开关磁阻电机新型功率变换器的研究与设计

分析了常用的开关磁阻电机公共开关型功率变换器主电路,对续流阶段相电流的影响因素进行了理论分析,说明了续流时间的长短直接影响到系统的输出转矩和转矩脉动。为了提高系统重载和高速时的调速性能,给出了几种新型的功率变换器主电路。仿真结果说明改进的新型功率变换器加速了绕组放电,缩短了续流时间,改善了电流波形,降低了转矩脉动,并提高了系统的输出功率。     

开关磁阻电动机新型功率变换器及仿真分析

提出了一种通过ＤＣ／ＤＣ变换器以在磁阻电动机绕组放电电流进行回馈的新型功率变换器,详细分析了其对系统性能的影响,并与传统的功率变换器作了比较,仿真计算了每种功率变换器下的系统输出电流及转矩波形,证实了该功率变换器对提高系统输出功率、减小转矩波动的有效性。     

无刷直流电动机转矩脉动抑制

通过对无刷直流电动机(brushless DC motor,BLDCM)典型PWM调制控制方式的分析,对新型的PWM开关模式进行了研究,证实了它能消除非换相区的非导通相绕组的二极管续流,进而大大降低非换相区转矩脉动.在该电机系统的换相区转矩脉动抑制方面,通过对换相区开与关不同相的上升与下降电流的分析,并基于功率变换器直流侧供电电压与电机反电动势的固定关系能消除换相区转矩脉动的机理,提出了在功率变换器主电路的直流侧增加ZETA变换器,当进入换相区时由可控的ZETA变换器向功率变换器供电,供电电压保持4倍于电机反电动势.通过实验证实了系统的非换相区和换相区转矩脉动抑制效果.     

基于TSMC永磁方波电机转矩脉动抑制的研究

针对电机换相时转矩脉动过大的问题,提出一种新颖的基于双级矩阵变换器的永磁方波电动机的拓扑结构,在该拓扑结构上采用电流和转速的双闭环控制,通过检测定子端电压来确定续流时间,改进了续流时期 PWM调制策略,所提出PWM调制策略无论在低速还是高速,都能准确确定电机续流时间,快速抑制转矩脉动,实现对永磁方波电动机的交-交直接控制,该控制策略使得输入功率因数接近1,同时能够实现能量双向流动。通过 MATLAB 仿真结果表明电机输出电流接近矩形波,换向转矩脉动得到很好的抑制,转速跟踪准确,验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

直接转矩控制的无刷双馈感应电机的异步启动

针对无刷双馈感应电机( BDFIM)异步启动电流及启动转矩的解析分析不足的问题,利用等效电路推导出BDFIM异步启动阶段两个定子绕组的电流和启动转矩的解析表达式.分析结果表明,功率绕组的启动电流小于同容量的感应电机.针对BDFIM直接转矩控制系统牵入同步时电流大的问题,提出了磁链优先的方法,即在牵入同步的过程中,根据控制绕组磁链所在的扇区,选择合适的电压矢量,优先建立磁链,待磁链增加到设定的阈值时,再兼顾磁链和转矩.样机的实验结果表明,磁链优先的控制方法能够有效减小两个定子绕组的牵入电流.     

有效平滑无刷直流电机转矩的新方法

在无刷直流电机(Brushless DC Motor,简称BLDCM)数学模型的基础上,分析了传统PWM调制方式对BLDCM非导通相引起续流电流的原因,以及该续流电流导致非换相期间的电磁转矩脉动的现象.通过原理分析及数学推导,提出在三相逆变桥输入端加上前级直流变换器,以控制电机的新策略.该方法在理论上消除了BLDCM在非换相区内的转矩脉动,并且利用试验证明了该方法的有效性.     

