弹射用无刷直流直线电动机换相推力波动分析

电磁弹射用永磁无刷直流直线电动机一般工作在加速和减速的暂态下,电流较大,以往关于换相推力波动的分析结论误差较大,需要加以研究.在充分考虑影响永磁无刷直流直线电动机换相推力波动各种因素的基础上,推导了适合在大电流条件下,具有普遍意义的换相期间各相电流波动、换相持续时间和换相推力波动解析式.与以往结论进行了比对,指出电流较大时结论更能反映实际情况.最后通过系统仿真对上述表达式的正确性进行了验证.     

一种改进的无刷直流电动机转矩波动抑制策略

转矩波动限制了无刷直流电动机广泛应用。换相期间采用三相调制,使无刷直流电动机关断相电流的下降率和开通相电流的上升率在每个PWM周期内相等,可达到抑制转矩波动的目的。但该控制策略在高速重载条件下存在电机换相失败的问题,针对这一问题,研究了一种高速重载情况下对关断相调制占空比限制策略,可保证无刷直流电动机正常换相基础下明显抑制转矩波动。给出了控制策略推导过程并建立MATLAB/Simulink仿真模型,验证了控制策略正确性和可行性。     

无刷直流电动机换相转矩脉动控制

针对应用于轻型电动轮的无刷直流电动机的低转矩脉动的要求,提出了一种低成本、高可靠、简单易实现的换相转矩脉动控制方法.该方法依照不同电机转速控制换相过程PWM占空比,进而控制关断相电流和开通相电流在换相过程中的变化率,保持非换相相电流在换相过程中基本恒定,通过减小无刷直流电动机换相电流脉动来减小或消除换相转矩脉动.理论分析和实验验证了该方法的可行性,并已广泛应用于轻型电动车辆领域.     

无刷直流电动机电流连续控制方法研究与实现

为抑制无刷直流电动机换相期间电流的上升速度和下降速度不一致而造成的转矩脉动,探索采用三相电流连续控制方式抑制无刷直流电动机转矩脉动的方法。与传统方波相电流控制方式相比较,采用三三导通方式,三相相电流一直连续,能有效避免非换相相电流的波动及抑制由此引起的转矩脉动,并通过研究合成电流矢量形状,利用空间矢量PWM(SVPWM)方法实现系统控制。实验验证了相电流连续控制策略的正确性及可行性,换相转矩脉动得到了抑制。     

使用重叠换相的无刷直流电动机直接转矩控制

在分析无刷直流电动机直接转矩控制原理的基础上,研究了无刷直流电动机换相转矩脉动的产生原因,指出转矩脉动主要由关断相电流和开通相电流变化速率不一致引起,提出了采用使关断相延迟关断的重叠换相直接转矩控制方案来减小换相转矩脉动,建立了考虑重叠换相的直接转矩控制电压矢量选择表。实验结果表明所提重叠换相DTC方案能够有效较小换相转矩脉动,实现简单,可使无刷直流电动机获得优良的运行性能。     

无刷直流电动机转矩脉动的抑制新方法

无刷直流电动机固有的转矩脉动限制了其应用范围.通过分析无刷直流电动机的换相过程,采用非换相相电流不变法.该方法保证换相过程中非换相的电流恒定,从而有效抑制转矩脉动.基于Simalink和PLECS对系统的仿真,验证了该方法的有效性和可行性.     

采用BUCK电路的低电感无刷直流电动机转矩脉动与损耗分析

通过分析低电枢电感无刷直流电动机的特点,在无刷直流电动机驱动器逆变电路前级采用BUCK变换电路实现电压的调整,在逆变电路中采用Hall信号换相而不叠加PWM斩波信号。通过建立无刷直流电动机及其驱动电路的模型,并对其进行仿真分析,结果表明采用BUCK变换电路后能够减小电机的相电流和母线电流的脉动,减小电磁转矩脉动,消除直流端反向电流,电机铁损耗和铜损耗也大大降低。     

基于换相过程分析的无刷直流电动机机械特性的研究

通过对三相星型六状态工作模式下无刷直流电动机的换相过程进行分析，列出换相过程的微分方程，推导了相绕组导通期间平均电流的解析表达式，并利用该解析表达式，借助Manab进行仿真计算，深入研究了无刷直流电动机的机械特性。通过与实验数据的对比，验证了该分析计算方法的正确性。指出无刷直流电动机机械特性的计算不能直接套用有刷直流电机的计算方法，是因为绕组电感不能忽略，进而揭示了绕组电感也是影响电压源型直流电源供电的无刷直流电动机机械特性的主要因素，并总结了其影响的规律性，为无刷直流电动机机械特性的改善提供了方法和依据。     

