考虑逆变器输出谐波的永磁同步电机转子位置估计误差分析

针对永磁同步电机脉振高频电压注入法转子位置估计存在误差的问题,提出基于脉振高频电压谐波分析法的转子位置估计误差分析理论。考虑功率管开关离散化致使三相逆变器输出谐波,对三相桥臂功率管开关向量进行傅里叶级数展开,结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)理论求解逆变器各功率管开关时刻,计算估计dq轴电压基波分量。在此基础上,分析转子位置估计误差来源,推导出误差表达式。通过仿真、数值计算和实验分析各类系统参数对转子位置估计误差的影响规律,为永磁同步电机脉振高频电压注入法相关控制系统参数的选择与优化提供了理论依据。     

多电平双移30°永磁同步电机的矢量控制系统

为了进一步提高调速系统的容量,降低输出谐波和转矩脉动,将多电平逆变器与多相电机相结合,给出了五级十一电平级联型多电平逆变器驱动双移30°永磁同步电机的六相调速系统拓扑结构,分析了电压空间矢量在各正交空间的分布,研究了基于双级联型逆变器的四矢量空间矢量脉宽调制（SVPWM）算法。基于Matlab的仿真将级联型多电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统与两电平逆变器驱动的双移30°永磁同步电机矢量控制系统进行比较,前者的转矩、稳态电流等性能均优于后者,其稳态电流总谐波畸变率仅为2.68%。基于 DSP的实验表明级联型多电平逆变器输出波形接近正弦波,转矩脉动较小,稳态电流谐波含量低,达到了预期的控制效果,从而验证了本文所提方法的可行性。     

多工况不同控制策略下表贴式永磁同步电机供电电流谐波分析

为了深入掌握不同控制策略下供电电流谐波对表贴式永磁同步电机性能的影响,本文在比较不同控制策略原理的基础上完成了PI和滑模控制器的参数整定,基于同一表贴式永磁同步电机建立了不同控制策略下的Matlab/Simulink仿真模型,对不同工况下表贴式永磁同步电机的供电电流分别进行谐波分析,分析了多工况下供电电流谐波的分布情况,发现不同控制策略产生的供电电流在空载以及高速运行状态下均在SVPWM开关频率附近有幅值较大的谐波分量。为了降低供电电流总谐波失真(THD),提出自适应开关频率法,使不同工况下供电电流THD平均下降30%左右,同时降低了IGBT的开关损耗并延长其使用寿命。最后对多工况下不同控制策略做出评价,为进一步研究供电电流谐波对永磁同步电机的温升和振动噪声的影响打下基础。     

容错逆变器PMSM无位置传感器控制系统

为了提高系统的可靠性,针对系统中的功率管和位置传感器等脆弱环节,提出一种容错逆变器-永磁同步电动机无位置控制系统结构.系统中的逆变器采用容错拓扑结构,由四开关实现逆变器器件开路故障后的容错运行;自适应滑模观测器用于估算电机转子位置和转速,实现永磁同步电动机的无位置传感器控制.为减少四开关逆变器的输出谐波,对其SVPWM控制策略进行研究分析.对故障前后运行状况进行对比,仿真和实验结果证明所提出系统能够实现功率管开路故障后的可靠运行.     

一种新型不对称三相准四电平四桥臂逆变器及abc坐标系下三维空间矢量脉宽调制算法

相较于传统两电平逆变器,多电平逆变器因具有更多的输出电平、更低的开关损耗低和电压应力,以及质量更好的输出电压波形,在中高压领域已得到广泛应用,但其也存在成本高、体积大、调制算法复杂及同类型器件难以匹配等问题。为此,提出一种新颖的三相准四电平四桥臂逆变器拓扑结构及其空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)算法,不需要钳位二极管或飞跨电容,简化结构并节约成本。仿真及实验结果表明,在最高10k Hz的开关频率条件下,仿真及实验输出电压的总谐波畸变率(total harmonic distortion, THD)可分别控制为0.78%和4.904%,相较于传统三电平逆变器,其输出谐波含量及开关频率更低,且转换效率提高近2%。     

多电平双Y移30°永磁同步电机的矢量控制系统

为了进一步提高调速系统的容量,降低输出谐波和转矩脉动,将多电平逆变器与多相电机相结合,给出了五级十一电平级联型多电平逆变器驱动双Y移30°永磁同步电机的六相调速系统拓扑结构,分析了电压空间矢量在各正交空间的分布,研究了基于双级联型逆变器的四矢量空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法。基于Matlab的仿真将级联型多电平逆变器驱动的双Y移30°永磁同步电机矢量控制系统与两电平逆变器驱动的双Y移30°永磁同步电机矢量控制系统进行比较,前者的转矩、稳态电流等性能均优于后者,其稳态电流总谐波畸变率仅为2.68%。基于DSP的实验表明级联型多电平逆变器输出波形接近正弦波,转矩脉动较小,稳态电流谐波含量低,达到了预期的控制效果,从而验证了本文所提方法的可行性。     

