永磁同步电动机互馈对拖测试平台的研究

设计了一种伺服驱动器．永磁同步电动机（PMSM）互馈对拖测试平台,在简述矢量控制原理的基础上,建立了该测试平台机械轴模型,并采用Simulink对整个测试平台进行了仿真分析。在实际建立的伺服驱动器-PMSM互馈对拖测试平台上对伺服驱动器、PMSM进行了实际运行测试,试验结果表明该测试平台运行效率较高,优于其他现有测试平台。另外,给出了共用交流母线与共用直流母线的两种互馈对拖测试平台的损耗与效率分析,提出了能效比的概念,能够有效地表征测试平台的节能效果。     

高能效比互馈对拖测试平台的仿真研究

鉴于伺服驱动器、永磁同步电动机(PMSM)的性能需要长时间的运行验证,为此需要设计高效节能的伺服驱动器-电动机测试平台。本文设计了一种伺服驱动器-PMSM互馈对拖测试平台,在简述矢量控制原理基础上,建立了该测试平台机械轴模型,并采用Simulink对整个测试平台进行了仿真分析,结果表明该测试平台运行效率较高,优于其它现有测试平台。此外,对共用交流母线与共用直流母线的两种互馈对拖测试平台的损耗与效率进行了分析,提出了能效比的概念,能够有效地表征测试平台的节能效果。     

交流传动互馈平台控制策略研究

针对传统交流传动试验平台的不足,采用交流传动互馈平台测试异步电机控制性能.互馈平台采用矢量控制,并加入解耦控制和弱磁控制,实现负载电机的力矩控制,用于测试牵引电机在宽速度范围内的带载能力和各种工作状态性能.分析了互馈平台的矢量控制策略,并进行Matlab仿真验证和试验系统配置.仿真结果表明矢量控制策略具有较好的动、稳态性能,能量利用率高,具有显著的节能效果.     

一种基于直流微网技术的新型地铁能量回馈系统

针对地铁传统能馈系统中刹车回馈能量损失较大的问题,提出了一种新型地铁能量回馈系统及其控制与能量管理策略.首先,所提出的新型能馈系统相比传统方案,通过引入超级电容与UPS电池构建混合储能,实现了列车刹车回馈能量的全部吸收,减小了牵引网侧直流母线电压波动和牵引变电站的功率峰值要求,同时充分整合站内浮充UPS资源,降低储能设备成本.随后,分析了系统源荷储在理想状态下的功率分配,并基于直流母线电压信号的下垂控制,提出一种可实现电池SOC复位的改进下垂控制方案,有效控制了牵引直流母线电压并合理分配了功率.并通过对电池SOC的闭环控制,在保证UPS应急功能正常工作下,充分发挥了电池的功率平滑优势.仿真和实验验证了所提出新型地铁能馈系统的可行性与有效性.     

新型能量回馈式异步电机测试系统研究

提出了一种新型的能量回馈式异步电机性能测试系统结构,采用绕线式异步电动机作为陪测电机,与被测电机对拖的方式,对被测电机消耗的能量进行回馈利用,提高了测试系统的运行效率,达到很好的节能效果。介绍了系统的结构、原理和控制策略,并通过仿真对系统方案的可行性和节能效果进行了验证。     

永磁同步电机对拖试验电压降低问题研究

大型永磁同步电动机(PMSM)对拖做负载试验时,由于作为发电机运行的PMSM端电压随负载电流增加而降低,端电压低于负载回馈的电网侧电压导致无法继续加载的问题,本文提出永磁同步发电机输出端并联电容器的方法,以补偿因电机感性回路中滞后的无功电流导致的发电机端电压下降。根据发电机定子绕组电流计算直轴去磁电流Id,定量计算无功补偿的电容值,既可以满足PMSM加载的需求,也可以避免投入电容量过大导致发电机端电压过高对电机绝缘材料寿命的影响;建立了带电容补偿的PMSM对拖测试的仿真模型。仿真结果表明,电容补偿值计算正确,能有效升高发电机的端电压,实现PMSM的平稳加载。与其它加载方法相比,该方法工程造价低,并能够实际应用于PMSM的性能测试。     

