基于比例谐振控制的共直流母线开绕组永磁同步电机零序电流抑制技术

由于共直流母线的开绕组永磁同步电机系统存在零序电流回路,变流器调制产生的共模电压和永磁体自身反电动势零序分量构成的零序电压源会在电机绕组内产生零序电流,影响开绕组永磁同步电机的运行效率和稳定性。因此,提出一种基于比例谐振控制的零序电流抑制方法,在建立开绕组永磁同步电机及其零序回路数学模型基础上,通过设计基于比例谐振控制的零序电流闭环系统来控制变流器输出电压的零序分量,达到对零序电流的抑制目的。同时深入分析了所提零序电流抑制策略在开绕组永磁同步电机不同运行工况下的稳定运行能力。最后,通过构建开绕组永磁同步电机实验系统,验证了所提出零序电流抑制策略的有效性。     

共直流母线开绕组电机系统零序电流抑制技术综述

开绕组电机系统是将星形绕组中性点打开,两端各接一个逆变器的特殊级联供电方式。在只能提供单一直流电源时,2个逆变器共用同一个直流电源,称为共直流母线结构。由于其具有所需电源数目少、输出功率高、有效电压矢量多样,以及冗余性和容错性强的优点,在高电压、大功率、安全性要求高的场合下有广泛的应用前景。同时,由于该结构存在零序通路,零序电流会产生额外损耗和转矩脉动。因此,有效地抑制零序电流是该结构能够广泛使用的必要条件。通过总结共直流母线开绕组电机系统在国内外的研究和发展现状,介绍共直流母线开绕组电机系统的拓扑结构及其零序电流产生机理,并对零序电流抑制技术进行全面归纳总结。最后,讨论共直流母线开绕组电机系统零序电流抑制技术的发展趋势。     

基于重构电压矢量的共直流母线型开绕组永磁同步电机改进直接转矩控制

针对共直流母线型开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)基本电压矢量丰富、存在零序回路的特性,该文提出两种基于重构电压矢量的共直流母线型开绕组永磁同步电机改进直接转矩控制策略.为充分利用OW-PMSM所产生的电压矢量,定义19个重构电压矢量并基于此改进零序电流抑制方法,扩大直接转矩控制的备选电压矢量范围.根据重构矢量数量多...     

共直流母线开绕组的少稀土混合磁材料永磁无刷电机系统零序电流抑制策略

为提高少稀土混合磁材料永磁无刷电机的功率密度和转矩输出能力,采用了新型共直流母线开绕组的逆变器拓扑结构。该结构会在电机绕组内产生零序电流,一定程度上影响了电机的运行效率和稳定性。为此,提出了一种解耦空间矢量脉宽调制法,有效提高了电机端电压利用率。对共直流母线情况下共模电压和零序反电动势均会导致3、9次电流谐波的问题,采用了具有针对性的重复控制器对零序电流进行闭环控制,在简化控制系统结构的同时,有效地解决了共模电压和零序反电动势的影响。最后,通过试验验证了所提方法的正确性和可靠性。     

基于改进自抗扰控制的共直流母线开绕组永磁同步电机转矩脉动抑制策略EI北大核心CSCD

由于存在零序路径,共直流母线开绕组永磁同步电机会在运行过程中产生零序电流,影响系统效率和稳定运行。传统的零序电流闭环抑制方法调制范围有限,不能充分利用双逆变器系统的调速范围,且交叉耦合、逆变器死区等因素会导致零序电流不能被完全消除。为抑制零序电流和三次谐波反电势相互作用产生的转矩脉动,该文首先提出一种基于改进自抗扰控制的抑制方法,通过并联谐振单元将扩张状态观测器改进为通用积分型扩张状态观测器,以实现对频率较高转矩脉动的准确观测;然后,通过自抗扰控制律对该转矩脉动进行补偿,所提方法能够有效抑制零序电流和三次谐波反电势产生的转矩脉动,尤其是高调制比、零序电压不能被准确合成时,转矩脉动抑制效果明显。最后,在1kW开绕组电机驱动平台上验证所提方法的抗扰能力和鲁棒性。     

