IF-ZVVCD与SMO的PMSM无位置传感器全速域复合控制

针对永磁同步电机(PMSM)全速域无位置传感器控制中,零低速阶段的高频注入法会引起转矩脉动、噪声等问题,提出一种IF控制结合零电压矢量电流微分法(ZVVCD)实现电机零低速运行,并与改进滑模观测器法复合达到全速域无位置传感器控制目标。在零低速阶段,IF控制法启动电机并在低速切换为ZVVCD,减小转速波动,提高控制精度;在中高速阶段,利用连续光滑的Sigmoid函数及扩展卡尔曼滤波器改进滑模观测器,减少系统抖振,提高转速稳定性;在转速过渡阶段,设计斜率可调的加权切换函数实现零低速与中高速控制方法的平滑切换。实验结果表明:所提复合控制策略能够实现PMSM全速域无位置传感器控制,消除转矩脉动,转子转速与位置信息辨识准确,系统动态响应快、稳态性能好。

Research on Parallel Interleaved Inverters with Discontinuous Space-Vector Modulation

Parallel converter can significantly increase the capacity of the converter and improve the power quality of AC side, but the circulation which can lead to high switching loss and even damage the devices will easily exist in the direct parallel converters. In this paper, the average model of parallel interleaved inverters system to analyze the circulation current is shown, and the cross current is relevant to DC-bus voltage and the overlap time of zero vectors in the switching period. Based on this observation, a discontinuous space vector modulation without using zero vectors (000) is eliminate and suppress the zero-sequence current to entire system. Finally, the effectiveness of modulation strategy is verified by the simulations in this paper.

维也纳拓扑在断续空间矢量调制下开关序列切换优化

维也纳拓扑的可用空间矢量受电流影响的特性,使得断续空间矢量调制开关序列切换时的衔接问题变得严重。为了探明衔接问题的机理并降低其影响,首先分析在电流不变向时开关序列切换的可能情况,推导计算了在电流变向时因为理想扇区和实际扇区间的滞后超前偏差导致的矢量合成误差,进而给出在切换前后选择特定开关序列的优化策略;然后对目前常见的断续矢量调制方案的衔接情况进行分析,并结合优化策略给出优化方案;最后,通过仿真和实验验证了优化方案可以实现平滑的开关序列衔接,且实现算法简单,具有一定的实用性。

基于多特征融合与优化支持向量机的小电流接地故障区段定位方法

针对配电网小电流接地系统单相接地故障频发及发生高阻接地时故障特征信号微弱等问题,提出一种基于多特征融合与优化支持向量机的小电流接地故障区段定位新方法。首先,结合单相接地故障时主谐振分量能量最大原理确定变分模态分解的最优分解层数,分解故障线路上各区段的零序电流得到平稳的本征模态分量;其次,挖掘暂态信息中能充分体现故障检测点差异性的5种特征量,即衰减直流分量衰减速度、暂态主频分量峰值与稳态工频分量幅值比、暂态主频分量与衰减直流分量能量比、相邻检测点故障零序电流波形差异系数、相邻检测点暂态主频分量极性比,构造多维度特征向量,输入到经改进鲸鱼算法优化的支持向量机分类模型中训练测试。仿真结果表明,本文定位模型能够准确判别故障区段。

直驱风电系统中并联逆变器的仿真建模与分析

直接驱动型风力发电系统需要全功率变流器,三相PWM变流器并联运行为首选方案。由于直接并联时产生的零序环流会造成环流损耗甚至功率器件损坏,所以必须加以抑制。为此,深入分析了PWM变流器直接并联时环流产生的机理及采用SVM算法进行调制时零矢量对于环流的影响,并在此基础上提出了基于变化零矢量的SVM环流控制方法;在Matlab/Simulink7.1中建立了3个逆变器模块直接并联的仿真模型并给出了各逆变器的控制框图,利用s函数完成了控制算法的实现。仿真表明:这种并联方案有利于模块化设计,所提的环流控制方法可行,各逆变器模块均流较好,且能够实现电网侧有功和无功功率的独立解耦控制。

双级矩阵变换器驱动异步电动机的特性分析

分析了双级矩阵变换器的拓朴结构特点;推导出双级矩阵变换器整流级的脉宽调制算法和逆变级的空间矢量调制策略,并阐述了零电流换流的原理。在MATLAB/SIMULINK平台上建立了双级矩阵变换器的仿真模型,并针对其驱动异步电动机起动、运行的开环系统进行仿真。仿真结果验证了所提出的控制策略的可行性和正确性,表明双级矩阵变换器输入电压和电流为正弦脉冲,且基本同相位;输出线电压为正弦脉冲宽度调制且基波分量为绝对主要成分,具有优良的输入和输出特性。

