永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器的研究

提出了一种新型永磁驱动重构型车载充电机三相DC/DC变流器集成系统。该集成系统将永磁驱动的电机绕组和DC/AC逆变器重构成车载充电机实现电动汽车驱动-充电的集成,具有空间利用率高、充电快速和可靠性高等特点。分析了集成系统的结构和工作原理,推导了充电系统的三相DC/DC变换器数学模型。在此基础上,利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了驱动-充电集成系统仿真模型,对同步脉宽调制(PWM)控制和交错PWM控制策略进行仿真研究,分析对比了交流侧电压电流、直流侧电机绕组电感电流和直流侧电压波形。仿真结果表明,与交错PWM控制策略相比,同步PWM控制策略下该新型结构充电系统具有更好的运行性能。     

蓄电池电机车充电驱动一体化控制电路的探讨*

为了实现蓄电池电机车充电与驱动车载一体化,提出了一种由双向DC/DC变换器、三相逆变/整流桥、永磁同步电机组成的蓄电池电机车充电驱动一体化控制电路结构。通过在三相逆变器和电网、电机之间加入三相逻辑控制开关,实现了电机车充电和驱动的简便与可靠的模式切换,不仅减化了系统电路的整体结构,而且避免了将驱动电机绕组接入充电电路引起的转子振动和噪声。通过试验验证了所提一体化电路结构具有很好的可行性和应用前景。     

电动汽车充电与驱动集成化拓扑

针对功率等级较高的电动汽车提出一种充电与驱动集成化拓扑。通过共用相同的电力电子器件将充电系统和电机驱动系统相集成。该集成拓扑结构中充电系统采用一种基于磁组合变压器的三相输入组合式全桥变换器。充电系统中的三个单相桥式变换器可以重构成双逆变器。将双逆变器和阻抗源网络相结合驱动开放式绕组感应电机。充电模式和驱动模式通过相应的切换开关实现。在实际工程应用中,集成拓扑连接导线较长,寄生参数对电路的性能影响就会较大,因此采用了一种缓冲电路。所提集成化拓扑具有功率因数高、电气隔离、单级升/降压、可靠性高以及自容错能力等优点。仿真和实验结果验证了该集成化拓扑结构的可行性。     

电动汽车驱动一体化系统牵引模式下逆变器的开路容错控制策略

提出了一种电动汽车驱动与充电一体化系统的拓扑结构,该一体化拓扑在牵引模式下等效于一个双向DC/DC变换器和三相3H桥逆变器,PMSM开绕组。为提高电机驱动系统的高可靠性,在分析开绕组PMSM数学模型的基础上,从具有故障容错功能的控制策略方面入手针对三相3H桥逆变器进行了研究,分析了三相3H桥逆变器的故障类型,并针对故障相开路的两相2H桥逆变器提出了一种两相滞环PWM调制策略。实验结果表明,驱动与充电一体化系统在牵引模式下,如果三相3H桥逆变器发生故障,通过逆变器的拓扑重构,能够实现PMSM系统的良好运行性能。     

电动汽车用开关磁阻电机集成功率变换器设计

电动汽车用开关磁阻电机控制系统包含电机驱动和电池充电电路,降低了系统集成度和功率密度。以开关磁阻电机不对称半桥式功率变换器为基础,设计了一种用于电动汽车的集成功率变换器,增加了前端电路,通过控制前端电路可以实现电机驱动和电池充电两种工作模式。在电机驱动模式下利用电容器的充放电功能提高了系统的能量比,给出了电容器的容量估算方法,对比了不同容量对系统性能的影响。在电池充电模式下利用电机绕组作为充电电感,对原有功率器件复用,实现了具有功率因数校正（PFC）的功能充电方式,有效地改善了交流信号,分析了电机绕组作为充电电感的限定条件,实现了恒流充电和恒压充电过程,最后通过Matlab/Simulink仿真验证了方案的有效性。     

适用于无轴承开关磁阻电机的新型升压功率变换器

针对无轴承开关磁阻电机在换相时励磁电流建立速度过慢,本文提出了一种结构简单的升压型功率变换器,电机在换相时,通过利用绕组退磁能量来为后一相绕组迅速建立励磁电流,在保证电机稳定悬浮的基础上实现电机换相时的低转矩脉动运行。分析了该功率变换器的拓扑结构以及工作状态,在此基础上,构建了基于该新型升压功率变换器的12/8极双绕组宽转子齿无轴承开关磁阻电机驱动系统,通过Matlab/Simulink系统仿真和实验平台,验证了该功率变换器的可行性和有效性。     

