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。     

基于三相半桥功率变换器的无轴承开关磁阻电机绕组结构分析

无轴承开关磁阻电机兼有开关磁阻电机和磁轴承的优点。功率变换器是无轴承开关磁阻电机的重要组成部分,其控制绕组电流,对电机旋转和悬浮性能有重要影响。悬浮绕组功率变换器采用三相半桥结构时,由于负载的不对称,存在中点电压漂移问题。该文简要介绍了电机悬浮原理和数学模型,将功率变换器和电机作为一个整体,分析了中点电压漂移的原因及绕组配置对中点电压的影响。给出了5种绕组结构形式下,各相悬浮力之和及其对中点电压的影响。通过合理配置绕组结构,使电机在恒定径向负载的情况下,中点电压波动大为减小。给出了4种优化的无轴承开关磁阻电机绕组结构。实验结果证明了理论分析的正确性。     

一种12/8极单绕组BSRMWR的转矩脉动控制策略

无轴承开关磁阻电机(BSRM)由于其定、转子的双凸结构和脉冲式的电源供电方式,存在转矩脉动较大的问题,选择合适的开通角与关断角有望改善其转矩性能。针对宽转子齿无轴承开关磁阻电机(BSRMWR),提出了一种改善型控制算法。该算法通过分析换相时的绕组上升与下降电流,在保证悬浮力跟踪良好的前提下,调节换相时的开通角与关断角,以达到抑制其转矩脉动的目的。基于该电机磁阻的双相导通原理,建立转矩和悬浮力的数学模型,分析了该控制策略的基本原理,给出了其参数计算方法。仿真结果验证了该控制算法的可行性和有效性。     

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.     

一种降低开关磁阻电机转矩脉动的新方法

本文在对开关磁阻电机非线性模型进行分析的基础上,建立了开关磁阻电机的调速控制系统,提出了一种转矩分配方案用于解决换相过程中转矩平滑过渡的问题,通过理论分析证明该方法能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动,并通过对6/4极的三相开关磁阻电机的仿真分析验证了该方法的可行性.     

无轴承开关磁阻电机的功率变换器研究

无轴承开关磁阻电机结构简单、运行效率高、容错能力强,具有良好的高温和高速适应性。介绍了无轴承开关磁阻电机的悬浮原理和系统构成,简要分析了其控制策略。根据其控制特点,设计了主绕组和悬浮绕组功率电路拓扑结构,通过实验样机验证了功率电路的可靠性。     

一种无轴承开关磁阻电机悬浮性能分析

提出了一种新型结构无轴承开关磁阻电机,其结构简化,运行过程中不需要切换控制绕组,降低了控制系统的复杂性。分析了该电机的结构特点和悬浮原理,并基于有限元计算法对新型结构电机和常规结构电机进行了比较,包括:1)两种电机在旋转过程中转子径向气隙磁密分布、径向力产生情况以及产生悬浮力的同时对静态输出转矩的影响;2)比较了控制绕组通电电流变化时产生径向力情况及对静态旋转转矩的影响。性能分析及比较结果表明,新型结构无轴承开关磁阻电机具有优良的悬浮与旋转性能,研究结果为该电机的进一步建模及运行控制建立了基础。     

基于转矩分配函数在线修正的开关磁阻电机转矩脉动抑制策略

针对开关磁阻电机在换相阶段由于转矩特性、电压限制、转速升高等因素而引起的转矩脉动问题,研究一种基于转矩分配函数在线修正的直接瞬时转矩控制方案。在换相的开始阶段,对前一相绕组的转矩分配函数进行在线正补偿,对后一相绕组的转矩分配函数不做处理;在换相的结束阶段,对后一相绕组的转矩分配函数实现在线负补偿,对前一相绕组转矩分配函数不做处理,从而实现电机在换相阶段总转矩脉动的抑制。为了验证该策略的可行性和有效性,以一台750 W、三相12/8极开关磁阻电机为控制对象进行仿真和实验,结果证实了提出的方案可以有效地抑制转矩脉动。     

一种降低开关磁阻电机转矩脉动的新方法

本文在对开关磁阻电机非线性模型进行分析的基础上,建立了开关磁阻电机的调速控制系统,提出了一种转矩分配方案用于解决换相过程中转矩平滑过渡的问题,通过理论分析证明该方法能有效地抑制开关磁阻电机的转矩脉动,并通过对6／4极的三相开关磁阻电机的仿真分析验证了该方法的可行性。     

开关磁阻发电系统数学建模

开关磁阻发电系统数学模型是分析自励磁机理、相电流波形及发电品质的基础 ,本文在分析磁阻电机、功率变换器及控制器相互关系基础上 ,建立了计及相绕组之间互感影响的开关磁阻发电系统数学模型 ,用该模型对相电流和母线电压进行仿真的结果与研制样机的实测结果吻合较好。     

Power Quality Improvement in a Four-Phase Switched Reluctance Motor Drive using Twelve-Pulse AC/DC Converter

This article deals with a 12-pulse AC/DC converter for improving power quality in a midpoint converter based switched reluctance motor drive at AC mains. The conventional six-pulse AC/DC converter fed midpoint converter based switched reluctance motor drive injects high content of current harmonics into AC mains. The proposed 12-pulse AC/DC converter with a small rating passive filter is capable of eliminating harmonic currents from light load to full load with a high power factor. The proposed switched reluctance motor drive system is designed, modeled and simulated in Matlab/Simulink environment and its performance is compared with a conventional six-pulse AC/DC converter fed switched reluctance motor to demonstrate the power quality at AC mains. The simulated performance of the proposed 12-pulse AC/DC converter fed switched reluctance motor drive is experimentally validated for power quality improvement.     