四象限整流器互馈功率试验方法研究

简要介绍了四象限整流器功率试验的各种方法及特点,提出直流能量互馈方法。对互馈系统电气结构、实现原理和控制方法进行说明,并通过计算机仿真对采用该方法的四象限整流器互馈系统进行了实际工况的模拟。仿真结果表明互馈方法能够满足功率试验的要求,性能良好,仿真结果表明四象限整流器互馈试验方法是可行的。     

电机模拟器的设计、仿真与实现

针对永磁同步电机(PMSM)的功率模拟提出一种新方法,即基于双脉宽调制(PWM)变换器的能量回馈型电子负载结构,其输入PWM变换器按照PMSM的特性采用滞环电流控制,使该变换器对外接口特性,如电压、电流、转速等信息与实际电机一致,达到模拟真实PMSM的目的.输出PWM变换器采用幅相控制达到能量回馈电网的目的.在Matlab/Simulink平台下搭建仿真模型,并与Simulink库中自带的PMSM模型进行对比仿真,验证该模型的正确性,并基于智能功率模块(IPM)制作实验样机,基于C语言进行控制算法编程.     

车用电机硬件在环实时仿真与测试平台

车用内置式永磁电机功率密度高,参数非线性变化显著.针对此情况,本文在高速FPGA芯片上建立车用永磁电机的非线性模型,与真实控制器连接,构建了硬件在环半实物实时仿真与测试平台(HIL-bench).利用两台产品级车用永磁电机组成共直流母线互馈对拖平台(M/G-bench),与所构建的实时仿真测试平台进行对比.测试转速范围从恒转矩区到弱磁区,测试转矩从轻载到额定负载.对比结果表明,在高速指标方面,HIL-bench系统仿真步长已达到1μs;在逼近现实工况指标方面,两个平台的平均误差为4.15％.     

永磁同步电机再生能量回馈分析研究

永磁同步电机在减速制动或负载拖动运行过程中存在能量回馈,基于Matlab/Simulink搭建了永磁同步电机矢量控制对拖平台,模拟电动机在复杂工况下的运行;分析永磁同步电机的再生回馈过程中能量产生的机理,并将理论分析与仿真结果进行对比,得出永磁同步电机再生回馈能量的变化规律,为回馈能量吸收与利用提供依据。     

基于切换系统的储能节能系统双向DC-DC变换器建模与控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径.采用超级电容储能的节能系统,能够通过回收电机制动时的再生能量实现系统节能.本文通过分析超级电容储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造系统的Lyapunov函数,并以此推导出系统切换控制律.在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈再生电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能.     

基于直接电流控制的电机能量回馈器研究

普通变频调速电机一般采用二极管整流桥整流,再生制动时电机发出的电能不能回馈到电网.为节约能源,研制了一台基于直接电流控制的外挂式18 kW电机能量回馈器样机,给出其主电路拓扑结构及相应的控制方法.该电机能量回馈器可实现单位功率因数回馈能量,并且直流母线电压可控.实验结果表明这种基于直接电流控制的电机能量回馈器具有很好的动态性能和稳态性能.     

小电容变频器及感应电机回馈能量分析

针对大容量电解电容导致变频器体积大、成本高、故障多的缺点,提出一种开关控制小电容变频器实现方案。首先给出小电容变频器电路结构,小电容变频器直流母线并联一个绝缘栅双极型晶体管控制的小电容串联支路。然后分析变频器在不同开关状态下感应电机能量回馈特性,以及感应电机稳态运行时的回馈能量方程。接着总结电容参数计算及小电容变频器控制方法。最后建立仿真和实验系统验证上述结论。研究结果表明,变频器在短路零电压矢量作用下无能量回馈,感应电机磁场储能以电机损耗形式释放,转子转速快速下降;变频器在开路零电压矢量作用下,受直流母线电压抑制,感应电机回馈能量较小,转子转速下降较慢;在变频器直流母线电压允许波动100V情况下,所需电容容量小于传统变频器的1/10。实验结果验证了上述结论。     

节能型能量回馈式电动车用电机对拖试验系统

针对混合动力车用感应电机传统测试系统耗能大的特点,提出一种通过直流母线连接双变频器的节能型能量回馈式感应电机对拖实验系统,介绍了系统的构成,并从能耗比、功率因数及附加装置容量三方面对系统进行了分析与评价,最后通过试验证明了该试验系统的节能性和有效性.     