新型有源升压功率变换器及其在开关磁阻电机中的转矩脉动抑制

提出一种绕组退磁电压实时控制,且结构简单的新型有源升压功率变换器。该变换器利用绕组退磁能量和有源功率器件,根据电机工况实时控制绕组退磁电压,实现转速、负载较大变化情况下开关磁阻电机的高效率、低转矩脉动运行。同时,该变换器一相绕组仅需一个IGBT和一个二极管,简化了变换器结构。分析该新型有源升压功率变换器拓扑及在三相开关磁阻电机中的工作机理,研究绕组退磁电压对退磁相负转矩的影响,并对其数学模型进行推导。在此基础上,结合瞬时转矩控制策略,构建了基于该新型有源升压功率变换器的开关磁阻电机驱动系统,通过仿真与实验研究,验证了理论分析的有效性和优越性。     

一种新的消除无刷直流电机非导通相续流的 PWM调制方式

该文详细分析了PWM调制方式对无刷直流电机续流过程以及对电磁转矩脉动的影响，指出了使用现有的PWM调制方法会在无刷直流电机中引起非导通相的续流现象。从而影响电机运行特性：文中通过原理分析及数学推导，提出了一种新的PWM调制方式，PWM—ON—PWM调制方法，采用该调制方法可以消除非导通相的电流续流过程，从而减小电流脉动和转矩脉动：通过仿真和试验验证了该方法和传统的PWM调制方法的差异及性能表现，证明了该方法具有比传统PWM调制方法更优良的特性。     

适用于无轴承开关磁阻电机的新型升压功率变换器

针对无轴承开关磁阻电机在换相时励磁电流建立速度过慢,本文提出了一种结构简单的升压型功率变换器,电机在换相时,通过利用绕组退磁能量来为后一相绕组迅速建立励磁电流,在保证电机稳定悬浮的基础上实现电机换相时的低转矩脉动运行。分析了该功率变换器的拓扑结构以及工作状态,在此基础上,构建了基于该新型升压功率变换器的12/8极双绕组宽转子齿无轴承开关磁阻电机驱动系统,通过Matlab/Simulink系统仿真和实验平台,验证了该功率变换器的可行性和有效性。     

反作用飞轮电机换相转矩脉动分析

为了提高反作用飞轮制动时的输出力矩精度,针对反作用飞轮电机运行时的拓扑结构,建立了飞轮电机换相时的数学模型,分析了电动运行状态下电流下降相通过开关管并联电容续流的换相过程以及电容值的大小对换相转矩脉动的影响,并首次分析了反作用飞轮电机能耗制动和反接制动时产生换相转矩脉动的物理过程,确定了制动时产生换相转矩脉动的主要影响因素和转矩脉动最小化条件,为研究减小换相转矩脉动的措施和提高反作用飞轮电机控制精度提供了理论依据。     

减小开关磁阻电动机低速时转矩脉动的新型控制策略

转矩脉动是开关磁阻电动机在推广应用中存在的一个非常突出缺点。本文充分考虑工程设计的需要,提出了减小转矩脉动的新型控制策略。文中运用实验方法建立了开关磁阻电动机的数学模型,定义衡量转矩脉动大小的转矩脉动系数;并和传统电流斩波控制方式进行了仿真比较,给出了研究结果。     

基于级联式拓扑的消除无刷直流电机传导区转矩脉动方法

在无刷直流电机的数学模型基础上,详细分析了传统的H_PWM-L_ON调制方式对BLDCM的非导通相引起续流电流的原因,以及由此续流电流导致非换相期间(传导区)的电磁转矩脉动的现象.通过原理分析及数学推导,提出在三相逆变桥入端加上前级直流变换器,利用单一直流母线电流的反馈闭环来控制电机的新策略.该方法在理论上彻底地消除了BLDCM在传导区内的转矩脉动,并且利用试验证明了此方法的有效性和可行性,说明比较适合用高精度要求下的无刷直流电机控制系统.     

开关磁阻电机启动转矩控制策略研究

针对开关磁阻电动机启动过程容易产生制动转矩使转速下降的问题,介绍了开关磁阻电机启动过程工作原理,分析了开通角和关断角对启动转矩的影响,提出了一种电流双闭环的启动转矩控制策略,建立了基于Matlab/Simulink的开关磁阻电动机启动系统仿真模型,与传统的电流单闭环控制策略相比,该方法能有效减小启动过程的制动转矩,使转速平稳上升。     

双极型PWM调制方式对无刷直流电机换相转矩脉动的影响

针对脉冲宽度调制方式对无刷直流电机换相过程中电磁转矩脉动影响的问题,对双极性PWM调制方式与上斩下不斩PWM调制方式进行了对比研究.理论分析表明双极性PWM调制方式可以通过消除截止相上的二极管续流现象,消除因二极管续流引起的电磁转矩脉动,仿真结果中,两者的截止相电流脉动最大分别为0.12A和0,试验结果两者的截止相最大电流脉动分别为额定电流的20％和5％,表明双极性PWM调制方式可以减小换相期间的转矩脉动.     

