一种凸极式永磁同步电机闭环MTPA控制策略研究

针对基速以下时采用最大转矩电流比控制的闭环矢量控制系统中,当给定转矩或负载转矩突变时,因电流调节器饱和而导致电机动态跟踪过程中实际工作状态脱离MTPA的问题,对凸极式永磁同步电机的MTPA控制、控制器饱和限幅等方面进行了研究。提出了一种d轴电流环优先响应的控制器限幅策略,以优化系统动态跟踪过程中的电流跟踪轨迹提升稳定性;在此基础上,提出了一种采用q轴反馈电流在线修正d轴给定电流的闭环MTPA控制策略;利用Matlab/Simulink搭建了系统仿真模型,并利用基于TMS320F28335的电机控制系统对闭环MTPA控制策略进行了实验研究。研究结果表明:该控制策略在转矩突变时,d轴给定电流可以实时修正,并迅速跟踪,维持电机在动态跟踪过程中实际电流矢量在MTPA附近。     

三电平逆变器SHEPWM非线性方程组的求解

初值对三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimination PWM, SHEPWM)非线性方程组求解过程收敛与否和收敛速度都至关重要。为了提高非线性方程组的求解速度，提出了一种以冲量相等、重心重合为原则的求取非线性方程组初值的方法，使得每一个M下取得的初值往往可以保证大多数M(以0.01为分辨率)值对应的非线性方程组收敛，而且显著加快了迭代的收敛速度。对采用所提方法求得的初值不能收敛的M值对应的方程组求解，采取了以其相邻的M值对应的数值解为初值的有效方法，结合这两种初值方法。以11个开关切换点为例，以0.01为调制度M的分辨率，对M从1.15到0.01范围内的每一点上的非线性方程组，采用Matlab6.5中提供的基于牛顿迭代法的fsolve函数，分别求解，并给出至少一个可以实现的数值解。讨论了三电平逆变器SHEPWM问题的多解现象和简单的优化原则。建立了二极管箝位三电平逆变器实验电路模型，对所求SHEPWM的解抽样进行实验，实验证明了所求解能够实现基波控制目标并消除选定的低频次谐波，证明该文提出的方法是有效的。     

n电平空间矢量算法的优化及其硬件实现

 本文提出了一种适合硬件实现的多电平空间矢量调制算法,该算法利用空间矢量图的几何对称性来实现算法优化.多电平空间矢量图可以划分为几何形状完全一致的六大扇区,优化算法通过扇区之间的对应关系把矢量调制算法的计算集中在一个扇区内完成.与传统的空间矢量算法相比,计算量减少为原来的1/6,更适合用硬件实现.为了设计出的硬件电路具有通用性,本文给出了具体设计过程.最后,文章以两电平和三电平IP(Intellectual Property)核的设计为实例验证了优化算法的正确性和有效性.     

多相同步电动机中压变频调速装置系统集成

电力电子系统集成对于中大功率电力电子装置而言是要实现其系统结构和部件的标准化.作者以多相同步电动机中压变频调速装置为研究背景,探索了复杂大电力电子装置中的系统集成问题.作者对大电力电子装置进行模块化研究,首先分析如何选择主电路的一级标准模块,如三电平逆变单元的一级标准模块为一相NPC三电平桥臂;然后又分析了如何划分系统的二级标准模块,如整流模块、逆变模块、励磁模块等;随后作者又以多相同步电动机调速系统为例对控制系统进行分层研究,设计了各控制管理层的任务及各层问的信息流通信方式.利用这些研究成果,作者设计、制作了模块化的同步电机调速装置,试验取得了成功.     

基于空间矢量的同步磁阻电机直接转矩控制

针对传统直接转矩控制由于采用滞环比较器对磁链和转矩进行直接控制,导致磁链、转矩脉动较大和开关频率不固定等问题,对同步磁阻电机直接转矩控制进行了研究,开展了直接转矩控制的基本原理分析,根据同步磁阻电机的数学模型,提出了一种定子磁场定向下磁链和转矩双闭环PI控制结构的直接转矩控制方案,采用空间矢量调制策略,克服了传统直接转矩控制的缺点。利用Matlab/Simulink搭建了两种直接转矩控制方案的仿真模型,并利用基于d SPACE的实验平台对该方案的低速性能进行实验研究,研究结果表明:相较于传统的直接转矩控制,该方案能明显减小电机的转矩脉动并且能保持开关频率恒定,能使电机在低速范围内具有良好的动态性能,并且使得电机在低速范围内稳定运行,证明了该方案的可行性和有效性。     

一种基于三电平矢量调制波的多电平调制方法

以五电平为例简述了多电平空间矢量调制（SVM）的实现方法，在此基础上分析了多电平SVM与多电平载波调制的联系和区别，指出多电平SVM比载波调制在开关组合的选择上更加灵活，使得多电平SVM更有利于输出电压波形的优化和输入直流侧的功率平衡，但是多电平SVM的实现相对复杂。因此文中提出了一种改进的多电平调制方法，该方法基于三电平矢量调制波，折衷了多电平SVM和载波调制的优缺点，既利用了SVM在调制波过零点附近增加开关次数来减小输出电压波形畸变的优点，又可以通过三电平矢量调制计算出调制波，使用载波调制的方法实现，使得该方法的计算量不会随着电平数的增多而大幅度增加。所建立的五电平实验模型验证了该方法确实可行。     

二极管箝位级联多电平变换器控制方法的研究

级联多电平变换器和二极管箝位多电平变换器是近年来研究较多的两种多电平拓扑,介绍了结合二种拓扑特点的二极管箝位级联多电平变换器的拓扑结构,详细讲述了谐波最优化阶梯波技术的基本原理,并且对二极管箝位级联九电平变换器做出了仿真分析和实验结果。     

中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法研究

简单介绍了中点箝位型三电平变换器SHEPWM的原理,基于M ATLAB的FSOLVE函数解SHEPWM超越方程的方法,绘出了当超越方程个数N=11时的解轨迹曲线,从曲线上分析SHEPWM方法最大调制比可以达到1.15。为了验证上述解轨迹曲线的正确性和研究中点箝位型三电平变换器SHEPWM方法在不同调制比下的实际消谐波效果和相线电压谐波畸变,用M ATLAB的S IMUL INK图形化工具GU I仿真了各调制比下N=11时候相线电压的谐波畸变,并绘出了相线电压的消谐波效果和输出的相线电压和调制比关系曲线,得知随着调制比增大,实际的消谐波效果越来越好、输出相线电压的谐波畸变率THD也呈快速下降趋势。最后建立了三电平变换器的实验模型,用实验室开发的电力电子数控开发平台控制异步电动机的变频调速。实验结果与仿真结果一致,证实了FSOLVE函数求解的正确性和DSP数控系统控制电机调速的方便性。     

基于DSP控制的数字式双向DC／DC变换器的实现

总结了电力电子领域数字控制的发展历程，并对其现状和前景作了分析。基于对全桥隔离型的双向DC／DC变换器工作原理的分析，从简化硬件电路的角度出发，设计了数字控制的双向DC／DC变换器。试验控制功能全部由软件实现，电压可调性和稳压输出都得到满足。同时也由软件实现电路的双向运行，对蓄电池可以进行恒流充电。