电动摩托车用永磁无刷电机半桥斩波式能量回馈制动实验研究

永磁无刷电机能量回馈制动是电动摩托车用永磁无刷电机的核心技术之一.针对永磁无刷电机半桥斩波回馈制动方式,从理论推导、仿真验证和实验验证三方面,对不同转速下、直流母线上的平均回馈电流与PWM占空比之间的关系进行了深入研究.结果表明,永磁无刷电机半桥斩波回馈制动时,可取得某一最佳占空比,使平均回馈电流达到最大,随着转速的上升,该最大值逐渐增大,对应的占空比逐渐减小.平均回馈电流与占空比间的这种关系为实现电动摩托车制动过程中的最大能量回馈提供了理论依据.     

基于半桥和全桥斩波非导通相状态分析的BLDCM特性比较

本文根据非导通相的状态,分析了无刷直流电机(BLDCM)半桥斩波(以上桥斩波为例)和全桥斩波控制方式下非导通相端口电压。半桥斩波中,上桥斩波关断时,非导通相正向续流结束后,中性点电压为零。此时非导通相反电动势过渡为负值后,下桥臂续流二极管在负的反电动势作用下正偏,将在非导通相中产生正向电流,使电机有制动电流和转矩,减小了有效出力。全桥斩波中,非导通相续流结束后,中性点电位为电压源逆变器(VSI)直流侧电压的一半,非导通相所在桥臂的上下两个续流二极管均处于反偏状态,不能导通。非导通相反电动势过渡期间,不会产生制动电流和转矩。仿真结果验证了两种斩波方式下BLDCM的运行特性。     

一种用于无刷直流电机回馈制动的PWM调制方式

在能量回馈制动原理的基础上,分别指出无刷直流电机(brushless DC Motor,BLDCM)回馈制动时半桥和全桥脉宽调制(Pulse-Width Modulation,PWM)的优缺点,并在此基础上详细分析了BLDCM的半桥PWM回馈制动原理。针对现有的半桥PWM会在BLDCM回馈制动中引起非导通相续流,从而影响电机运行特性的问题,通过原理分析及数学推导,提出一种PWM-OFF-PWM调制方式,采用该调制方法可消除非导通相续流电流,改善电流波形,减小电磁转矩脉动,在制动过程中获得更大更稳定的制动转矩,进而实现高效回馈制动。仿真和试验分析表明该方法具有比传统半桥PWM调制更优良的特性。     

龚氏半桥和全桥双向调节原理

直流斩波变换领城中的半桥和全桥逆变电路和调节原理是DC/AC变换中最为广泛的基础电路和调节原理,交流斩波变换领域中也有与它们相对应的龚氏半桥和全桥变换电路和调节原理,龚氏半桥双向调是原理是1个交流斩波调压电路的输出交流电压与倒相自耦变压器绕组中间抽头上的交流电压进行比较,实现交流电压正反双向调节电压的调节原理。龚氏全桥双向调节原理是2个交流斩波调压电路的输出交流电压进行比较,实现正反双向调节输出电压的原理。它们是从众多交流斩波双向调压电路发明中提炼出来的新原理,是交流电压实现双向调节电压的基础,它们包含有多种AC/AC斩波变换双向调节的新电路,在交流斩波双向调压中可节省4~12个倒相双向电子开关,使双向调压电路简化成本降低。     

交流变频调速系统中的能量反馈控制

在大、中型变频调速系统中，能耗制动已不足取。采用回馈能量的电磁制动可以达到节能的目的，而且，若能控制回馈电流大小，还可以灵活地调节制动转矩，达到精密制动。本文介绍采用有源逆变电路使直流电能回馈给交流电源，其途径是从电网取得控制信号，保证了有源逆变电路各晶体管导通规律，得以使逆变之交流电压和电网电压同步。同时，在逆变电路中，采用斩波电流控制，达到灵活控制回馈电流亦即制动转矩大小的目的。     

