基于内置温度传感器的碳化硅功率模块结温在线提取方法

碳化硅(SiC)MOSFET具有耐压高、开关速度快、导通损耗低等优点,将越来越广泛地应用于高效、高功率密度场合.在这些应用场合中,SiC MOSFET面临着严峻的可靠性考验,而结温的在线准确提取是实现器件寿命预测和可靠性评估的重要基础.该文提出一种基于功率模块内置负温度系数(NTC)温度传感器的器件结温在线提取方法.首先建立考虑多芯片热耦合效应的内置温度传感器至功率芯片的热网络模型,并建立SiC MOSFET的损耗快速计算方法;通过有限元仿真提取热网络模型的阻抗参数,并验证该热网络参数在不同边界条件下的稳定性.仿真和实验结果表明,所提出的结温在线估计方法能够准确地获得器件的动态结温,且热网络模型参数不受环境温度、散热条件等边界条件变化的影响,适用于实际任务剖面下的结温监测与寿命预测.     

基于直流侧储能电感电流最优给定的三相电流源型逆变器控制策略

传统三相电流源型逆变器在空间矢量调制过程中,直流侧储能电感电流在一个载波周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先对传统三相电流源型逆变器直流侧拓扑做出改进,深入分析调制过程中电流源型逆变器的三种工作模式,提出任意工作条件下储能电感电流最优给定值的计算方法,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。然后,建立两相旋转坐标系下三相电流源型逆变器的交流侧数学模型,据此设计电压内环与电流外环闭环控制系统。仿真和实验结果表明,直流储能电感的最优给定电流能够满足交流侧的电流需求且电流可以维持在限定值附近,同时逆变器负载电流能够精确跟随给定,系统具有良好的稳态和动态性能,证明了所提调制及控制策略的可行性与正确性。     

电流源型逆变器叠流时间效应的平均电流前馈补偿策略

为了保持电流源型逆变器直流侧储能电感电流的连续,需要对开关管驱动信号加入关断延时。因此在换流时会出现一段叠流时间,引起逆变器输出电流的谐波畸变率增加。该文对换流过程中叠流时间效应进行分析,推导出逆变器输出电流的非线性误差与三相滤波电容电压矢量的关系。再根据冲量等效原理将电流的误差脉冲信号等效成连续周期信号,并利用傅里叶分析推导出叠流时间产生的谐波分量表达式,进而提出一种平均电流前馈补偿策略。仿真与实验结果表明,提出的补偿策略在不同叠流时间情况下均能补偿基波的幅值,降低谐波畸变,故验证了理论分析及补偿策略的正确性与可行性。     

一种异步电机自适应线性神经元速度观测器

针对电动汽车驱动用交流异步电机的无速度传感器矢量控制系统,提出一种自适应线性神经元(ADALINE)速度观测器。首先建立三相异步电机的数学模型,然后在电压模型与电流模型所构成参考自适应(MRAS)速度观测器的基础上,以转子磁链的广义误差作为速度观测器的输入,利用ADALINE算法作为系统自适应律,推导出神经网络权重的自动修正方法,保证在宽调速范围内均能获得准确的电机速度观测值。最后通过建立仿真模型与搭建实验平台进行验证,结果一致表明在高速和低速情况下速度观测值均能准确跟随实际值,动态性能良好,证明所提出的理论分析以及观测器实现方法的可行性与正确性。     

带新型死区补偿策略的感应电机磁链转速观测器

感应电机转子磁链观测准确与否直接影响电机的控制性能。传统的电压、电流磁链观测模型在低速时观测结果存在显著的幅值误差和相位滞后问题。采用电压-电流混合模型构成闭环磁链观测器,将混合模型的磁链角作为反馈实现电流模型的转子磁链定向,避免了检测转子的速度或瞬时角度;并采用模型参考自适应法,将混合模型得到的转子磁链作为参考模型,电流模型作为可调模型,转速误差信息经PI调节获得准确的转子角频率。为了抑制死区效应对观测器性能的影响,提出一种相电压对称补偿策略,消除了输出电压的偏移,并辅助一种新型滤波器,有效滤除高频分量,提高电流极性判断的精确性。通过仿真和实验测试验证了所提方法的可行性及有效性。     

