础上,建立脉宽调制(PWM)逆变器驱动系统共模回路的等效电路,由此得到以共模电压形式存在的轴电压的计算公式。为研究轴承电流产生机理及存在形式,建立模拟轴承内部接触和轴承油层击穿的轴承模型。通过仿真分析轴承电流与脉冲电压上升时间、电机内部分布电客之间的关系。最后给出抑制电机轴电压与轴承电流的方法,并通过对比分析验证其有效性。

串联谐振式介质阻挡放电型臭氧发生器等效模型及电源特性分析

为了研究稳态工作时的介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器的等效模型,以采用串联谐振逆变电源供电的、所产生臭氧的质量流量为1kg/h的介质阻挡放电型臭氧发生器为研究对象,通过实验数据和曲线拟合相结合的方法对臭氧发生器的等效电阻、等效电容与发生器的放电功率进行了研究。研究结果表明,稳态工作时的臭氧发生器可由与放电功率成线性关系的电阻和电容串联构成等效模型来表示。基于这一等效模型,对移相控制下的串联谐振式DBD型臭氧发生器供电电源特性进行了分析。分析结果表明,由所提出的等效模型和供电电源特性分析方法得到的结果与实验结果具有较好的一致性,可用来解决臭氧发生器供电电源设计繁琐的问题。

感应电机传导干扰频段Π型共模等效模型

脉宽调制(pulsewidth modulation,PWM)逆变器产生的共模电压会在感应电机内部的寄生耦合回路中产生共模耦合的漏电流和轴电流,带来显著的负面效应。为研究PWM驱动系统的共模电磁干扰,在分析电机内部寄生参数的基础上,指出感应电机绕组可视为均匀传输线,且共模电流沿绕组传播时的阻抗为定值。据此提出一种构建感应电机传导干扰频段高频共模等效电路的实验方法,并建立新型π型等效电路,适用于分析和预测PWM电机驱动系统整个传导干扰频段(0.15～30MHz)的传导共模电磁干扰。仿真和实验结果验证了该模型的正确性。

纳卫星等效空间热沉的PWM控制及其在地面模拟试验中的应用研究

纳卫星等效空间热沉是一种适用于纳卫星热系统动态特性地面试验研究的空间环境模拟装置,详细阐述纳卫星等效空间热沉的工作原理,并提出其核心部件热电制冷器(Thermoe lectric cooler,TEC)及强迫冷却风扇的脉冲宽度调制(Pulse width modulation,PWM)控制策略及其算法与硬件实现,以此为平台对一模拟纳卫星内部的闭环控温策略进行地面试验研究,结果表明采用PWM控制的等效空间热沉可以满足在地球表面进行纳卫星空间控温效果研究的目的,为微小航天器热系统的空间环境模拟试验提供一种新的技术途径。

基于改进型SVPWM的五电平NPC/H变流器共模电压抑制技术研究

为解决多电平变流器中共模电压随电平数增加幅值增大的问题,以五电平桥式中点箝位变流器为例,分析共模电压的产生机理,并提出一种基于改进型空间矢量脉冲宽度调制的共模电压抑制技术。将五电平桥式中点箝位变流器等效为两个三电平中点箝位变流器的组合,原参考电压矢量可分解为两个小的电压矢量。五电平空间矢量脉冲宽度调制也被分解为两个三电平空间矢量脉冲宽度调制。为抑制其共模电压,其中一个三电平变流器采用零共模电压空间矢量脉冲宽度调制策略,另一个三电平变流器则按传统空间矢量脉冲宽度调制策略进行调制。对比分析并仿真研究现有两种调制策略与改进型空间矢量脉冲宽度调制策略下五电平桥式中点箝位变流器的共模电压和直流电压利用率。理论分析和结果证明变流器的共模电压最大值比传统SVPWM(space vectorpulse width modulation)下降了60%,直流电压利用率比零共模电压策略升高了4%,说明在共模电压得到有效抑制的同时,保持了较高的直流电压利用率。

新型LCL谐振软开关弧焊逆变电源主电路数学建模

介绍了新型LCL谐振软开关逆变弧焊电源主电路与基本LCL型的区别 ,建立了新型LCL谐振逆变弧焊电源主电路稳态数学模型 ,并运用了Matlab进行了数值求解 ,将数学模型的计算结果与试验结果做对比 ,从而验证了数学模型的正确性。这种弧焊电源不仅具有串联谐振在整个负载范围内效率高的特点 ,而且拓宽了软开关的范围 ,解决了占空比丢失的问题。