减小开关磁阻电动机低速时转矩脉动的新型控制策略

转矩脉动在磁阻电动机在推广应用中存在的一个非常突出缺点。本文充分考虑工程设计的需要，提出了减小转矩脉动的新型控制策略。文中运用实验方法 建立了开关磁电动机的数学模型，定义衡量转矩脉动大小的转矩脉动系数；并和传统电流斩波控制方式进行了仿真比较，给出了研究结果。     

基于预测电流控制算法的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对传统开关磁阻转矩脉动抑制策略中采用电流滞环控制方法带来的电流动态跟踪能力弱而引起转矩脉动大这一问题,提出一种基于线性转矩分配函数策略下的无差拍电流预测方法,提高电流跟踪特性,减小因电流跟踪能力弱引起的转矩脉动。根据电机运行中电流分布特征及电流变化率,灵活选择"正压零压"、"负压零压"等PWM调制模式,确定最佳的功率变换器励磁、续流、退磁模式组合,提高在不同运行模式下电流控制的准确度,在不增加开关频率或改变滞环宽度条件下,使实际电流时刻跟踪给定。搭建三相12/8极开关磁阻电机仿真模型及实验平台,考虑磁场饱和、高速运行、低速运行、负载突变等工况,对转矩脉动指标进行对比。实验结果表明,在线性转矩分配策略下电流预测控制策略能有效减小开关磁阻电机的转矩脉动,提高电机运行效率。     

基于SEPIC变换器无刷直流电机转矩脉动的研究

为解决无刷直流电机(BLDCM)在换相过程中转矩脉动大的问题,提出了在三相逆变桥前端加上前级SEPIC变换器和开关选择电路,通过对单一逆变器输入电压进行控制来抑制转矩脉动的方法。该方法使得瞬间换相区间电流上升相与电流下降相的电流斜率平衡,从而有效减小换相期间的转矩脉动。在实验中使用基于TMS320LF2407A芯片且具有高可靠性和高灵敏性的DSP控制系统,通过实验证明了此方法的有效性和可行性。     

基于固定矢量作用时间的新型直接转矩控制系统

永磁同步电动机传统直接转矩控制具有转矩脉动大、开关频率不恒定等缺点,在分析传统直接转矩控制中磁链和转矩脉动的基础上,利用固定矢量作用时间合成新矢量的新型直接转矩控制方法控制永磁同步电动机.该方法根据转矩和磁链误差来选择基本电压矢量对,根据磁链的位置和转矩误差的大小来确定所选择的基本电压矢量的作用时间,从而得到了新的合成电压矢量进行控制.仿真结果表明基于固定矢量作用时间的新型直接转矩控制方法能够有效减小传统直接转矩控制方法中的磁链和转矩脉动,同时不增加控制的复杂性,明显改善了系统的控制性能.     

基于定子磁链滑模观测器的异步电机空间矢量调制直接转矩控制

针对异步电机直接转矩控制,设计了一种基于滑模控制理论的定子磁链自适应滑模观测器,它以定子电流和磁链为状态变量,利用实际电流与观测电流的误差构成滑模面,并将状态开关信号,输入到电流、磁链状态方程,对电流、磁链观测进行校正,此外通过一个由李亚普洛夫函数附加关系式完成对转子角速度的辨识。为降低系统低速稳态运行时的转矩脉动且保证瞬态运行时转矩的快速响应,在传统直接转矩控制基础上,使用占空比技术,实时计算电压矢量减小转矩误差所需的脉宽,实现对转矩的无差控制,该方法在保证系统响应速度的同时减小了系统平均转矩脉动。实验结果表明,定子磁链滑模观测器观测精度较高,速度辨识过程响应较快、精度较高,新转矩控制方法充分利用了功率器件开关频率,在低速时获得了相对圆形磁链轨迹更小的转矩脉动。     

无刷直流电机非导通相续流的研究及消除策略

分析了无刷直流电机在非换相期间非导通相上发生续流的原因及对电磁转矩脉动的影响，从PWM调制策略角度出发．提出了一种新的PWM调制方式，它能完全消除非导通相的续流现象，从而减小转矩脉动。通过仿真和试验．证明了该方法的可行性和优越性。