基于电流超前角弱磁控制的五桥臂逆变器驱动双三相永磁同步电机技术

五桥臂逆变器驱动双三相永磁同步电机(DTP-PMSM)可节约两个功率器件,也可作单相桥臂故障时的容错手段,但五桥臂逆变器驱动下电压利用率(VUF)降低,限制电机调速范围。为拓宽电机调速范围,对五桥臂驱动造成的电压、电流限制进行分析,基于新的电气约束情况,采用电流超前角弱磁控制进行弱磁升速。实验结果表明,电流超前角控制可以平滑进入弱磁I区,有效提升电机最高转速,证明了控制策略的有效性。

基于五桥臂MMC-UPQC的复合模型预测控制研究

针对模块化多电平统一电能质量调节器(modular multilevel unified power quality conditioner, MMC-UPQC)六桥臂结构下的单相桥臂故障问题,提出了一种五桥臂拓扑,这种新型拓扑可实现故障情况下的电能质量补偿。首先,对MMC-UPQC串并联侧的数学模型进行分析,提出了一种复合模型预测控制(hybrid model predictive control,H-MPC),所提控制方法结合了有限集模型预测控制(finite-control-set model predictive control, FCS-MPC)以及快速模型预测控制(fast model predictive control, F-MPC)。然后,通过构建两侧独立的价值函数减少了控制方法的计算量,同时也实现了五桥臂解耦控制。最后,相比传统线性(例如PI)和非线性(例如无源控制passivity-based control,PBC)的控制策略,所提复合模型预测控制在电压补偿、负序电压抑制以及谐波电流补偿等方面具有一定优势,并在一定程度上避免了复杂的参数整定及坐标变化环节。仿真实验结果证明了所提控制方法的可行性和优越性。

一种具有容错功能的多桥臂开关功放电路

功率放大器是主动磁悬浮轴承系统中主要的执行元件,但由于开关管长期工作在高频状态下,易发生故障,因此十分有必要开展故障容错研究。首先,提出一种具有容错功能的多桥臂开关功放拓扑结构,能同时实现对五相六桥臂开关功放的开路和短路故障容错控制。其次,分析所提拓扑的工作原理,并提出以电流斜率变化作为故障判断条件的方法,采用相应的容错控制策略,实现冗余桥臂对故障桥臂的替换,以达到容错的目的。最后,通过仿真和实验验证了该拓扑在故障后经过容错能使负载电流恢复正常,证明了拓扑的合理性和可行性。

最小占空比跟踪法及其在五相逆变器双三相电机系统中的应用

为了减少功率开关器件的使用数量,提出了一种针对五相逆变器双三相电机系统的控制方法。首先根据传统的SVPWM方法得到每台三相电机的三相占空比;然后,从线电压角度考虑,跟踪得到满足系统控制要求的最小的五相桥臂占空比;最后,根据等分零矢量的原则得到最终的五相桥臂占空比。由于该方法跟踪最小占空比,因此可以得到各相桥臂的最小占空比。根据五相逆变器双三相电机系统的固有特性,讨论了转速互补和等速恒转矩这两种可能的运行模式。转速互补模式中,通过合理配置高低速,使得双电机系统与单电机系统对直流母线电压的需求基本相同。等速恒转矩模式作为一种容错控制策略,并通过降速的方法使系统维持最大转矩不变。实验结果均验证了所提方法的正确性和两种运行模式的可行性。

五叉环形交叉口信号协调控制模型

对五叉环形交叉口的信号控制方法进行了研究,给出了基于环道容量约束的信号控制参数优化的模型,模型着重考虑了两个因素:环道容量约束,进口道灯、环道灯相互之间的绿信号协调、红信号协调。利用本文提出的控制模型设计了一个实例的信号控制方案,并通过V ISS IM仿真评价了该信号控制方案,验证了本文提出的控制方法的有效性。

双永磁同步电机五桥臂变换器模型预测控制

基于五桥臂逆变器供电的两台三相永磁同步电机系统,提出了一种基于模型预测方式的控制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析了五桥臂双电机控制数学模型;利用所建立的数学模型,本文提出的模型预测控制策略能够筛选出合适的空间电压矢量,在保证两电机速度独立控制的同时,缩短系统动态调节时间。仿真和实验结果验证了该控制策略的可行性和有效性。

五桥臂逆变器驱动的双永磁同步电机系统占空比优化调制策略

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,提出一种适合该系统的占空比优化调制策略。在空间矢量脉宽调制的基础上,分析逆变器驱动信号占空比的取值范围;为满足不同情况下公共桥臂的控制要求,分别对5个桥臂的占空比进行合理优化。该策略在两电机解耦控制的同时,有效减少了两电机受零电压矢量控制的时间,扩展了系统的调速范围,从而能提高直流母线电压的利用率。仿真和实验结果验证了该调制策略的可行性和有效性。