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要。本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型。在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感。该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性。最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律。     

基于变网络等效磁路法的双凸极电机电感参数变化规律的分析

双凸极电机是一种新型的电机,它的电感参数对分析它的基本理论和运行特性至关重要.本文对三相电励磁的双凸极电机建立变网络等效磁路模型.在考虑励磁磁场和电枢磁场相互作用以及磁路饱和的基础上,利用该方法可以计算在任意转子位置、任意电枢电流、任意励磁电流下任一绕组自感和绕组之间互感.该计算结果和电磁场有限元分析结果进行比较,验证了该方法的正确性.最后,得到了不同情况下该电机电感参数变化的一般规律.     

通信用高频开关整流模块控制研究

针对直流供电系统用高频开关整流模块,前级采用三相桥式整流器,后级采用改进型零电压开关(ZVS)全桥DC/DC变换器。其中前级整流模块电流内环采用引入电压前馈的多重准比例谐振(QPR)并联控制策略,后级改进型ZVS全桥DC/DC变换器采用恒压移相控制。在分析前后级工作机理的基础上,给出了详细的理论分析与参数设计方案。实验结果表明,采用该控制策略网侧电流谐波含量小,后级变换器实现了ZVS且变压器初级输出电流波形质量良好。     

三端口DC/DC变换器预测电流移相控制

针对微电网储能系统中三端口DC/DC变换器,研究了基于半开关周期采样和全开关周期采样的预测电流移相控制。分析了变换器的工作状态和开关模态,采用Y-△等效变换得到电感电流斜率,在每个开关周期驱动信号的中点时刻采样电感电流,计算不同阶段变换器的电感电流增量。基于电流采样值和电流参考值预测变换器下一个开关周期上升沿和下降沿移相比,更新该移相比使电感电流达到参考值。然后分析了两种采样模式下电感电流中直流分量消除机理,并给出三端口DC/DC变换器闭环控制策略。仿真结果验证了该控制方法的有效性,较好地解决了三端口DC/DC变换器直流偏置问题,提高了系统的动态响应和鲁棒性能。     

光伏-蓄电池联合供电水泵系统用集成式单管DC/DC变换器

提出了一种用于光伏-蓄电池联合供电水泵系统的Buck+开关电感Buck-Boost集成式单管DC/DC变换器,分析了该变换器在不同工作模式下的输出电压调节能力;探讨了前级电路采用脉冲频率调制(pulse-frequency-modulation,PFM)控制且工作在恒压充电模式下时太阳能电池的稳定工作区;提出了基于PFM控制的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)和蓄电池恒压充电双模式自由切换控制策略;给出了电感参数设计准则,以确保系统在整个光照、温度和负载变化范围内均正常工作;最后通过24 W样机进行了实验验证。研究结果表明,该集成式变换器具有结构简单、输出电压调节范围宽、效率和可靠性高等优点。     

小母线电容电动汽车集成充电系统控制研究

研究了一种电动汽车电机驱动与车载充电集成系统的充电控制策略.该集成系统通过共用电机驱动和车载充电的功率变换电路,并将电机绕组用作充电电感,可减小电动汽车功率变换电路的空间占用和成本.此外,该集成系统直流母线采用小容值薄膜电容取代传统大电解电容,不仅可进一步减小系统体积,还可提高系统可靠性.该系统在充电状态下,电网侧变换器工作于二极管整流模式,母线呈现直流半波脉动电压.针对该工作特点,研究了基于Boost电路工作原理的电池侧双有源隔离型直流变换器正弦功率充电控制策略,在直流半波脉动母线电压条件下实现了电池有效充电,同时保证了电网电流具有良好的谐波性能和功率因数性能.最后通过实验样机对该控制策略的有效性进行了验证.     

The Unified State Equations of the Hybrid Stepper Motor Drive System

】　将混合式步进电机当作隐极同步电机,建立步进电机驱动系统(包括电机、功放电路、Buck 变换器)的统一状态方程,讨论了状态方程的求解问题。对稳态运行时驱动器输出电压、电感电流、电机绕组电流等作了仿真计算,并经实验校核证明了整个系统数学模型、仿真计算方法的准确性。同时用求解状态方程的方法计算了驱动系统的电磁谐振频率。     

交错并联BDC中耦合电感的优化设计

以三通道Buck+Boost交错并联磁集成双向DC/DC变换器(BDC)为例,分析了三相电感全部进行反向耦合且占空比在0～1的范围内变化时,变换器在Buck模式下的工作模态及其等效电感,进而推导出稳态电流纹波、暂态电流响应速度与占空比和电感耦合系数之间的关系.最后,得出耦合电感的优化设计方法.通过实验和仿真验证了电感优化设计理论的正确性.     