三相DC/DC非接触供电电路设计

用于电动汽车的非接触充电桩,其传输功率峰值高,如何提高充电效率和优化电路的结构是研究热点。此处提出非接触供电系统,采用三相六桥臂全桥斩波电路将直流电转换成三相高频交流电,其传输功率的能力强,且输出电流脉动比单相四桥臂斩波电路小,可有效减小滤波电容的体积。该电路的三相斩波占空比可在38%～50%之间调节。在不改变拓扑结构的前提下,该电路可以切换为单相四桥臂斩波电路传输功率。实验结果验证了电路的可行性,当输出功率为1.08 kW时效率达到94.6%。     

电动汽车回馈制动发电储能装置控制电路

电动汽车在频繁减速过程中,存在着大量动能被消耗掉的问题。针对该问题,提出了采用开关Boost升压斩波技术,实现电动汽车在制动过程中所产生能量的回收。设计了专用的整流电路、DC/DC升压变换电路和检测与保护电路,并对该储能控制系统电路进行了建模仿真。仿真结果表明可利用回馈制动发电储能装置进行充电,解决了蓄电池延长续航能力的问题。     

能量回馈制动在电动汽车中的应用

回馈制动是用于电动汽车的电机及其控制系统中的一项关键技术,先以无刷直流电机半桥斩波回馈制动为例说明能量回馈的原理,进而阐述了作为实际应用前提的约束条件和控制策略,最后从试验的角度验证了该控制技术的可行性。     

开关磁阻电动机电压斩波续流方式研究

本文基于开关磁阻电动机（SRM）线性模型，对SR电机电压斩波控制方式的两种续流方式－能量回馈和非能量回馈续流方式的电流和磁链进行了计算，比较了它们对转矩脉动的影响，本文研究表明，SRM电压斩波控制采用非能量回馈续流方式在抑制转矩脉动和振动噪音等方面较能量回馈续流方式有更好的性能。     

半桥调制下无刷直流电机回馈制动的研究

深入分析研究了三相全桥逆变电路控制的无刷直流电机(BLDCM)在半桥调制方式下由电动状态转入回馈制动的过程,并对BLDCM的电动与回馈制动控制系统做了仿真和实验。实验结果表明,采用三相全桥逆变电路控制的BLDCM在半桥调制方式下可以很好地实现从电动状态到回馈制动状态的过渡。该控制方法硬件电路简单、控制简便,具有一定的推广和应用价值。     

全桥DC／DC（H桥）变换电路的设计与实现

在桥式可逆斩波电路理论的基础上,建立基于MATLAB／Simulink／Power System工具箱的桥式可逆斩波电路的仿真模型,给出了电阻电感性负载即电动机负载时的仿真结果,并对其进行分析,同时也验证了所建模型的正确性。     

软开关PWM DC/DC全桥变换器的理论基础

系统地提出PWM DC/DC全桥变换器的一族共9种控制方式,根据斜对角的两只开关管的关断情况,将这九种控制方式归纳出两类开关切换方式。引入超前桥臂和滞后桥臂的概念,提出PWM DC/DC全桥变换器软开关的实现原则。     

一种适用于全桥MMC的闭环调制策略

近年来,全桥MMC由于其具有直流故障穿越能力获得越来越广泛的关注。但是目前对于全桥MMC的研究多是使子模块工作在仅输出正电平（负电平）和零电平的工作模式下,子模块内存在常导通和常关断的开关管,导致子模块内部损耗分布不均匀,不利于散热系统的设计。为使各开关管处于相似的工作状态,优化子模块内能量分布,本文首先研究了全桥子模块的全部工作模式,基于载波移相调制方式分析了调制波交叠情况不同时子模块的输出电压。接着对单相MMC进行建模,通过理论推导得到了一种可灵活调节子模块工作状态的适用于全桥MMC的闭环调制策略。最后,利用PLECS软件对本文所提出的调制策略进行了仿真验证。     