无刷直流电动机换相分析和电流转矩解析表达式

为了获得计时电阻和电感的无刷直流电动机的平均电磁转矩的解析表达式,通过对反电势梯形波平顶120°的三相无刷直流电动机换相过程进行分析,得到考虑绕组电磁时间常数的平均电流和平均电磁转矩解析解,并以两个典型样机实测数据与计算结果对比验证。给出的计算公式可用于工程计算和分析研究。     

基于180°导通模式的无刷直流电动机控制系统研究

无刷直流电动机传统的120°导通模式,在每60°电角度需要进行开关切换使电流换相,在电流变化的过程中会产生较大的转矩脉动,从而影响无刷直流电动机的控制性能。针对无刷直流电动机开关切换时电流变化所产生的转矩脉动,分析了180°导通模式下的电流在不同转速范围内的变化过程,指出了在高速状态下,相比传统的120°导通模式,180°导通模式能抑制换相时间的增加,使相电流快速达到稳态,减小转矩脉动,但在低速状态则不利于缩短开关切换时间和抑制转矩脉动。采用TMS320F2812和电机内置的霍尔传感器以及相应的驱动模块,对电机两种导通模式进行了对比实验,验证了理论分析的正确性。     

受端系统负荷对高压直流输电的影响

在仲夏电网极大负荷运行期间，HVDC受端逆变器常有换流不稳定现象出现。该文探讨了地区负荷对逆变器换流容量的影响情况，在负荷幅值和功率因数变化的情况下，短路(换相)电流受到的影响，考虑了线间不对称短路的换相电流状态，提出电容补偿和静止无功补偿器(SVC)可以改善系统短路容量的见解。文中通过实例，从原理上进行了相关计算和仿真，结果表明，地区负载过大，会极大影响系统的短路电流，从而导致直流输电不稳定现象；而采用串联电容补偿或静止无功补偿器不失为一种可选的增大换相电流的方法，但仅增大系统局部的短路容量。     

高压直流系统改进型最小换相裕度控制策略

当直流侧发生单极故障(如线路故障、极区故障、单阀组故障等),故障极可通过线路互感引起非故障极的直流电流增大,导致阀的换相裕度减少,严重时会发生换相失败。当无交流电压畸变,最小换相裕度控制(AMIN)灵敏度不够高,无法及时启动紧急触发避免换相失败。针对最小换相裕度控制,文章首先给出现有策略的理论推导;第二,分析其未达到预期效果的影响因素;第三,针对影响因素,对应地提出了考虑换相过程中直流电流变化、采样延时及预测控制的改进型最小换相裕度控制策略;最后,基于PSCAD/EMTDC模型,对提出的改进型最小换相裕度控制策略进行测试和分析。测试结果表明,改进的策略能有效的避免因直流侧单极故障引起的非故障极换相失败的发生;验证了所提改进策略的有效性。#$NL关键词：直流输电; 单极故障; 换相失败; 紧急触发; 最小换相裕度控制; 预测型#$NL中图分类号：TM722     

基于故障电流传播特性的高压直流输电线路单端保护方案

针对高压直流输电线路现有行波保护故障识别准确率不高、耐过渡电阻能力不强等问题,提出一种基于故障电流传播特性的单端保护方案。基于高压直流输电系统的等效电路,分别分析故障电流从换流侧到线路、从线路到换流侧以及在线路上的传播特性,进而分析不同位置发生故障时整流站线路边界两侧故障电流特征的差异性。基于此,利用特征频段电流构造区内、区外故障的识别判据,设计直流线路单端保护方案。基于PSCAD/EMTDC软件的仿真结果表明,所提保护方案能够准确识别区内、外故障,且具有良好的耐过渡电阻及抗噪声干扰能力。     

基于全控阻容模块的电网换相换流器方案设计及机理分析

为提高电网换相换流器(line commutated converter high voltage direct current,LCC-HVDC)在严重故障情况下抵御换相失败的能力,提出了一种基于全控阻容子模块(fully controlled resistance-capacitance sub-module,FC...     