基于全桥变换器的电励磁双凸极电机中点电位的研究

基于全桥变换器的电励磁双凸极电机，由于电机非线性电感特性，使其三相中点电位随转子位置而变化，将对电机系统性能产生不良影响。该文针对一台6/4极电励磁双凸极电机系统，研究了中点电位的变化规律，分析了中点电位变化引起相电流畸变的原因，并进行试验验证。研究和试验结果表明：电励磁双凸极电机中点电位的变化将导致电流换相过程中出现反向电流缺口，产生负转矩，削弱电机出力，并使输出转矩脉动扩大。文中最后给出了从电机设计与电流控制方法两个方面抑制中点电位影响的方法。     

超级电容储能式有轨电车充电装置研究

城轨交通直流(DC)牵引供电系统中,DC 750 V供电网通过常规降压变换器无法满足储能式有轨电车车载超级电容充电要求的电压范围(DC 500～900 V),提出一种前级DC/DC变换器升压、后级DC/DC变换器降压的两级电路拓扑,采用后级变换器功率前馈至前级变换器的控制方法,来实现两级变换器之间直流母线电压的稳定,从而得到满足超级电容充电要求的电压范围。仿真和实验结果验证了该系统的正确性和有效性。     

双有源桥变换器电感电流的全局最优控制建模

为改善双有源桥(DAB) DC/DC变换器的工作性能,减小功率损耗,对电感电流的优化策略进行研究.通过分析双重移相(DPS)控制的DAB DC/DC变换器在全局条件下的各种工作模式,并建立了其数学模型.据此,使用拉格朗日乘数法求解各模式下实现最优电感电流的移相比组合,同时推导出由电压转换比和给定传输功率确定变换器运行模式的规则,以此提出一种使电感电流实现全局最优的控制模型.最后,基于Matlab/Simulink的仿真平台及TC212控制器搭建的实验平台进行验证,结果证明该控制模型可在全局范围内有效降低变换器的电感电流.     

两并联双向DC/DC变换器的滑模变结构控制

针对电动汽车驱动与充电一体化系统,设计了一种两相并联交互式双向DC/DC变换器,降低了电感设计难度,减小了重量与体积,提高了系统的可靠性。分析了该变换器工作原理,提出一种基于比例积分(PI)控制器的恒频滑模变结构双闭环控制策略,实现了自动跟踪参考电压值、单元半桥电路电感电流间均流的目的,给出了该变换器的变结构模型,运用等效控制原理分析滑模变结构控制(SMC)的存在和稳定条件,采用基于给定三角波(RTW)环路的SMC方式使变换器在定开关频率下运行。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

单级三相谐波电流注入可升降压AC/DC变换器

为适应电动车充电电压宽范围变化需求,本文针对传统充电桩前级整流器拓扑开展研究,提出一种新式单级三相AC/DC变换器。该变换器集成了三相桥式不控整流电路与Cuk模块,为降低输入侧电流谐波分量,选用双向开关管构建谐波电流回馈通路,整体构造成单级式拓扑结构。文章阐述了变换器的电路结构及工作模态,通过建立变换器的等效模型推导出电压增益。变换器通过简单的控制逻辑即可实现正弦输入电流并拥有高功率因数。最后通过搭建变换器数字控制实验平台验证了所提变换器的可行性。     

新型电励磁双凸极电机发电系统建模研究

电励磁双凸极电机(wound-excited doubly salient machine,WEDSM)的精确建模是对其进行各项研究的基础,传统的WEDSM建模方法通过构造各相电枢绕组的电感或磁链模型以搭建WEDSM的总体模型,该方法虽计及电枢反应但忽略了励磁磁场的影响,所以不适用于WEDSM发电系统。该文首先研究一种新型的电枢绕组自感Lp和电枢绕组与励磁绕组间互感Lpf的非线性建模方法,该方法通过分析WEDSM自身的电感特性以及励磁磁场与电枢反应对电感的影响,拟合出同时计及励磁电流和电枢电流的影响系数,以建立Lp和Lpf的模型。同时本文基于励磁自感Lf的幅值在定转子对齐位置处只与励磁电流及该定子齿上的电枢电流有关的特性提出一种励磁绕组自感的精确非线性建模方法。在此基础上,该文建立发电系统模型,有限元仿真结果以及实验波形验证了模型的精确性。