一种改进的倍流整流方式ZVS PWM全桥变换器

提出了一种改进的倍流整流方式零电压开关PWM全桥变换器 (CDRZVSPWMFB变换器 ) ,即在基本的CDRZVSPWMFB变换器的变压器一次侧串入一个阻断电容。它保留了基本变换器可在很宽负载范围内实现开关管的ZVS和输出整流管自然换流的优点 ,同时对变压器的漏感没有严格要求。阐述了改进变换器的工作原理 ,讨论了超前管和滞后管各自实现ZVS的特点 ,并通过一台 5 40W的原理样机的完成验证了改进变换器的工作原理 ,最后给出实验结果     

A highly efficient single‐phase sine‐wave inverter with single‐switch high‐frequency modulation

This paper presents a highly efficient single‐phase sine‐wave inverter with single‐switch high‐frequency modulation. In this topology, a control circuit is connected at the lower arm of a full‐bridge inverter to control the output voltage across the full‐bridge inverter. The switch at the lower arm of the full‐bridge inverter controls the output voltage of the full‐bridge inverter by increasing or reducing the voltage level at the lower arm of the inverter. This switch of lower arm is controlled by a high‐frequency sinusoidal pulse width modulation (SPWM) switching signal, while the power switches of the full‐bridge inverter operate with a square‐wave switching signal at the line frequency to unfold DC–AC inversion, thus producing a sinusoidal voltage at the load. Both computer simulation and experiment are carried out to verify the performance of the proposed topology. Experimental results from a 1000‐W laboratory prototype are presented to testify and validate the analysis, design, and performance of the proposed topology. The results show that the proposed topology has nearly sinusoidal output voltage and current waveforms with a total harmonics distortion of less than 5%. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

全桥DC／DC（H桥）变换电路的设计与实现

本文红对侨式可逆斩波电路作出理论分析的基础上,建立基于MATLAB／Simulink／PowerSYstem工具箱的桥式可逆斩波电路的仿真模型,给出了电阻电感性负载及电动机负载时的仿真结果,并对其进行分析,同时也验征了本文所建模型的正确性。     

全桥变换电路的Matlab仿真及实验装置开发

在对桥式可逆斩波电路作出理论分析的基础上,建立基于Matlab/Simulink/Powersystem工具箱的桥式可逆斩波电路的仿真模型,给出了电阻电感性负载及电动机负载时的仿真结果,结合仿真模型设计开发了电路实物,该实验装置自投入使用以来进行状态良好,同时也验证了所建模型的正确性。     

一种适用于直流配电网中半桥-全桥混合型MMC的全电平逼近调制策略

为改善半桥-全桥混合型子模块数量较少的模块化多电平换洗器(modular multilevel converter, MMC)运行性能,推进其在直流配电网等中低压领域的应用,提出了一种全电平逼近调制策略(full level modulation,FLM)。所提FLM利用全桥子模块(full bridge submodule,FBSM)的全电平输出能力,控制桥臂中某一FBSM运行于“脉宽调制(pulse width modulation, PWM)模式”,将所得全电平PWM波与原阶梯波叠加以进一步逼近正弦调制波。子模块工作模式由电容电压排序结果确定,相单元中任意时刻均有两个FBSM运行于“PWM模式”,输出互补的全电平PWM波。基于Matlab/Simulink的仿真结果和物理实验结果表明,在所提FLM调制策略下,交流侧电压电流质量远高于传统最近电平逼近调制策略,运行损耗、控制复杂度及循环电流均优于传统载波移相脉冲宽度调制,满足中低压领域的调制要求。     

基于四桥臂变流器的三维空间矢量调制算法

静止无功发生器(ASVG)是柔性交流输电系统中的一种重要的控制器，补偿系统的无功功率或阻尼系统振荡，还具有抑制谐波和滤除负序、零序电流的能力。讨论了基于四桥臂变流器的空间矢量分布，四桥臂ASVG的三维空间矢量调制算法，该算法具有形式简化，便于实时计算的优点。