基于两相正交开关霍尔传感器的混合型转子位置预估方案的FPGA实现

提出了一种利用两相正交的锁定型开关霍尔传感元件对正弦波永磁同步电动机转子位置进行预估计的新型数字电路设计方案,并进行了误差分析,最后在可编程逻辑器件FPGA上完成了布局布线和时序验证.仿真和实验结果表明稳态时能够获得比较高的位置精度,而且性价比比较合理,可以与其他功能模块或IP芯核相结合应用在低成本的简易正弦驱动场合.     

一种新型旋转变压器式测角实现方案

针对交流永磁电机伺服系统的测角装置面对结构紧凑或特殊结构的要求,提出了一种利用线性霍尔器件和永磁材料,结构简单、易于实现、其输入输出形式同于旋转变压器的测角实现方案.经原理性样机试验验证,这一新型实现方法适于测角精度要求在0.01-0.1弧度左右而结构尺寸要求紧凑或特殊的机电一体化应用场合.     

一相开路双三相永磁同步电机建模与控制

根据一相开路故障状态下四种不同的中线连接方式以及相应的电流约束条件,采用矢量空间解耦的建模方法,确定了不同的坐标变换阵,建立了一相开路双三相永磁同步电机的数学模型。每一个模型都被分别映射到参与机电能量转换的d-q子空间和与机电能量转换无关的z1-z2-z3子空间中,各模型在d-q子空间的方程具有相同的结构形式和不同的系数矩阵。通过将z1-z2-z3子空间的电流给定值设为零,就可以得到各种连接方式下的定子铜耗最小矢量控制策略。仿真与实验结果表明,电机在各种连接方式下缺相运转正常,从而有效提高了整个系统的容错能力。     

飞轮储能系统双向逆变器研究

通过对传统三相桥结构的双向逆变器在飞轮工作于充电、放电过程中绕组内的电流情况分析,提出了更适用于高速下、方波电机结构储能飞轮的新型双向逆变器拓扑.该双向逆变器采用独立的Buck、Boost电路来实现储能飞轮的充、放电控制.实验结果证实了采用独立的升、降压电路来分别实现充电及放电操作,极大的改善了绕组电流的波形,使高转速下飞轮能量的精确控制成为可能.     

四轴电机伺服控制ASIC芯片

针对采用串行架构、纯软件方式的DSP/MCU方案在多轴、高实时性、高性能场合所存在的不足,设计了一款全数字硬件化实现的四轴电机伺服控制ASIC芯片。充分结合ASIC所具有的全定制、并行、固化参数无法更改等特性,首先确定芯片的架构,将高实时性且相对固定的电机控制算法采用纯硬件方式实现,而灵活性要求较高的功能用嵌入式处理器实现;然后对四轴运动控制引擎的相关模块进行了高柔性化设计,重点介绍了四轴运动控制引擎的高柔性控制器、高柔性反馈检测单元、信号处理单元以及时序控制单元等,从而使芯片的灵活性和面积之间达到平衡。实验结果验证了芯片的正确性。     

功率MOSFET隔离驱动电路设计分析

半导体开关管器件作为开关电源中的关键器件,其驱动电路的设计是电源领域的关键技术之一,普通大功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)由于器件结构不同,驱动要求和技术也不相同,小功率MOSFET的栅源极寄生电容一般为10~100 pF,而大功率MOSFET的栅源极寄生电容则可达1~10 nF,因此需较大的动态驱动功率。目前,对于MOSFET隔离驱动方式主要有光电耦合隔离和磁耦合隔离,一般以磁隔离为主要应用方式,在传统的MOSFET磁隔离驱动电路中,若占空比出现突变,其隔离输出的低电平则会出现上扬现象,导致开关管出现误动作,严重可能导致MOSFET器件烧毁,给出载波隔离驱动方法和边沿触发隔离驱动方法,两种方法都能克服低电平的上扬问题,通过测试对比两种驱动方式的优缺点。     

适用于高功率密度场合的谐振式HFAC配电系统

高频交流(HEAC)配电系统作为一种新型配电方式,具有功率密度高、暂态响应快及易于电气隔离等优点,受到了航空航天、新能源汽车及微电网领域的关注。就HFAC配电系统中初级DC/DC变换器及后级高频谐振逆变器进行了深入研究;针对初级DC/DC环节,建立了动态数学模型,给出了主功率参数确定原则,并分析了其开环特性,进而加入三阶补偿环路,实现了幅值的闭环控制。针对后级高频逆变环节,提出了半桥谐振拓扑方案,并重点对交流母线的脉冲相位调制(PPM)进行了分析,从而实现了相位的闭环控制。通过仿真和实验验证了所设计拓扑与控制方法的可行性和可靠性,为HFAC配电系统在新领域的应用提供了一定指导意义。     

一种光伏逆变器低电压穿越辅助源

随着光伏电站的不断增多,光伏逆变器低电压穿越(LVRT)能力的作用日益显著。在低电压穿越过程中,逆变器内部供电不可间断,因此其辅助源需同时从直流侧和交流侧取电,而目前已有方案成本较高且不具备可靠关断能力。为此设计了可延时关断的低电压穿越辅助源,给出了详细的电路方案,并通过实验验证了电路结构简单、性能可靠,可以有效保证逆变器低电压穿越的稳定工作,达到了预期目标,降低了产品成本。     

应用嵌入式操作系统的交流伺服单元

针对交流伺服单元中日益丰富的功能与软件实现复杂性之间的矛盾,将嵌入式操作系统引入到交流伺服单元的设计中,对其在微处理器上的移植过程进行了深入研究。分析了堆栈结构的动态过程和静态初始结构,给出了堆栈的具体操作和相关参数配置,并实现了临界区的访问方法,提出了以此为基础的伺服单元任务划分和任务实现结构。实际运行表明,操作系统运行稳定,在可预测的时间内对外部事件做出响应,任夸划分合理,避免了频繁任务切换和优先级倒置。     

卫星电源系统锂电池主从式均衡管理单元

提出一种适用于卫星电源系统的主从式架构锂电池均衡管理单元(CEMU),由主控模块、均衡模块和旁路模块等模块构成。旁路模块可进行选择性配置,主控模块负责均衡和旁路控制,而均衡模块采用基于双向DC/AC变换器的主动均衡,可在实现低损耗、动态均衡的同时完成高精度单体电池电压采样。这里设计了一款四节电池串联电池组CEMU,实验表明串联单体电压可实现高效快速均衡,均衡精度优于15 mV,单体电压采样精度优于5 mV。