基于全控型电力电子器件的强制换流型混合直流断路器

基于全控型电力电子器件的强制换流型混合直流断路器,在辅助换流电路分断过程中,缓冲电容放电会影响机械开关分断时间;当主断路器完成分断动作,线路能量仅仅依靠避雷器释放,避雷器投入费用较高,能量释放过程较慢,容易造成器件损坏,并影响避雷器使用寿命。提出一种强制换流型混合直流断路器方案,分析了该断路器工作原理,通过对比仿真验证了该方案的可行性。与传统基于全控型器件的强制换流型混合断路器相比,其在实现电流双向流动的同时全控型器件减半;阻止了缓冲电容放电对机械开关动作时间的影响;引入接地引流二极管,可使线路电流尽快减少到零。     

矩阵变换器实验分析及换流策略的改进研究

通过对矩阵变换器(Matrix Converter,简称MC)进行不同电压和频率的实验,验证了理论研究得出的主要结论:MC因没有续流路径而导致换流问题,以及采用双电压合成策略时,因换流步长固定而导致波形失真较严重的问题.分析了双电压合成策略;指出了传统四步换流方法存在的不足,以及电流大小对IGBT开关速度的影响;提出了一种变换流时间的改进四步换流法.通过实验验证了改进的MC换流策略的有效性和可靠性.     

Development of a novel commutation method that sharply reduces commutation failure of matrix converters

This paper proposes the safest novel commutation method for a matrix converter. There are two conventional commutation methods which depend on the polarity of the input line voltage (it is called “voltage commutation”) and depend on the polarity of the output current (it is called “current commutation”). However, problem of the voltage commutation is that commutation failure occurs around zero of the input line voltage. It is difficult to detect its polarity due to depending on offset and delay of the sensor. Similarly, the current commutation failure occurs around zero of the load current. A cause of these detection errors are a detection delay and an offset of a sensor. The proposed commutation method combines the input voltage commutation and the load current commutation. Therefore, the proposed commutation method can decrease the commutation failure without high accuracy sensor. In addition, a voltage error compensation based on the proposed commutation method is proposed in this paper. The proposed method can simply compensate for the commutation error of the output voltage and the input current at the same time. The effects of the proposed method are confirmed by experimental results with a 750 W induction motor and a R‐L load. Those results confirm that the proposed commutation can decrease commutation failure. Moreover, the total harmonics distortion of the input current and the output current are 2.6 point and 0.9 point lower than that of the condition without the compensation at 100% output power. © 2009 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 168(4): 49–57, 2009; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20826     

线电压差法无位置传感器BLDCM续流影响的研究

线电压差法无位置传感器无刷直流电机续流过程会导致采样的线电压差通过滤波后发生畸变,使换相信号超前。针对这一问题,从换相期间的续流过程入手,通过分解线电压差信号,分析超前换相的产生机理,并提出了一种无位置传感器无刷直流电机续流影响的补偿策略。仿真与实验结果表明,使用补偿策略的无位置传感器无刷直流电机采样的线电压差信号消除了畸变,实现了无刷直流电机工作在最佳换相时刻换相。     

高频AC-Link高压充电电源

提出了一种基于AC-Link技术的新型充电电源,在各个工作过程都能实现零电流开关。采用电荷量分配的控制策略,分析电网电压对换流相位的影响。对输入线电流、线电流谐波和开关电流进行了仿真,最后进行了实验验证。实验结果表明:电源平均充电速率为62.5 kJ/s,功率密度为0.6 W/cm~3;电流波形能够很好地跟随电压波形,实现高的功率因数,每相总的电压谐波含量小于2%,总电流谐波含量小于10%;矩阵开关工作在软开关条件且实现软切换过程时,能够实现高的效率;在阻性条件下,效率为93%。     

主动抵御换相失败的增强型电网换相换流器控制策略

为了进一步提高增强型电网换相换流器对换相失败的防御能力,结合换相回路的阻抗分流特性和晶闸管的关断特性,提出了一种应用于基于增强型电网换相换流器的高压直流(ELCC-HVDC)系统的新型协调控制策略.该策略分为辅助换相控制和主动可靠关断控制,前者加速了换相过程,提高了系统换相裕度;后者可靠关断退出导通的阀臂,保障了阀内晶闸管恢复阻断能力的物理条件.此外,分析了子模块全控器件在所提策略下的电气应力并为其设计了最佳初始电容电压.PSCAD/EMTDC仿真结果表明,子模块全控器件的电气应力与理论分析相符,新型协调控制策略提高了ELCC-HVDC系统的换相失败防御能力.