不连续空间PWM的无电网电压传感器的三相并网逆变器

为提高三相并网逆变器的可靠性和进一步降低三相并网逆变器的成本,采用了一种基于虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。根据三相并网逆变器在同步旋转坐标系下的数学模型,采用虚拟电网磁链矢量定向的矢量控制和d、q轴电流闭环控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。详细分析了连续空间PWM和不连续空间PWM之间的联系和区别。连续空间PWM和不连续空间PWM之间的本质区别在于零矢量的选择,选择不同的零矢量从而导致不同空间PWM。为了减少开关损耗,针对三相并网逆变器的特点,采用一种不连续空间PWM方式。仿真和实验结果看出:基于不连续空间PWM和虚拟电网磁链矢量定向的三相并网逆变器具有良好的动、静态性能,从而验证了该方案的可行性和正确性。

交流传动系统的混合型逆变器控制技术研究

混合型逆变器由大容量低开关频率和小容量高开关频率的两个逆变模块并联组成。本文以混合型逆变器驱动的三相感应电机调速系统为对象,建立了混合型逆变器在同步坐标系下的数学模型,并与电机矢量控制相结合,研究了混合型逆变器的电流跟踪控制策略。仿真和实验结果表明,从逆变器实现了对部分负载电流、主逆变器产生的谐波电流和逆变器间零序环流的有效跟踪控制,使得混合型逆变器的容量得到灵活配置,电机侧谐波电流含量大大降低,而且传动系统具有较好的动态控制性能。

风力发电系统中并网逆变器并联运行环流分析

并网逆变器直接并联运行时,可使系统体积减少、成本降低,但并网逆变器直接并联时会产生环流。为此,详细分析了并网逆变器直接并联运行时环流产生的机理,建立了并网逆变器并联运行时旋转坐标系下的状态平均模型。在该模型的基础上分析并网逆变器并联运行时的相互影响,以及并网逆变器采用空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法时零矢量对环流的影响。通过控制SVPWM算法中不同零矢量在每一个PWM周期的作用时间来抑制环流,对并网逆变器在不同情况下的并联运行进行了实验。实验结果表明:该控制策略能有效地抑制环流,从而验证了该控制策略的可行性和正确性。

共直流母线开绕组永磁同步电机的弱磁控制策略

弱磁控制技术能够有效拓宽永磁同步电机的最大运行速度,具有重要的研究意义。在共直流母线结构的开绕组永磁同步电机系统中,会不可避免地产生共模电流。若不对其进行有效地抑制,会在弱磁过程中造成转矩波动与电机温升等,严重影响了系统运行性能。通过对共模电流的产生机理进行分析,发现在电压调制环节中可以通过对零电压矢量的作用时间进行重新分配来抑制共模电流。基于以上分析,提出在共模电流抑制下基于零电压矢量作用时间重新分配的弱磁控制策略,该方法能有效地在共直流母线开绕组系统中抑制共模电流的同时,实现弱磁运行控制。在以TMS320F28335 DSP为控制芯片的1.5kW开绕组电机实验平台上验证了该弱磁控制策略的有效性。

直驱型变速恒频风力发电系统中零序环流的研究

对采用多相永磁同步发电机的大功率直驱型变速恒频风力发电系统进行研究,介绍了适合于大功率直驱型风力发电系统的结构。系统采用了多重化的AC-DC-AC变换器,以减少每只绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)上的电流和流入电网的谐波电流,但并联多重化变换器中存在的零序环流会增加功率半导体器件损耗。推导了零序环流的数学模型,分析零序环流的产生原因,提出一种基于零轴电流反馈控制的零序环流控制策略。该控制策略不需要改变电路拓扑,算法实现简单,易于模块化的设计,且适用于基于传统正弦脉宽调制的多重化变换器的控制。仿真和实验结果表明,该方法能够很好地控制零序环流,减少对系统的损害。

基于空间矢量脉宽调制的永磁同步电机死区效应分析与补偿

逆变器死区时间使逆变器输出谐波分量增加,电压和电流发生畸变,甚至导致电机在低速下的不稳定运行。为解决上述问题,提出一种基于扰动电压检测的死区效应补偿策略。通过判断输出电压矢量角度获取三相电流方向,从而确定补偿电压矢量。同时,为提高输出波形质量,结合一种零电流钳位效应消除方法,可以同时补偿死区引起的误差电压和消除零点电流钳位现象。仿真和试验结果表明该方法能明显改善电流波形畸变,具有很好的实用价值。

三相整流器并联运行环流抑制策略

整流器直接并联运行可以提高系统的可靠性和效率,减少成本,且易于模块化设计。但是整流器开关动作以及控制参数的不一致性会产生环流,导致整流器损耗增加,从而迫使整流器降低功率等级运行。控制环流是并联整流器设计的一个重要目标。本文以三相PWM整流器并联系统为例建立了环流的数学模型,针对环流问题,分析了影响环流大小的因素,验证了一个PWM周期内零矢量分布的改变不会影响控制目标,并通过控制空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法中零矢量在每个PWM周期中的作用时间对环流加以抑制。最后通过Matlab仿真对本文的控制策略进行了验证。