基于有限状态机的五桥臂逆变器改进调制策略

针对五桥臂逆变器输出存在的反向电压脉冲问题,本文提出了一种基于有限状态机(finite state machine,FSM)的五桥臂逆变器改进调制策略。首先,深入分析了反向电压脉冲的产生机理以及给电机调速系统运行带来的危害。在上述分析的基础上,依据电压源逆变器空间矢量脉宽调制理论,通过对电压空间矢量脉宽分布进行优化调整,实现了改进的五桥臂逆变器调制策略,从机理上抑制了反向电压脉冲的产生。本文将提出的改进调制策略与原有的空间矢量脉宽调制策略进行了实验比较,实验结果表明该调制策略不仅实现了对两台电机的独立控制,而且有效的改善了五桥臂逆变器的输出电压质量,特别是使开关频率附近的电压高次谐波分量减小到原有的1/4。

基于IMC5桥臂逆变器双电机矢量控制研究

提出了一种基于间接矩阵变换器(IMC)5桥臂逆变器的双电机矢量控制方法,该方法将IMC 5桥臂逆变器的电压矢量脉宽调制(SVPWM)策略与异步电机的矢量控制相结合,实现了2台异步电机的独立控制和较好的动静态性能。相比于传统IMC双电机传动系统,该系统的开关器件数目进一步减少,从而降低了系统成本,提高了系统的效率。另外,该系统也可以作为传统IMC双电机传动系统一个桥臂故障情况下的容错运行模式。仿真结果验证了所提系统的有效性和可行性。

五相逆变器双电机驱动系统直接转矩控制

该文针对五相逆变器双电机驱动系统提出了一种直接转矩控制方法。首先通过传统的直接转矩控制得到两台永磁同步电机的6个相开关状态,其中4个相开关状态直接施加到4个独立桥臂,然后通过权重函数确定公共桥臂的开关状态。该文还分析了电机性能的畸变情况。实验结果验证了五相逆变器双电机驱动系统直接转矩控制的可行性及有效性。

提高五桥臂逆变器电压利用率的调制策略

五桥臂逆变器可驱动两台电机,不仅可以降低系统硬件成本也可以作为双电机调速系统的容错运行模式。但采用传统调制策略的五桥臂逆变器电压利用率较低,使其推广应用受到了一定限制。为了解决这一问题,本文提出了一种新颖的PWM调制策略,对电压空间矢量脉宽分布进行了优化调整。仿真和实验结果表明该调制策略不仅实现了对两台电机的独立控制而且有效提高了五桥臂逆变器的电压利用率。

五路环形交叉口瓶颈控制方法

针对实行"环道二次控制"五路环形交叉口在交通高峰时期某环道濒临排队回溢至上游环道,而同一相位的其他环道时空资源有相应浪费的现象,提出了五路环形交叉口瓶颈控制策略。在采用"搭接相位"的3相位控制基础上,进行瓶颈环道和瓶颈进口道的判断,当满足瓶颈环道控制触发条件时,进行瓶颈环道控制;当各个环道排队饱和系数均接近最大限值时,进行进口道瓶颈控制,同时协调控制瓶颈环道和瓶颈进口道。建立了高峰时期五路环形交叉口的信号配时参数优化模型。以上海市五角场五路环交为例进行了验证。结果表明,使用该控制方法后交叉口的通行能力增大了28%,车均延误减小了8.8%,平均停车次数减少了5.7%。

五桥臂逆变器驱动双三相永磁同步电机系统双零序电压注入PWM策略

目前,针对五桥臂逆变器驱动两台三相电机系统PWM策略的研究多是基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)进行分析,然而实际上基于载波脉宽调制(carrier-based pulse width modulation,CBPWM)分析更为直接有效。该文构建了一种基于CBPWM的五桥臂逆变器驱动双三相电机系统双零序注入PWM策略,包括均值连续PWM和3种不连续PWM方式,并对其直流母线电压利用率进行了分析,实验结果验证了控制策略的有效性和可行性。该文提出的PWM策略对五桥臂逆变器驱动两台独立三相电机系统同样有效。

基于FCS-MPC的五桥臂UPQC电能质量补偿策略研究

针对容错模式下的统一电能质量调节器(Unified Power Quality Conditioner,UPQC),提出了一种五桥臂形式的新型拓扑结构,实现故障下的电能质量扰动综合补偿。在此基础上,对串联变流器和并联变流器进行统一建模,提出了一种基于有限集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)的五桥臂UPQC控制策略。相比传统线性控制策略,所提算法构建了统一的预测模型以及整合优化的价值函数,实现串联变流器与并联变流器的协同控制,提高了两侧变流器的补偿精度、暂态性能以及响应速度,有效降低了控制算法的复杂度和参数调节难度,并具有较高的参数鲁棒性。仿真结果验证了所提算法的可行性和有效性。