DPWMMIN调制方法的损耗分析及其非线性电压 误差补偿策略

不连续PWM调制与传统空间矢量调制相比能够降低开关次数与损耗,提高变换效率。然而,死区效应、管压降会引起感应电机的相电压非线性误差,导致定子电流谐波畸变增加,转子磁链观测精度降低,且传统的基于占空比的补偿方法并不适用于不连续PWM调制。针对不连续最小值调制策略(DPWMMIN)的损耗与电压误差展开研究,首先对导通损耗与开关损耗进行分析与计算,然后在考虑开关时间、死区时间、管压降的情况下对不同扇区三相桥臂电压误差进行推导。在此基础上,提出一种针对DPWMMIN调制方式的平均电压前馈补偿策略。最后通过仿真实验进行验证,结果表明该补偿策略能够有效降低定子电流的谐波畸变,增加转子磁链与速度观测器的精度,证明理论分析与补偿策略的可行性与正确性。     

基于DSPIC的工业控制系统的设计

介绍了一套基于直流无刷电机的工业缝纫机控制系统的设计与实现,该系统特点是以霍尔信号的位置和电机的速度进行估算,并在此基础上实现对直流无刷电机的方波控制。给出了控制系统硬件和软件的实现方法。实验结果表明：该系统的生产成本比较低,也能够满足工业缝纫机的调速范围大、动态性能好等技术指标。     

传感器网络中人体感应智能节点的设计

针对传感器网络中人体存在的智能感知问题,文中设计了一种以ATmega16单片机为控制核心的热释电传感器感知节点,该节点能够准确地感应出半径3.5m、锥角110°范围内人体的存在,感知数据经单片机处理后传送到网络中的主机,通信接口采用无线和有线2种形式.节点采用主动和被动相结合的检测方式,组网时最多可在一个网络中接入256个节点.相对于电平和电流环传输方式的传感器,该感应节点在组网、扩展和某些布线不方便的场合更具可操作性.     

电动汽车用异步电动机低速转矩最大化

电动汽车用异步电动机经常会遇到爬坡等低速重载运行工况,特别对于低压大电流的交流异步电动机,在逆变器电流限制条件下实现转矩最大化非常重要。以电机稳态电路为基础,建立电流约束条件下基于非线性励磁电感的低速转矩最大化模型。模型分析表明该最优问题可以简化为一维搜索问题,并采用经典的搜索算法在低速范围进行求解。实际电机计算结果和理论分析表明,整个低速范围内最大转矩值工作点的转矩值、齿部磁通密度、转差率几乎保持恒值,相当饱和的磁场导致严重的非线性。非线性励磁电感应用于改进的空间矢量控制系统,实现大电流约束条件下低速转矩最大化运行,仿真结果表明控制方法的正确性。实验结果也验证了转矩优化模型、模型分析结论及改进的空间矢量控制方法的正确性。     

单相电流源型逆变器储能电感电流优化调制及控制策略

传统单相电流源型逆变器在PWM过程中,直流侧储能电感电流在一个开关周期内通常被视为恒定,忽略了储能电感的充放电过程,导致储能电感电流出现断续或持续增加的问题。首先,对传统单相电流源型逆变器(CSI)直流侧拓扑进行改进,深入分析调制过程中储能电感的工作模式,推导出任意工作条件下储能电感电流最小限定值,并针对改进拓扑设计调制策略以维持储能电感电流的稳定。其次,通过引入交流侧电压、电流的正交虚拟分量,建立单相CSI在两相旋转坐标系下的数学模型,设计逆变器输出电压的闭环控制策略。仿真和实验结果表明,直流储能电感电流的最小限定值能够满足交流侧的电流需求且储能电感电流维持在限定值附近,同时逆变器输出电压能够精确跟随给定,证明了本文所提的优化调制及控制策略的可行性与正确性。