研究型大学中“电力电子技术基础”课程改革

哈尔滨工业大学《电力电子技术基础》课程经历了产学研结合的发展历程,一直在与时俱进地积极开展课程的教学研究和改革。近年来针对研究型大学的特点和本科毕业生的就业走向,及时地调整了人才培养的模式。在教学改革方面更注重学生自主学习能力、分析研究问题能力和创新意识的培养,逐步将培养模式从培养＂继承性＂人才转变到培养＂研究性＂人才。围绕这一教改思路,课程组在理论教学和实践教学两个方面深入开展了研究与探索,逐渐形成了适合于研究性人才培养的《电力电子技术基础》课程的新型教学模式。     

一种新型部分数字功率因数校正设计

目前家电行业中,AC/DC变换装置普遍采用二极管不控整流与滤波电容相结合的方式,使输入交流电流为大幅度的尖峰脉冲,造成公共电网谐波污染严重,功率因数下降。基于以上原因,本文设计了一种针对于空调系统的部分功率因数校正装置,在硬件电路和控制思路上进行了改进。并通过仿真、实验验证了其可行性。实测功率因数0.95,相对于现有的部分功率因数校正电路,本文提出的硬件电路简单,输出电压稳定,有效地抑制了各次谐波分量,并且减少对开关器件的要求,降低了损耗。     

PMSM无位置传感器控制中数字滑模观测器抖振现象分析与抑制

通过对永磁同步电机(PMSM)反电动势滑模观测器观测结果进行加窗快速傅里叶变换(FFT)频谱分析,发现抖振信号频谱范围较宽、幅值较大,观测结果无法直接使用,低通滤波器使得观测信号发生变化,难以精确补偿。本文提出了一种以电流和磁链为观测对象的扩展滑模观测器,磁链观测结果由磁链实际值和经过滤波后的抖振信号组成。根据磁链观测结果的频谱分析,抖振现象的影响可以忽略不计,转子角度可以由磁链观测结果直接计算,不需要低通滤波,避免了相位滞后。着重分析了速度估计误差对观测结果和转子角度计算的影响,并以此为基础进行反馈矩阵计算。仿真和实验结果表明该方法能够准确计算出电机的位置和速度,使系统具有良好的稳态精度和动态性能。     

基于线性磁链的IPMSM位置检测技术

针对内嵌式永磁同步电机(IPMSM)很难在静止坐标系下利用磁链预估转子位置的问题,在基于线性磁链的IPMSM数学模型的基础上,用电流观测误差构建滑模平面,提出了一种用滑模观测器来预估转子位置和速度的方法。该方法解决了外加低通滤波器引起的预估磁链的相位滞后,提高了位置和速度估算的鲁棒性。建立场路耦合模式下的IPMSM全数字无位置传感矢量控制仿真系统,精确地反映永磁同步电机与控制系统的相互耦合特性,并搭建和仿真系统一致的实验平台。实验结果与仿真结果表明该设计方法的正确性和可实现性。     

电动自行车用无刷直流电动机控制器设计

提出了一种基于PIC16F72的电动自行车用无刷直流电动机控制器设计方案,在满足成本、体积要求的前提下,具有比较完备的驱动、保护和报警功能,性能价格比较高。结合电机进行了各种性能试验,试验结果验证了设计是合理的,具有较好的实用价值。     

五相永磁同步电动机单相开路故障的容错控制策略

为使五相永磁同步电动机（five-phase permanent magnetic synchronous motor,FPMSM）在发生单相开路故障时仍能继续提供平滑转矩,提出一种基于解析法的容错电流优化控制策略。利用缺相状态下的扩展派克变换矩阵,分别推导了基波和3次谐波同步旋转坐标系下的转矩和铜损方程。针对磁场为正弦和含3次谐波两种情况,分别提出了仅施加基波电流和注入3次谐波电流消除转矩脉动的解析方法,并从最大转矩电流比和最大转矩的角度分别提出了铜损最小和铜损相等原则的容错电流优化方法。最后,得到了适用于各种磁场类型及优化目标的容错电流通用在线生成方法。仿真和实验结果表明所提容错算法可实现对电机转矩和转速的无扰控制。     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座（十二）第6章基于HCU架构交流电机数字控制系统集成设计

本节介绍基于Infineon8位嵌入式微处理器在空调压缩机驱动控制系统中的应用。重点分析空调压缩机用永磁同步电动机（PMSM）的转子位置与速度预估算法、启动问题及相应驱动控制策略,完成基于XC878的低成本、高性能空调压缩机用无传感器永磁同步电动机驱动控制系统集成设计。     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座(十) 第6章 基于MCU架构交流电机数字控制系统集成设计

本章以Infineon 8、16和32位嵌入式微处理器(MCU)为例,介绍集成MCU电机控制芯片的结构及特点、编程环境及工具。在此基础上重点分析基于MCU架构交流电机数字控制系统集成设计方法及在空调压缩机、洗衣机、伺服控制领域的设计与应用。     

基于XC164CM的光伏并网发电系统

并网发电系统是太阳能利用的主流趋势,而高性能数字信号处理器的发展也使得一些先进复杂的控制策略应用于光伏并网系统成为可能。文中对系统的控制方案进行了分析,并采用英飞凌公司生产的XC164CM作为系统的控制芯片,通过软件编程完成了系统的并网控制,并解决了最大功率点跟踪、锁相环等关键问题。实验表明文中设计的光伏并网发电系统能够较好地实现逆变并网功能。     

FPGA在增量式光电编码器测角系统中的应用设计

为了获取无刷直流电动机驱动控制系统中转子位置信息,应用FPGA对增量式光电编码器的转子位置信息进行数字化处理,设计并实现相应的位置检测方案.提出了一种基于FPGA实现的增量式光电编码器测角方案,给出了由FPGA实现的DDS方式查找表与增量式光电编码器无绝对零位的自启动方案.仿真和实验结果验证了方案的可行性.该设计可用于小卫星飞轮驱动电机测角系统,改进了系统精度和性能;同时可与其它功能模块或IP核组合用于其它驱动系统.