五路环形交叉口交通量观测及计算方法研究

由于5路环形交叉口无法通过观测直接求出各个转向的车流量.文中以5路环形交叉口为研究对象,比较了线性方程组法和双约束重力模型法在5路环形交叉口交通流量及计算中的应用,分析了2种方法的应用特点和适用性.经过实证分析得到,5路环形交叉口在调查数据存在误差的情况下,双约束重力模型法具有更好的适用性,计算量较小,计算结果精度较高.

五连杆足式机器人腿部机构多目标优化算法

为了减小腿部转动惯量,提高承载能力,提出了一种电驱式2自由度平面五杆机构的腿部结构。然而杆件尺寸会对机器人性能产生影响,为了得到最优五杆尺寸参数,对腿部运动学和动力学进行分析,建立关节电机峰值力矩、峰值角速度、单个步态周期内总能耗与五杆尺寸参数间的函数关系,构建面向机器人五杆尺寸参数设计的多目标优化模型,采用层次分析法确定各目标决策属性权重,将多目标优化问题转换为单目标优化问题,利用遗传算法得到机器人总体性能最优解。在ADAMS中建立优化前后的机器人腿部模型,进行行走仿真试验,并与理论计算结果进行对比,再根据优化结果进行电机选型,使机器人自重减少7.8%,有利于负载能力和续航能力的提高,从而验证了本文所提算法的正确性和有效性。

一种基于零矢量调节的五桥臂逆变器调制方法

针对五桥臂逆变器传统调制方法存在的电压利用率低、有大量电压反向脉冲、开关损耗大等问题,提出一种基于零矢量调节的调制方法,该方法借鉴空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,通过调节整合两逆变器的零矢量分布,统合考虑公共桥臂脉宽需求,使其同时满足两台交流电机的需求。仿真和实验结果表明,该方法能实现两台交流电机在不同转速下的独立控制,且与传统调制方法相比,逆变器的电压利用率可提高一倍,电压反向脉冲和一个采样周期内开关动作次数均显著减少,从而验证了所提方法的有效性。

五桥臂逆变器双永磁电机三矢量预测控制

在五桥臂逆变器双永磁电机系统中,传统预测控制策略是一个控制周期内每台电机上等效于只作用一个幅值、方向均固定的矢量,矢量调节范围有限,系统运行时电流波动较大。为减小双电机系统中电机电流波动,采用一种三矢量预测控制策略,该策略在每个控制周期内作用两个有效矢量和一个零矢量。首先依据两个有效矢量所对应公共桥臂的开关状态将其分组,然后通过两台电机各自独立的价值函数筛选出每组中最优的矢量组合,最后比较不同组的矢量组合,从中进一步选择系统最优矢量组合,并按规则合成五桥臂电压矢量作用于双电机系统。对矢量进行分组后,该策略每个控制周期只需要计算30次价值函数,有效减小了多矢量预测控制的计算次数。实验结果表明,与传统预测控制策略相比,该策略在保持动态响应快等优点的同时,有效减小了电流波动,并具备一定的抗参数扰动性,提高了系统的稳态性能。

五桥臂电压源逆变器两永磁同步电机驱动的研究

以五桥臂电压源逆变器驱动两台三相永磁同步电机控制系统为研究对象,采用半周期调制策略实现两电机速度的独立控制。结合两电机的d、q轴数学模型,分别设计两电机的无差拍电流控制器。相比传统的PI控制器,无差拍控制器能将下一拍的输出值直接给定为控制量的参考值,从而缩短了系统动态过程的调节时间。仿真和实验结果验证了无差拍控制器的快速性和有效性。

一种新型的磁悬浮轴承五相六桥臂开关功率放大器控制策略

针对磁悬浮轴承系统电流型五相六桥臂开关功率放大器控制算法复杂以及各路输出电流存在耦合的问题,提出一种新型的五相六桥臂开关功率放大器的解耦控制策略。该方法固定公共桥臂占空比为0.5,以单周期控制的方式,同时控制每路负载线圈电流的周期变量平均值等于给定电流周期变量平均值,实现电流的独立输出与解耦控制。推导了该控制方法的数学模型,并制作了试验样机,仿真和实验结果均表明,基于该控制方法下的五相六桥臂开关功率放大器实现了各相的独立控制,并具有控制简单、运算量小、响应速度快、控制精度高和通用性强的优点。