一种新型的消除三相逆变器死区的空间矢量控制方法

近年来,死区补偿、死区时间最小化、死区消除是三相逆变器克服死区影响的主要研究方向,针对常规三相逆变器死区消除控制策略存在一定局限性,提出一种新型的消除三相逆变器死区的空间矢量控制方法。该方法根据负载阻抗角特性,通过采用SVPWM划分扇区并对各扇区空间矢量控制达到死区消除效果,并且不需要精确的电流极性检测装置,使逆变器输出波形总畸变率最小并提高基波电压幅值的目的。本文对所提出的方法进行了仿真研究。仿真结果证明该方法所产生的死区消除SVPWM控制序列与常规控制策略相比不仅能有效地消除死区影响,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率(Total Harmonic Distortion,THD)和基波电压幅值。     

并联逆变器馈电PMSM调速系统谐波和环流控制

针对大功率场合下并联逆变器馈电永磁同步电机( PMSM)调速系统中存在的环流问题和电机电流谐波性能差的问题,提出一种并联逆变器馈电永磁同步电机控制策略来协调控制不同并联逆变器模块实现电机总电流波形优化,并有效地抑制并联逆变器模块间环流。分析并联逆变器馈电PMSM调速系统的电路结构及并联逆变器环流的等效电路模型,提出针对并联逆变器PMSM调速系统的移相空间矢量脉宽调制( SVPWM)技术和随机SVPWM技术,并通过在SVPWM中动态分配零矢量作用时间来抑制各逆变器模块间的环流。仿真和实验结果均验证了所提出的控制策略的有效性,采用移相SVPWM和随机SVPWM策略可改善电机电流的谐波性能,采用环流抑制环节后可以有效地消除电路中的环流。     

无零矢量作用的逆变器结构仿真研究

文章在原有三相两电平的逆变器结构的直流母线上增加了两个开关管,使得共模电压在零矢量作用时得到了消减。同时在MATLAB/Simulink中搭建三相永磁同步电机（PMSM）矢量控制的仿真模型,基于此模型研究了无零序矢量脉宽控制（NZPWM）减少共模电压幅值的控制策略。通过不改变传统空间矢量脉宽调制（SVM）策略,构建了一种逆变器的拓扑结构使得零序矢量作用时无共模电压产生。结合理论与仿真分析,并与SVM比较,结果表明,NZPWM能够有效抑制共模电压幅值,但是线电压的谐波含量有所增加,定子电流、转矩、转速出现大的波动,改变逆变器拓扑的方式比NZPWM更好的抑制共模电压幅值,输出线电压的谐波含量也未增加且电机的电流、转矩、转速特性也未发生改变,研究表明这种结构能有效抑制共模电压且保持原有输出性能不变。     

低输入电压高效率并网微逆变器的研究

针对单个光伏电池输出电压较低这一问题,提出了一种低输入电压、高效率的单相两级光伏并网微逆变器拓扑。该拓扑前级采用一种高效率的高增益DC/DC结构,实现了软开关技术;后级为全桥逆变结构,采用单电感滤波,应用软件锁相和重复控制电流内环、电压外环等软件控制方法实现逆变并网。研制了一台额定功率为300 W的单相光伏并网微逆变器。经测试,该逆变器满载时并网电流总谐波含量(THD)为1.3%,效率为93.6%,验证了所提拓扑的可行性与有效性。     

新型三相-单相交流发电系统拓扑结构及其控制策略仿真研究

针对传统三相-单相交流变换器拓扑结构复杂且需要额外的滤波器等的不足,基于永磁同步电机开绕组的特点,提出了一种新型三相-单相交流发电系统拓扑结构。分析了通过对双变换器直流侧电容电压的控制实现单相交流输出的工作原理,并在此基础上提出了一种通过永磁同步电机的正序电流和零序电流分别实现变换器直流侧的电容电压和单相交流输出电压解耦控制的新型控制策略。该策略采用MATLAB构建系统仿真模型,在不同发电机转速和负载情况下对系统进行了仿真分析,验证了该新型三相-单相交流拓扑无需使用额外的滤波电路即可实现高质量的单相交流电压输出,其幅值、频率均可以灵活调节,且具有优异的动态特性。     

改进型永磁同步电机有限控制集模型预测速度控制

永磁同步电机传统有限集模型预测速度控制策略中电压矢量方向固定,可选矢量范围具有一定局限性,输出电压的突然变化,会导致电流纹波较大。因此,提出了一种基于电压细分的有限控制集模型预测控制(FCS-MPC)直接速度控制策略。所提策略在FCS-MPC方案中引入了一组具有可调振幅和可移动原点特征的有限电压细分矢量作为候选电压,同时为了获得更准确的电流预测,使用了双线性变换(即Tustin变换)积分近似。该控制器能够预测未来电流和速度,并使用脉宽调制输出最佳细分电压。采用两电平三相逆变器驱动的永磁同步电机进行仿真验证结果表明,与传统的FCS-MPC方案相比,所提策略有效地减小了电流纹波,拓宽了电压矢量选择的范围,同时提高了电机鲁棒性。     

