一种基于模型预测的永磁同步电机直接转矩控制策略

针对传统直接转矩控制(DTC)方法中电压矢量切换时间不固定以及电压矢量切换点受限于滞环宽度等问题,将模型预测控制(MPC)应用于永磁同步电机(PMSM)DTC系统,提出了一种优化的电压矢量预测选择方法。一方面,将预测的定子磁链和电磁转矩送入相应的滞环控制器,从电压矢量有限集中选择合适的电压矢量以确保预测的磁链和转矩分别在各自的滞环内;另一方面,引入代价函数和优化策略,选择不同情况下相应的最优电压矢量,且可以同时考虑电流保护等额外的控制目标。在一台凸极PMSM驱动平台上对所提出的控制策略进行了试验验证。试验结果表明,所提出的控制策略能够有效地将转矩控制在滞环内,验证了该策略的有效性。     

电能变换领域中随机脉宽调制技术研究概况及展望

相较于传统的脉宽调制技术,随机脉宽调制具备有效的谐波频谱分散能力,从而实现机电负载噪声的削弱。随机脉宽调制技术包括起步的随机开关调制、后续的随机脉冲位置与随机开关频率等3个基本方法。随着电力电子技术的整体发展,随机脉宽调制已从传统的载波调制逐渐拓展到空间矢量调制之中,应用范围日趋广泛,谐波频谱分散与功率谱峰值抑制的效果不断提升。同时,新的优化方案不断被提出,对谐波频谱及功率谱的分散效果亦在不断提高。梳理了随机脉宽调制的研究历程,总结了数种典型的随机脉宽调制的基本原理,并对未来随机脉宽调制的研究方向作出展望,为随机脉宽调制技术的深入研究提供参考。     

基于IGBT行为模型的有源中点钳位五电平变换器损耗特性分析

有源中点钳位五电平拓扑(5L-ANPC)通常用于中压大容量电能变换领域,同时由于其拓扑结构复杂和各器件有效开关频率不同,使得损耗分析较为困难,并且对计算精度要求较高.该文分析基于载波移相脉宽调制(PS-PWM)的损耗计算方法,根据电压电流关系,详细分析所有器件的导通规律,推导导通损耗计算方法.针对传统的开关损耗计算方法在中压大容量条件下误差较大的问题,详细分析IGBT的开关瞬态过程,提出一种基于行为模型的开关暂态损耗计算方法,并将其运用于5L-ANPC拓扑开关损耗分析.对5L-ANPC拓扑损耗特性进行分析,为散热系统设计奠定了坚实的基础.实验结果表明,该文所提方法提高了损耗计算精度,最大误差为10.4％,最小误差为8.4％,验证了所提损耗计算方法的有效性.     

全碳化硅功率模块开关瞬态特性及损耗研究

为了加快全碳化硅功率模块的实际工程应用,针对全碳化硅模块开通关断过程中电压电流变化率、栅极电压耦合、开通损耗和关断损耗开展了分析,并与传统IGBT功率模块进行了对比分析。在全碳化硅功率模块双脉冲试验的基础之上,研究了不同电压电流等级下开关瞬态特性和开关损耗,提取试验参数,获得了电压电流应力大小,为全碳化硅功率模块的工程应用提供有效参考。     

基于DSC整流器和双闭环PR逆变器的模块化中频静变电源

与传统中频电源相比,模块化中频静变电源具有选用灵活、可靠性高、冗余性好、便于系统维护等优点。中频静变电源整流器在控制母线电压稳定的同时还要实现单位功率因数控制。为此,具体分析了双电流环控制策略,给出了双电流环控制器中电压电流正负序分离原理和双dq锁相环的具体实现方法,即延时信号抵消(DSC)和双闭环准比例谐振(PR)。针对逆变器输出电压基波无差跟踪困难、谐波含量高等问题,采用双闭环多重准PR控制策略,实现中频电压的稳定输出。仿真和试验结果表明,双电流环控制器能同时实现母线电压稳定和单位功率因数控制,采用双闭环多重准PR控制策略的中频逆变器能够输出稳定的中频交流电压。     

基于低阶串行双扩展卡尔曼滤波的永磁直线同步电机无速度传感器控制策略

首先,基于三相永磁直线同步电机在同步旋转坐标系下的数学模型,推导出系统的三阶状态方程,实现基于扩展卡尔曼滤波算法的动子速度估计;然后,分析传统扩展卡尔曼滤波算法的计算过程,针对其实时线性泰勒近似是在上一周期的最优估计处完成,因而具有一定滞后性的缺陷,提出一种低阶串行双扩展卡尔曼滤波算法,通过两个低阶扩展卡尔曼滤波算法串行执行,在当前周期的最优估计处完成泰勒近似,提高状态估计精度;最后,仿真和实验结果表明,提出的基于低阶串行双扩展卡尔曼滤波器的无速度传感器控制策略,相比于常规扩展卡尔曼滤波器无速度传感器控制方法具有更高的速度估计精度。     

矢量控制感应电动机H∞磁通观测器研究

转矩环和磁通环的解耦控制是矢量控制性能的保证,而解耦控制的精度取决于磁通观测器定向于电机实际磁通的精度.本文在分析电机参数不确定性的基础上,建立了考虑铁损的感应电动机全阶H∞磁通观测器.考虑磁通变化并采用增益规划控制设计线性时变系统的综合观测器,推导出不确定性与观测器误差的传递函数,通过配置观测器的极点区域提高H∞磁通观测器的动态性能,求解线性矩阵不等式得到H∞磁通观测器的反馈阵.建立实验系统,通过改变电机磁通幅值与电流模型对比了两种观测器的鲁棒性.     

异步电机并联运行磁场定向控制

针对两台电机参数和负载不一致的情形,在原有单台电机磁场定向矢量控制模型的基础上,推导出适合一个逆变器控制两台电机的磁场定向控制模型.该方法考虑了电机参数的不同及电机定子电流的不一致,基于转子平均磁链进行定向,以两台电机的定子平均电流为控制目标,定子电流的d轴分量控制平均转子磁链,q轴分量控制平均电磁转矩.理论分析、仿真结果和实验结果表明了该控制方法的正确性和可行性.     

基于二自由度有功／频率控制的中频逆变器并联系统仿真研究

针对传统下垂控制方法中存在的功率均分受线路影响较大等问题,提出了一种改进的三相静止中频电源并联组网运行的方法。与传统下垂方法进行了对比分析,分析结果表明,改进的控制方法能有效地克服传统下垂方法中存在的问题,并且能够实现不同容量的三相静止中频电源的并联组网运行。最后通过仿真验证了所提出的控制方法的正确性和有效性。     

中频电源并网运行直流支撑电容安全性研究

中频电压源型逆变器并联运行时,IGBT内部并联二极管在逆变器启动前实际上做整流器运行,直流支撑电容有可能在充电过程中损坏。对比工频逆变器,分析了中频逆变器并联的特点,建立了系统简化模型,从理论上分析了并联电抗,直流电压利用率与滤波电容对直流支撑电容安全的影响,并通过Simulink仿真模型对理论分析进行验证,最后提出了保护支撑电容的措施。