开绕组异步电机零序电流控制策略

零序电流抑制是共母线和共中线开绕组拓扑应用所必须解决的技术问题,为了探讨虚拟信号重构思想在零序电流控制上的应用,并对比各种虚拟信号重构控制方案间的差异。通过对虚拟三相电流和虚拟两相电流方案进行数学分析,建立了虚拟电流方案的统一数学模型,并依据控制系统频域分析方法,从理论上揭示了各方案间的性能异同。基于三相时延、正交时延、一阶全通滤波器、二阶低通滤波器、二阶全通滤波器以及巴特沃斯滤波器搭配微分的虚拟信号重构方案间具有类似的控制性能,在应用中可以互相替换;而基于二阶广义积分器的方案相较于上述各方案具有更突出的动态响应性能,但会在控制带宽过大时失去稳定。最后,通过共中线开绕组异步电机零序电流的控制对理论分析的正确性进行了验证。     

六相永磁同步发电机系统的零序电流抑制策略

针对共直流母线开绕组永磁同步发电机(OW-PMSG)系统在传统空间矢量调制策略下存在的零序电流干扰不足,通过分析共直流母线开绕组电机系统中零序电流产生原因,提出一种应用于六相OW-PMSG系统的零序电流抑制的控制策略。为有效抑制零序电流,引入比例谐振控制器控制变流器产生共模电压,以抵消反电动势三次谐波分量。为有效抑制由定子结构带来的5次、7次谐波,重新选择矢量,并按照计算出的比例关系分配矢量作用时间。对比分析传统最大四矢量控制策略和改进的零序电流抑制策略的仿真结果,验证了该方案的可行性。     

基于谐波抑制的共母线开绕组永磁同步电机减振控制

为了减少共母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)驱动系统中的电流谐波,抑制由径向电磁力引发的电机振动,提出了一种基于零序电流闭环的零矢量重分配随机开关频率空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。该算法通过选取的零矢量产生共模电压,抵消由非零电压矢量带来的共模电压,将零序电流闭环后动态抑制零序电流,有效地减少了相电流3次谐波含量。同时,针对调制策略固有的相电流高频谐波分量,通过SVPWM中开关频率随机化,使得开关频率及其整数倍处高频谐波幅值大大减少。试验结果表明,该方法能有效降低高低频段电流谐波幅值,实现OW-PMSM全频段的减振控制。     

共直流母线开绕组电机的移相解耦控制策略

传统的共直流母线开绕组电机驱动系统的调制策略主要有三种:交替子六边形脉冲宽度调制(PWM)、中间六边形PWM和解耦SVPWM,但单一调制策略下无法兼顾电压输出范围和零序电压。该文提出一种移相解耦调制策略,该策略是在解耦SVPWM的基础上将两个逆变器的电压矢量夹角也作为一个控制量,通过调节该夹角可以使驱动系统既有较宽的输出电压范围,又能在全输出电压范围内具有较小的零序电压。最后,利用基于dSPACEDS1007的实验平台,分别通过实验验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于四桥臂拓扑的开绕组永磁同步电机预测电流控制策略研究

开绕组永磁同步电机四桥臂控制系统相比常规的开绕组同步电机双逆变器控制系统,在保证直流母线电压利用率一样的条件下,可以显著降低成本。为了抑制共母线开绕组永磁同步电机四桥臂控制系统的零序电流,在传统的模型预测电流控制的基础上,提出基于三维空间快速选择最佳电压矢量和基于无差拍预测电流控制的零序电流抑制方法。对共直流母线四桥臂系统的数学模型及αβ平面的电压矢量分布进行分析;采用模型预测电流算法进行控制;建立abc坐标系下的空间电压矢量分布系统,并分析几何空间关系,提出选择最优电压矢量的方法,效率得到提升,同时零序电流也得到了有效抑制;建立0轴电压预测方程,并采用中矢量调制方法,提出基于无差拍预测电流控制的零序电流抑制策略,不仅抑制了零序电流,而且不需要复杂的价值函数计算,大大减少了计算量。该控制方法能够显著提升系统的动态和稳态性能。仿真验证了该控制方法的正确性和有效性。     