大功率交流恒流源自适应PWM策略研究及应用

在此针对如何减小交流恒流输出波形局部失真带来的谐波问题展开研究,提出了一种自适应脉宽调制(PWM)策略。该策略采用等效面积原理的自适应补偿正弦脉宽调制(SPWM)波方法,即利用小波变换实时分析电流波形畸变的相位和幅值,并根据分析结果动态修正SPWM载波的脉宽,从而实现误差补偿。该补偿算法由基于ARM内核的嵌入式系统完成,通过实验测试验证了该方法的正确性和可行性。测试数据表明:控制算法改进后的各项技术指标均优于改进前。系统最大输出电流可达100 A,电流相对误差不超过0.32%:电流THD小于1.1%,能满足低压电器生产检测领域对恒流输出的要求,有一定的市场应用前景。

三相PWM变换器传导干扰的预测分析

为了预测整流-逆变-感应电机系统的传导干扰,建立系统的共模和差模等效电路。等效电路由干扰源和耦合通道构成,用干扰源的数学模型代替电力电子器件开关时的非线性环节,对整流桥产生的共模和差模干扰采用傅里叶变换得出共模和差模干扰源的表达式,对逆变桥产生的共模和差模干扰采用双重傅里叶积分法得出干扰源的表达式,根据共模和差模传播路径的不同给出耦合通道相应的高频模型,根据整流桥和逆变桥各自产生的共、差模干扰源以及共、差模传播通道的高频模型构成的共模和差模等效电路,采用叠加原理得出整个系统的共模和差模干扰。仿真和实验结果验证了等效电路的正确性,建立干扰源和耦合通道频域模型的方法适用于整流-逆变-感应电机系统传导干扰的定量预测分析。

基于PSpice的开关电源瞬态特性及参数分析

为确定开关电源元件参数,对Buck型开关稳压电源电路具体工作原理和各部分功能进行详细分析,并建立实时仿真模型。根据所建立的数学模型,利用电路分析软件PSpice进行瞬态特性分析,得到开关电源输出电压和电感电流的瞬态响应特性;对滤波电容的等效串联电阻(ESR)进行参数分析,分析了电容退化对输出纹波电压的影响,为开关电源的故障诊断与故障预测提供了新的思路。

履带车辆行驶载荷在传动系试验台上的模拟

讨论了履带车辆在各工况下的行驶载荷及其在传动系试验台架上的当量阻力转矩,建立了当量阻力转矩的数学模型,并对该阻力转矩在试验台架上的实现进行了研究与模拟。模拟结果表明,采用脉宽调制(PWM)的方法,配以适当的控制系统和控制策略,可以实现车辆行驶载荷的台架模拟要求。

基于两电平差分式直接AC/AC变换的斩波可控阻抗器

为提高传统晶闸管控制阻抗型补偿器的响应速度,解决脉宽调制(pulse width modulation,PWM)斩波可控阻抗器(chopper controlled impedance,CCI)所存在的换流问题,提出一种基于两电平差分式直接AC/AC变换的串/并联型CCI拓扑结构,它由斩波可控电容器和电抗器构成。文中以串联型斩波可控阻抗器(series-type CCI,S-CCI)为例详细分析其拓扑结构和工作模态,通过采用PWM调制策略,实现S-CCI基频等效阻抗从感性模式到容性模式的连续变化,并建立S-CCI的数学模型,推导其基频等效阻抗和调制比之间的关系式。最后,搭建Matlab仿真电路和700W的实验样机,验证理论分析的正确性。

SVPWM教学研究之空间矢量冲量等效原理

SVPWM是"电力电子技术"教学中的重要内容,SVPWM教学中存在若干难点,其中突出的是,SVPWM的理论基础在现有教材中没有提及。本文在证明冲量等效原理的基础上,将其推广到三线三相等效电路的线电压冲量等效原理,从而证明了SVPWM的理论基础,即空间矢量的冲量等效原理,从而有助于学生透彻理解SVPWM。

非隔离型级联双降压并网逆变器及其漏电流抑制

为了抑制传统双降压式并网逆变器的漏电流,提出了一种非隔离型级联双降压式并网逆变器(non-isolated cascadeddual-buckgrid-connectedinverter,CDBGCI)及单极性双载波正弦脉宽调制(dual-carriersinusoidalpulse widthmodulation,DCSPWM)策略。采用共模等效电路法分别建立了CDBGCI的高频和低频共模等效模型,并详细分析了逆变器的高频和低频共模漏电流。研究结果表明:所提新型级联逆变器在一个工频周期内的高频共模电压保持恒定,且漏电流小于300m A,高频共模漏电流得到了有效抑制;同时,与非对称型CDBGCI相比,对称型CDBGCI具有更小的低频共模漏电流,且当n个双降压并网逆变器级联时,高频共模漏电流亦可得到有效抑制。研究可为级联型并网逆变器拓扑及其漏电流抑制研究提供参考。