电动汽车驱动电机高频边带噪声客观评价研究

针对声压级不能完全反映人耳对声音感受的问题,文章选择多种工况对电动汽车驱动电机高频边带噪声进行客观心理学参量评价。首先,进行驱动电机噪声数据采集实验并建立样本库。其次,计算样本的客观心理学参量并运用主成分分析法进行贡献量分析,并将客观心理学参量的六个维度降低至两个维度。最后,研究多种工况下两种客观心理学参量的变化规律,尤其对随机载波频率脉宽调制(Random Carrier Frequency Pulse Width Modulation,RCFPWM)策略下电机高频边带噪声进行客观评价对比分析。结果表明,主成分分析法(Principal Component Analysis,PCA)实现了多维客观心理学参量的降维,高频边带噪声中客观心理参量的主要贡献量为尖锐度和响度;不同工况条件对尖锐度和响度存在不同程度的影响,尤其是受转速变化影响较为明显;RCFPWM在降低高频边带噪声声压级的同时实现了对尖锐度幅值的抑制。文章所研究的内容不仅能够简化电机高频边带噪声客观评价流程,而且可以为电驱动总成声品质优化设计提供实验依据。

面向高压电机驱动的模块化多电平变流器低频控制研究

为了解决模块化多电平变换器(MMC)在低频工况下的子模块电压波动大的问题,提出了一种基于类两电平调制的低频控制方法,大大降低了低频运行下的子模块直流电压纹波。首先在桥臂能量波动基础上分析了MMC子模块电压波动机理,然后引入中频自由控制变量来进行补偿控制,推导了注入的中频电压和电流大小的公式,并详细介绍了控制方法的具体实现方式,最终通过对比实验验证了该方法的可行性和有效性。

基于转子位置自检测复合方法的永磁同步电机无传感器运行研究

基于对高频信号注入法和模型参考自适应法转子位置自检测原理和特性的讨论,提出了一种包含零速在内的全速度范围内均能实现转子位置/速度准确检测和控制的复合方法。分析了从旋转高频电压信号注入法过渡到模型参考自适应法的切换原则,给出了速度切换区内转子位置、速度和加权系数的估算方法,并对1台内插式永磁同步电机2种方法的切换过程进行了实验研究,成功地实现了无传感器矢量控制的起动与运行。实验研究表明,这种转子空间位置复合检测方法既能在低速时准确地观测出转子的空间位置和速度。也能保证高速运行时较快的动态响应,适合于全速范围内电机的无传感器运行。

基于高频信号注入的永磁电机转子位置估计方法中的电压输入

运用高频信号注入法估计永磁同步电机转子位置要求给电机同时施加基本电压和高频电压.本文讨论了通过采用PWM调节的逆变器同时注入这两种电压的可行性,并进行了仿真研究.结果表明,只要选择合适的调制信号和载波比就能够实现电压的叠加输入.同时,对逆变器的非线性行为所带来的影响也作了深入的探讨,证明其仅在电流流过零处对输出结果产生影响.根据这一特点,提出了相对比较简单的补偿措施,仿真结果证明了这一措施的正确性.

低频率工况下模块化多电平变流器电容电压平衡控制策略

针对应用于高压变频的模块化多电平变流器(MMC)在低频率工况下会出现子模块电容电压波动较大的问题,该文对电容电压波动机理及其抑制控制方法进行了研究。首先,根据MMC的工作原理,设计载波移相调制方法;其次,从理论上分析子模块电容电压波动机理,并在此基础上提出一种适合于低频率工况的电压平衡控制策略;最后,通过仿真验证了控制策略的正确性与有效性。该控制策略可以降低各子模块开关频率,在低频率工况下对子模块电容电压波动有良好的抑制效果。

电动机用可控油膜轴承突发工况下冲击载荷研究

为解决高速调频电动机用油膜轴承在突发工况条件下的油膜振荡和油膜涡动问题,分析了可控径向动压油膜轴承的工作原理,建立了油膜轴承-弹性转子系统的力学模型,研究了控制相位和增益改变对系统突发工况下冲击载荷造成的影响。结果表明:在突发工况下,该可控油膜轴承能够显著减小系统的油膜振荡和涡动。

无刷电动舵机功率驱动电路发热特性分析

针对小型大功率无刷电动舵机由于大电流、高功率密度引起的散热困难问题,开展其功率驱动电路发热特性研究。根据所使用的H-PWM-L-ON型半桥调制模式,分析了IGBT三相桥式功率逆变电路的功率损耗,基于RC热网络模型方法建立了该电路的热传导模型,并使用英飞凌FS50R06W1E3型功率模块开展了功率驱动电路发热特性仿真分析和实验验证。结果表明,所给出的功率驱动电路功率损耗分析结果合理可信,通过该热传导模型可有效计算功率器件工作温度。在无刷电动舵机设计过程中,可使用此方法进行功率器件工作温度计算,在确保低于最高工作结温的情况下提高可用输出功率。