笼型异步电动机能量回馈制动控制

本文分析了变频器实现异步电动机回馈制动的原理,提出了一种新颖的能量回馈控制方法和能量加馈电路,该方法具有能量回馈效率高,控制简单且不易发生逆变失败等优点,有效地抑制电动机制动时直流侧泵升电压。实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

直流回馈型直流电子负载的设计与研究

针对机车电源测试时用模拟负载造成能量浪费的情况,设计了一种将测试能量回馈到电源直流输入侧的能量回馈型电子负载。该电子负载由升压斩波电路和移相全桥电路级联组成。前级升压斩波电路采用单电流环控制结构,单周期控制方式,通过控制输入电感电流模拟直流电源的输出特性;后级移相全桥电路采用输入电压外环、输出电流内环的双闭环控制结构,比例积分控制方式,通过高频逆变实现输入与输出的电气隔离,并将能量高效率的回馈给测试电源的直流输入侧,使测试能量被循环使用。通过8 k W实验平台的仿真与实验,验证了设计的可行性,结果表明电子负载能节约超过80%的测试电能。     

地铁能量回馈系统充电回路的优化方案

地铁能量回馈系统可以将地铁刹车的能量回馈到电网中,达到节能和稳定直流电压的目的。而充电回路的设计不仅关系到能馈装置的安全运行而且影响并网后对电网系统的冲击。分析了地铁能馈系统的工作原理,并给出交流充电和直流充电2种设计方案和充电流程,最后通过搭建1.2 MW背靠背的能馈系统试验平台,进行了充电和并网试验。试验结果表明,直流充电方案不仅能满足能馈系统的并网需求而且操作流程简单可靠,是理想的充电方案。     

双向DC-DC变换器基于切换系统的建模与储能控制

吸收利用制动状态电机回馈再生电能已成为电机系统节能的重要途径。通过分析储能节能系统结构,得出储能系统等效电路;在此基础上建立了用于储能节能系统的双向DC-DC变换器切换系统模型,构造了系统的Lyapunov函数,通过Lyapunov函数推导出系统切换控制律。在储能和放电两种工况下的仿真结果表明,系统能够完全吸收并利用电机回馈电能,保持直流母线电压稳定,实现系统节能。     

电网电压跌落下双馈感应风电机组控制性能测试方案

基于电网电压跌落和恢复下的双馈感应发电机电磁暂态响应分析,提出了定子非同步并网模拟电网电压跌落和恢复的测试方案。通过控制转子励磁电流,使定子与电网电压在非等幅值情况下并网。电机暂态直流磁链、定转子电流以及中间直流电压的响应分析表明,测试方案能够模拟电网电压跌落和恢复过程中双馈感应发电机的暂态响应,实现电机侧变流器控制性能的测试。仿真和实验结果验证了测试方案的可行性。     

基于混杂Petri网的共直流母线交流传动系统建模与节能控制

通过引入混杂系统理论,在分析系统运行过程的基础上,建立了共直流母线交流传动系统混杂Petri网模型和电机功率模型.在此基础上提出了一种基于配对理论的节能控制算法,即在电机状态可调控时段,通过改变随机运行状态,使耗能状态激发与回馈状态激发模糊配对的电机状态调控算法.采用该方法的直流母线功率仿真结果表明,该方法能有效地调整控制电机状态,使处在耗能状态电机最大限度地吸收制动状态电机再生的电能,减小了直流母线功率波动,提高了系统性能.