基于改进电流法的PMSM绕组开路诊断方法

针对传统永磁同步电机(PMSM)绕组开路故障诊断方法效率低下、适应性差等问题,提出了一种基于改进平均电流法的自适应阈值PMSM绕组开路故障诊断方法。首先,获取PMSM三相正常状态和故障状态的电流信号。其次,为克服测量噪声影响,对该信号进行滑动窗口滤波处理。然后,提出了一种改进平均电流法的绕组开路故障诊断方法,该改进平均电流法可得到自适应阈值,将滤波后的电流值与阈值的比较结果作为故障判断依据。最后,通过仿真平台验证所提算法,结果表明所提方法快速性好,稳定性高。     

多相永磁电机封闭形绕组无环流条件的分析

本文基于多相永磁电机的谐波电势分析,探讨多相封闭形绕组无环流的条件,也解释了有刷直流电机环流不存在的理由。     

面装式永磁同步电机伺服系统电流控制方法研究

永磁同步电机的电流控制方法有id=0控制、转矩电流比最大控制、功率因数等于1的控制和恒磁链控制等。通过研究这几种电流控制方法的控制效率、输出转矩特性、功率因数特性等因素,由此确定面装式永磁同步电机伺服系统的电流控制方法。同时,还研究了id=0控制的实现途径,对比了电压前馈解耦控制和电压反馈解耦控制实现的简易程度和实现的可能性,选择电压反馈解耦控制实现面装式永磁同步电机伺服系统的电流控制。     

面装式永磁同步电机伺服系统电流控制方法研究

永磁同步电机的电流控制方法有id=0控制、转矩电流比最大控制、功率因数等于1的控制和恒磁链控制等。通过研究这几种电流控制方法的控制效率、输出转矩特性、功率因数特性等因素，由此确定面装式永磁同步电机伺服系统的电流控制方法。同时，还研究了id=0控制的实现途径，对比了电压前馈解耦控制和电压反馈解耦控制实现的简易程度和实现的可能性，选择电压反馈解耦控制实现面装式永磁同步电机伺服系统的电流控制。     

内置式永磁同步电机直接转矩控制系统电压矢量选择策略

分析了永磁同步电机直接转矩控制系统中电压矢量对定子磁链幅值和转矩角的影响,并分析了施加电压矢量后转矩的动态变化,得出了电压矢量选择策略,给出了传统开关表无法满足转矩控制的原因,并提出一种增加可用电压矢量的简单方法,优化开关表抑制转矩脉动.仿真结果验证了理论分析.     

电力电缆的零序电流保护方案

电力电缆的零序阻抗随零序电流的大小而改变,如果采用恒定值的零序阻抗来进行零序电流保护的整定,容易导致保护的不正确动作.由于电缆线路的零序阻抗是零序电流的函数,提出了基于迭代算法的零序电流保护的方案.利用经验公式来确定零序阻抗初始迭代值;采用最小二乘法对阻抗-电流曲线进行拟合求取零序阻抗;利用修正后的零序阻抗再次计算短路电流,直至前后2次计算出的接地电流的误差满足迭代精度要求.按照在线计算的零序阻抗值进行零序电流保护的整定,使得保护的特性适应于当前的电流值.保护的整定完全由装置自动完成,对当前系统的运行方式具有较好的自适应性.     

永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压抑制研究

针对永磁同步电机模型预测转矩控制共模电压较大的问题,对比分析了磁链、转矩和共模电压共同控制、直接去除零电压矢量和虚拟零电压矢量三种抑制共模电压的方法。仿真结果表明,三种方法均可有效抑制共模电压。前两种方法均未采用零电压矢量,导致磁链脉动和转矩脉动增大;虚拟零电压矢量方法既保留了零电压矢量,又有效抑制了共模电压,但开关频率有所增大;动态虚拟零电压矢量选择开关次数最小的零电压矢量生成方式,可在控制性能基本相当的前提下,有效减小开关频率,综合性能最优。