基于SVPWM过调制的超前角弱磁控制永磁同步电机的策略研究

研究了电动车用内置式永磁同步电机的控制策略,提出了超前角弱磁控制与空间矢量脉宽调制(SVPWM)过调制结合的控制系统。超前角弱磁控制使用转速、电流和电压的3个闭环控制,电机端电压与直流侧电压组成电压控制环,产生电机弱磁的电流超前角直接给定交直轴电流。SVPWM过调制算法可以有效提高逆变器输出电压基波幅值,电机使用弱磁控制方式达到最大转速后使逆变器进入过调制状态,最大限度扩大转速范围。对该控制系统进行了仿真研究,仿真结果证明了理论分析的正确性和可行性。     

无共模电压SVPWM多桥臂逆变器的拓扑结构演化与电机性能研究

三相开放式绕组永磁同步电动机(PMSM)可采用单电源双逆变器供电,与传统单逆变器供电的PMSM相比具有可选电压矢量多及控制方法灵活等优点,有利于改善电机驱动性能,但逆变器桥臂数量较多,硬件结构复杂。为此,针对无共模电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制方法,对单电源双逆变器(即六桥臂)驱动拓扑结构进行演化,逐步减少桥臂数量,并对比分析各演化结构驱动下的电机性能。各演化结构虽然引入了额外的零序电流通路,但在无共模电压SVPWM控制下没有零序电压激励,因此并无零序电流产生,故拓扑结构的演化并不影响电机控制性能。该拓扑结构演化不仅为逆变器与电机绕组的选型设计提供参考,还揭示了无共模电压SVPWM的本质特性。     

三相六开关容错逆变器驱动PMSM的预测转矩控制

为提高电动汽车用永磁同步电机驱动系统性能,设计了新型的三相六开关容错逆变器拓扑结构,以达到降低驱动系统故障发生率的目的;针对所用到的模型预测转矩控制策略,提出了新型的目标函数构造方法,避免了权重系数的整定,对传统模型预测控制策略中的电压矢量选择方法进行了改进与优化,以达到降低整体控制算法计算量,增加算法实用性的目的,仿真结果表明,采用新型的三相六开关容错逆变器驱动的PMSM的MPTC改进优化策略具有较强的故障容错能力,有良好的动静态性能。     

基于单电流传感器的永磁同步电机高速控制技术

本文提出了一种基于直流母线电流,逆变器开关控制信号和三相电流之间关系的单电流传感器的永磁同步电机三相电流重构技术。使用标准的空间矢量脉宽调制（SVPWM）进行相电流重构会产生一些死区,在这些死区内有效电压矢量的持续时间短于电流采集所需的最短时间,因此无法通过测量直流母线电流重构三相电流。为了解决这个问题,对现有的SVPWM控制策略进行了调整,可靠地重构了三相电流。对比实验结果验证了所提出的单电阻电流采样技术的可靠性和有效性。     

基于多模式SVPWM算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略

弱磁控制技术可以降低逆变器的容量、拓宽调速范围,对提高轨道交通永磁同步牵引系统的性能有着重要而现实的意义。性能优异的调制方式更能保证弱磁系统输出良好的控制性能,而大功率传动系统开关器件的开关频率较低,使得传统的空间电压矢量异步调制方法已不能满足控制策略需要,本文在分析空间电压矢量多模式调制算法原理以及永磁同步电机弱磁原理的基础上,提出了新型的基于多模式空间电压矢量调制算法的永磁同步牵引电机弱磁控制策略,保证永磁同步牵引电机弱磁控制系统能充分利用开关频率,且在异步调制和分段同步调制段都具有良好的输出特性,仿真和试验验证了本方案的可行性和有效性。     

基于快速SVPWM的永磁同步电机控制系统研究

本文采用一种快速SVPWM算法,可应用于三相电压型逆变器的控制系统中,相比于常规SVPWM,该算法在微处理器上实现简单,运算速度快。本文通过在MATLAB中搭建永磁同步电机控制系统仿真模型,对比了快速SVPWM和常规SVPWM两种算法,验证了快速SVPWM算法的可行性和有效性。     

基于SVPWM的永磁同步电机控制策略研究

以风力发电项目为背景,应用电压空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)的控制方法,分析了永磁同步电动机矢量控制原理并研究了永磁同步电机的控制策略.详细讨论了建立永磁同步电机SVPWM控制系统仿真模型的方法,在Matlab7.0/simulink中建立了永磁同步电机SYPWM控制系统的模型,并进行了仿真实验.仿真结果表明本文论述的永磁同步电机SVPWM控制系统应用的正确性.