0.75kW开关磁阻电机功率驱动电路设计

通过对开关磁阻电机驱动系统的研究,根据开关磁阻电动机伺服控制策略的要求,为四相(8/6极)、750W开关磁阻电动机设计一种适合的功率驱动电路,其目的可以快速而精确地控制相绕组的电流,能将绕组上的能量部分回馈给电源,同时满足一定转速范围,具有较高运行效率的要求.     

基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机瞬时转矩控制

主要论述了基于四电平功率变换电路的开关磁阻电机直接瞬时转矩控制.在常规功率变换电路的驱动下,采用直接瞬时转矩控制虽然改善了开关磁阻电机驱动系统所固有的高转矩脉动,但由于励磁电流的上升和下降相对缓慢,使得系统的效率和动态性能有所降低.而四电平功率变换电路因能提供高电压给开关磁阻电机,使得励磁电流上升和下降所需时间减少,因此可改善开关磁阻系统的效率和动态性能.在基于四电平功率变换电路的SRM系统中,利用直接瞬时转矩控制,提出了在各种工作模式下的新的控制方法.所提方法通过计算机仿真和DSP驱动实验,证明了其有效性.     

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。     

开关磁阻电动机功率变换器设计

分析了两种常用的四相开关磁阻电动机(Switched Reluctance Motor,简称SRM)功率变换器主电路;给出了新型功率变换器主电路.结合对5.5 kW四相SRM调速系统的研制实践,通过增加DC/DC变换器来提高放电电压加速绕组放电,改善电流波形,提高输出功率.最后给出了实验结果.     

一种前端级联 DC / DC 变换器的 开关磁阻电机驱动拓扑

针对开关磁阻电机传统不对称半桥功率变换器在电动汽车应用中的不足,提出了一种新型 DC/ DC 变换器级联在不对 称半桥功率变换器前端,以实现母线电压的调节以及制动能量的可控回馈。 首先,理论分析了变换器的工作模式;其次,分别建 立了励磁电压、退磁电压和关断角关于转速、负载的查找表,从而根据电机工况匹配合适的母线参考电压,并给出了系统整体的 闭环控制方案;最后,在一台三相 6 / 4 结构开关磁阻电机上进行了实验,实验结果验证了提出的新型功率变换器的有效性。     

无轴承开关磁阻电动机悬浮绕组功率变换器的分析与改进

简要介绍了无轴承开关磁阻电动机的基本原理,根据转矩和悬浮力的控制策略,分析了三相半桥功率变换器的特点和不足。推导了转矩和悬浮力的小信号模型,分析了变换器绕组电流纹波对转矩和悬浮力的影响。在此基础上,提出了一种改进措施——悬浮绕组功率变换器采用三相四桥臂结构,电流数字滞环采用三态控制方式。然后介绍了三相四桥臂功率变换器的各种工作模式和数学模型,分析了两种变换器在数字滞环控制方式下电流纹波的大小和差别。样机实验结果表明了改进措施的有效性。     

Single-stage power-factor-corrected converter for switched reluctance motor drive

A new single-stage power-factor-corrected converter is proposed to improve input power factor for an efficient switched reluctance (SR) motor drive. The proposed converter uses the winding of SR motor as an input inductor for power-factor-correction. Converter switches play two important roles; one is to improve the input power factor and the other is to excite the motor phase. Consequently, ac-to-dc power converter and SR motor driver are incorporated into one power stage, so called a single-stage approach is realized; thus, it shows a simple structure. A laboratory prototype to drive a single-phase 6/6-pole SR motor is manufactured to evaluate the performance of the proposed drive system. Design example is given in detail, and the validity of the proposed converter is verified by experimental results.     

Single-sensor current regulation in switched reluctance motordrives

This paper reports on progress made in the operation of switched reluctance machines with simultaneous excitation of multiple phases using just a single current sensor. This avoids individual current sensors in each motor phase, without compromising the drive performance. A new technique for operation of the classic two-transistor-per-phase power converter with only one current sensor is presented, allowing two phases to be excited simultaneously. The detailed operation and implementation of this technique is shown, together with test results and comparisons with normal operation with one current sensor per phase. The paper concludes that adding a very simple electronic circuit to the existing motor control circuitry allows single-current-sensor operation with uncompromised performance. This is the first time a paper discusses the topic of multiphase switched reluctance motor (SRM) excitation using a minimum number of current sensors