基于高频信号注入的无传感器新型DTC系统

针对传统的直接转矩控制方法中存在的转矩脉动大、开关频率不恒定等问题,在分析永磁同步电机定子磁链坐标系中电压和磁链方程的基础上,提出了一种新型的基于空间电压矢量调制的直接转矩控制方法,并采用注入高频信号的方法来估计电机的转速和位置。通过Matlab仿真软件建立了该控制方法的仿真模型。仿真结果表明,该控制方法能有效地减小电机的磁链和转矩脉动,高频信号注入法可以准确估计出电机的转速和位置,系统具有良好的动态和静态性能。

GTR-PAM型三相中频逆变电源的研制

轴承内外套抛光是轴承生产过程中一道重要的工艺。轴承套抛光机由中频超高速异步电动机驱动,迄今中频异步电动机使用的三相中频电源一直由中频发电机组提供,但这种发电机组占地面积大,噪声高,效率低,轴承制造厂为提高抛光质量和速度,迫切需要一种三相中频电源,来取代旋转变频机组。

MGP系统参与新能源电网调频的实验研究

新能源并网易受电网扰动的影响而发生脱网,同时会导致电网惯性和频率调节能力降低,给电力系统的稳定性带来了严峻的挑战。同步电机对(Motor-Generator Pair,MGP)系统是一种有效的解决方案。本文建立了MGP系统数学模型,分析新能源通过MGP并网的功率传输特性和变流器控制原理。在此基础上,研究了MGP系统参与新能源电网调频的作用机理,并在容量为5kW的MGP实验平台进行了实验验证。实验结果表明,MGP系统在电网频率变化时可以向电力系统提供有效的有功功率支撑,有利于提高电网的稳定性。

混合式步进电机无位置传感器的转子位置检测

借鉴永磁凸极同步电机无位置传感器控制原理,通过卡尔曼滤波理论和脉动高频电压信号注入法,在低速及零速下检测跟踪混合式步进电机转子位置。基于冲量等效原理和SPWM调制技术,实现步进电机驱动电压和高频电压的同时注入。

PWM频率对高速无刷直流电动机转矩脉动影响分析

针对1.2 kW高速无刷直流电动机(BLDCM)在低频脉宽调制(PWM)控制下转矩脉动较大的问题,分析了在新型PWM_ON_PWM调制方式下,高速BLDCM导通区和换相区的转矩与PWM频率的关系。借助Maxwell及Simplorer软件,搭建了单电流闭环高速BLDCM联合控制仿真模型,研究了在10 000 r/min下不同PWM频率对电动机电流、转矩波形的影响,并进行了驱动实验。仿真和实验表明:PWM频率的提高可减小电流脉动,提高电流品质,可有效抑制电动机的转矩脉动,且其抑制效果会在达到某一频率段后趋于稳定。

PMSM控制系统中的开关频率优化与控制研究

提出一种用于永磁同步电机(PMSM)控制系统的基于电压空间矢量脉宽调制的(SVPWM)的开关频率优化方法,即在高速时按照开关器件选择调制频率,在低速时进一步提高调制频率,以充分利用开关器件的开关频率,从而获得更好的低速性能。分析了开关频率选择的约束条件,给出了样机实验的构建和实验过程。实验结果验证了该方法的可行性和有效性。

基于快速趋近率SMC的PMSM无速度传感器矢量控制研究

扩展卡尔曼滤波器(EKF)和脉振高频电压注入法在永磁同步电动机(PMSM)的无速度传感器矢量控制系统中有良好的估计效果,但是传统PI速度环在无速度传感器矢量控制系统中动态性能不佳。针对此情况,应用快速趋近率滑摸控制(SMC),并通过遗传算法确定其参数,在PMSM无速度传感器矢量控制系统中验证其估计效果,并且和传统PI以及指数趋近率SMC进行比较仿真。仿真结果表明,SMC具有更好的动态性能,且新型趋近率SMC速度环系统超调更小,动态性能更好。

混合型逆变器的空间矢量调制策略优化

高速永磁同步电机驱动系统具有电磁时间常数小、高速区载波比低的特征,加剧了电流纹波,影响系统效率、振动噪声和电磁干扰。为降低高速永磁同步电机的电流纹波,基于SiC-MOSFET/Si-IGBT混合型逆变器设计了一种改进型低损耗空间矢量调制算法。首先,通过调整零电压矢量的生成方式和各功率器件的开关动作时序,将大部分开关动作转移至低损耗的SiC-MOSFET中,并为高损耗的Si-IGBT提供零电压开关条件,降低了逆变器损耗,提高了驱动系统的效率和可用开关频率,逆变器开关频率的提高有效降低了电机电流纹波。其次,对该算法作用时的电流纹波特性进行深入分析,在此基础上提出一种变开关频率模式的最优交轴电流纹波峰值调制算法以优化交轴电流纹波性能。然后,根据预测的交轴电流纹波峰值实时调整载波频率,通过削峰填谷的方式对交轴电流纹波进行平均,在不增加开关损耗的条件下,分散开关能量、降低转矩脉动、改善振动噪声和电磁兼容性能。所提方案的优势在于:较于传统型逆变器,逆变器开关损耗降低、效率提高,可进一步提升开关频率以改善电流纹波;较于传统空间矢量调制算法,改进了电压矢量的生成方式,并利用载波频率这一新增自由度分散能量,降低了交轴电流纹波。最后,通过仿真与实验对所提出算法的有效性进行了验证。