电流品质优化的容错型三相四开关逆变器载波调制算法

在深入分析四开关逆变器运行原理的基础上,提出一种基于载波调制的三相四开关逆变器简化算法,无需扇区选择、三角函数运算等复杂计算过程,只需对参考电压进行简单的四则运算,即可获得四扇区统一的调制波表达式。采用所提出的调制策略,可对逆变器中性点电压波动进行补偿,有效抑制了输出电流畸变。同时,对2种不同零矢量合成方案进行比较,以电流纹波有效值作为评估标准,推导出其在时域中的解析表达形式,最终确定输出电流性能更优良的调制方式。实验结果验证了所提出的调制算法的正确性和有效性。

共直流母线开绕组电机系统零序电流抑制技术综述

开绕组电机系统是将星形绕组中性点打开,两端各接一个逆变器的特殊级联供电方式。在只能提供单一直流电源时,2个逆变器共用同一个直流电源,称为共直流母线结构。由于其具有所需电源数目少、输出功率高、有效电压矢量多样,以及冗余性和容错性强的优点,在高电压、大功率、安全性要求高的场合下有广泛的应用前景。同时,由于该结构存在零序通路,零序电流会产生额外损耗和转矩脉动。因此,有效地抑制零序电流是该结构能够广泛使用的必要条件。通过总结共直流母线开绕组电机系统在国内外的研究和发展现状,介绍共直流母线开绕组电机系统的拓扑结构及其零序电流产生机理,并对零序电流抑制技术进行全面归纳总结。最后,讨论共直流母线开绕组电机系统零序电流抑制技术的发展趋势。

并联三相并网逆变器环流的控制

并网逆变器是直流电能与交流电能之间的接口,而逆变器的并联运行能够增大系统的容量。并联运行的逆变器可能会引起潜在的零序环流,环流的控制是并联运行逆变器设计中的一个重要目标。在并联逆变器平均模型的基础上建立零序环流的模型,采取变零矢量的控制策略以控制环流。M atlab平台上的仿真结果表明了此方法的有效性。

感应电机空间矢量PWM控制逆变器死区效应补偿

针对感应电机矢量控制系统,提出了一种可以同时补偿死区误差电压并消除零电流钳位现象的死区补偿方法。在分析影响死区效应的因素以及等效死区时间表达式的基础上,采用平均死区时间补偿法,在两相静止轴系中对等效死区时间产生的误差电压进行了补偿。为了提高电流极性检测的准确性,利用旋转轴系中的励磁电流和转矩电流分量经过坐标反变换,判断电流在两相静止轴系所处的扇区来决定需要施加的补偿电压。另外,为了改善输出电流波形的质量,将一种零电流钳位效应消除方法结合到上述补偿方法中。通过TMS320F2812DSP芯片实现补偿算法,并在11kW感应电机矢量控制系统中验证了死区补偿算法的有效性。

并联三相PWM变换器零序环流带宽扩展

三相PWM变换器并联系统运行时会产生环流。为解决并联系统环流问题,本文提出一种零序电流环带宽扩展策略。在分析并联模块环流模型的基础上,详细研究了变换器的参数差异和数字控制器的延时对零序电流环带宽的限制,利用电压零矢量前馈控制消除了变换器参数差异和运行状态不同对零序电流环带宽设计的限制,并结合单个载波周期内双次电流采样双次PWM更新方式(DSDU)有效增加了零序电流环的带宽。该方法不需要提高系统的开关频率,具有动态响应快和环流抑制效果好的优点,能够在并联模块滤波电感不同及给定电流不同的情况下,获得较好的环流控制效果。实验结果验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。

六边形磁链轨迹的无刷直流电机直接自控制

按照定子磁链运动轨迹的不同,直接转矩可分为2大流派,圆形轨迹称为直接转矩控制,六边形轨迹称为直接自控制。近来国外尝试将直接转矩控制应用到无刷直流电机上,但受关断相电压不确定的影响,定子磁链与给定磁链均呈现周期性变化,在一个周期内其幅值逐渐增大,计算复杂。为此,该文将基本直接自控制引入无刷直流电机,将定子磁链的3个投影与1个常数比较,以更简单的结构实现了无刷直流电机地高性能控制。仿真与实验证明:常见的无刷直流电机三三导通方式可以看作是直接自控制的特例,对应直接自控制在全速运行;转矩动态响应时间不超过1ms。

基于双级矩阵变频器的柔性分频输电系统中的变频换流技术

采用双级矩阵变频器作为倍频设备,改进柔性分频输电系统的变频换流站,将水轮发电机发出分频电力,经升压变压器和输电线路,送入双级矩阵变换器进行交-直-交变换,转变为工频电力,并入电网,或者给交流负载供电。通过分析交-直-交双级矩阵变频器的主电路拓扑结构、双空间矢量调制策略和零电流换流方法等变频换流技术,提出柔性分频输电系统新型变频换流站实现方案,充分利用双级矩阵变换器结构紧凑、能量双向传递、输出频率可控、输入功率因数可调的优点。在Matlab/Simulink环境下的模型仿真结果表明,该方案能明显提高输电系统的传输效率,充分抑制谐波分量以及有效降低系统无功功率,并通过修正逆变级调制系数,可保证在分频电力输入不对称时网侧输出平衡。