基波电压线性化的永磁同步电动机控制策略

针对轨道交通永磁同步牵引系统全速度范围内的调速性能,在低速区采用异步调制模式,在中高速区采用不同分频的同步调制模式;为了满足各种模式之间的平滑过渡,提出了对基波电压进行线性化处理的策略,并将所提方法与恒转矩区的最大转矩电流控制、恒功率区的弱磁控制相结合,实现了轨道交通永磁同步牵引系统全速度范围内的调速。在充分利用开关频率的同时,提高了直流电压的利用率,可以保证三相电流和线电压波形的对称性,减少谐波含量,降低尖峰电流;同时对基波电压进行线性化处理后,各个模式之间的切换及负载突变时,系统稳定、抖动小。通过仿真及地面试验,验证了本文提出方案的有效性。     

大功率交流电力机车脉宽调制方法

针对大功率交流传动电力机车最高开关频率比较低的特点,研究了其在整个速度范围内的调制策略,在低载波比条件下研究并分析了一种中间60°调制方案,在此基础上分析了在不同调制方法和不同载波比之间切换的原则,实现了异步调制、普通同步调制、中间60°调制以及方波之间的平滑切换,最后通过仿真和实验给予了验证。     

基于TMS320F28377D的混合脉宽调制策略研究

牵引逆变器受开关频率的限制,电机电流含有丰富的谐波.电流谐波会引起电机发热严重,系统损耗大,同时还会导致电机转矩脉动,影响电机控制性能.为实现全速范围内逆变器输出脉冲电压的对称性,减小低次谐波对系统的影响,在此通过对特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)原理的深入分析,提出了一种基于TMS320F28377D的混合脉宽调制(PWM)方法,实现了各调制方式的平滑切换.该方法可以满足控制算法和调制策略在一个CPU的两个核中独立运行,提高了程序运行的可靠性和高效性,可有效降低低次谐波,提高系统效率,简化了数字实现,具有一定的工程意义,仿真和实验结果表明了所提混合PWM策略及其切换方法的可行性和有效性.     

改进Z源逆变器的三次谐波注入控制策略

改进Z源逆变器与传统Z源逆变器相比具有Z源网络电容电压低、有内在的抑制启动冲击的能力等优点.但基于简单升压控制的改进Z源逆变器存在功率器件电压应力大以及Z源网络电感电流纹波大的缺陷.本文将三次谐波注入调制策略应用于改进Z源逆变器,与简单升压控制相比,能有效减小功率器件电压应力和Z网络电感电流脉动.对这两种调制策略应用于改进Z源逆变的综合性能进行了对比分析.在理论研究的基础上,通过仿真和实验验证了三次谐波注入调制策略的优点.     

电力机车牵引传动系统的多模式调制策略及切换方法研究

针对交流电力机车牵引传动系统开关频率低的特点,研究了牵引系统的多模式脉宽调制策略以及不同调制策略之间的切换方法,实现了电机控制算法和多模式调制策略的统一框架设计。根据不同调制模式的特点,提出了一种由异步调制切换至同步SVPWM再到同步SHEPWM调制直至方波调制的多模式PWM调制策略;针对不同调制模式在切换过程中出现的问题,使用了一种三相同步的切换方法;为避免电机控制算法和多模式脉宽调制策略之间存在的相角匹配问题,提出了可以简化算法实现复杂程度的统一框架设计方法,并论述了在低采样率下电流调节器和磁链观测器的设计过程;最后,在小功率牵引实验平台实现了无速度传感器电力机车牵引工况下全速域的稳定运行,实验结果验证了算法的有效性。     

基于锁相环改进SVPWM同步调制技术的研究

传统的永磁同步电机SVPWM同步调制算法在全速度范围内运行时,高速区谐波含量高、无法直接切换到方波工作状态、逆变器开关损耗大.引入基于锁相环改进SVPWM同步调制算法,使牵引逆变器平滑过渡到方波工作状态,并且简化了调制算法,提高了算法执行效率、提高了电压利用率、降低了输出谐波含量和逆变器开关损耗.建立了仿真模型,进行了...     

分段同步调制中电压相位跳变抑制策略的研究

针对分段同步调制在载波比切换时存在的电压相位跳变以及由此产生的输出波形振荡、电流和转矩冲击等问题,本文深入分析了跳变产生的原因,并提出了一种抑制跳变的策略———改进电压相位计算方法。借助MATLAB/SIMULINK平台对该策略控制下的同步调制载波比切换进行了仿真,并搭建电路进行了实验分析,仿真和实验结果证明所述策略能很好的抑制电压相位跳变,显著减小电机电流和转矩的冲击。     

电铁谐波的测量与仿真分析

为了分析电力机车产生的谐波对电力系统的影响,以某牵引变电所普通的Ynd11型变压器接线为例,从动态的过程对牵引供电系统和电力机车进行建模仿真,分析了注入110 kV侧的不平衡谐波电流和电压;通过模型的仿真结果和实际测量数据对比验证了模型的正确性;同时,针对机车不同牵引功率,仿真分析了其对电力系统影响,包括电流谐波、电压谐波和负序电压变化.结果表明:电流、电压谐波随着功率的增加呈曲线增加,其变化趋势复杂;而负序电压含量变化近似一条直线,与功率的变化成正比.     

不平衡输入3-1矩阵变换器输入电流谐波抑制研究与实现

针对输入电压不平衡条件下三相-单相矩阵变换器的双空间矢量控制策略进行了研究。为补偿三相-单相矩阵变换器输出的脉动功率,推导了采用单电感进行功率解耦的调制函数,在分析不平衡输入电压下三相-单相矩阵变换器的输入电流谐波的基础上,推导了将输入电压正序分量作为输入电流参考矢量下输入电流解析式,对比分析了与传统控制方式之间电流谐波的优化关系,提出正序电压作为输入电流参考矢量并采用动态调制比进行输出相与解耦相调制的控制策略,构建了实现该控制策略的系统模型并进行了系统仿真验证。在此基础上搭建了实验样机,仿真及样机实验结果表明该控制策略在维持输出电压稳定性的同时显著降低了输入电流谐波含量,验证了理论分析的正确性和所提出的控制策略的可行性。     

矩阵变换器间接空间矢量逆变级过调制策略优化设计

为克服传统多轨迹矢量加权过调制策略中输出电压误差大和谐波含量高的缺点,提出一种新的过调制策略,该策略在过调制Ⅰ区和Ⅱ区分别减小了六边形矢量和基本矢量在参考电压矢量中的权重。通过对改进前后过调制策略的输出电压基波幅值和输出电压谐波畸变率进行理论分析,得出改进后过调制策略可以获得更小的输出电压误差和谐波含量。对改进前后过调制策略用于矩阵变换器的输出性能进行仿真研究和实验验证,结果表明所提策略有效减小了输出电压期望值与实际值之间的误差和输出电压谐波含量,验证了理论分析的正确性和所提策略的可行性。     

电力机车励磁涌流消除系统的研究

针对电力机车过分相区时合闸励磁涌流对电力机车及牵引网的电能质量造成的影响,提出了一种基于大功率电力电子技术的电力机车励磁涌流消除系统原理,并提出了同相调幅法和变频移相法两种PWM调制电压算法。该系统通过控制新型大功率电力电子电路整流、逆变、变频模式及机车变压器不同时刻励磁电压,实现电力机车无冲击平滑换相通过分相区,在出分相区合闸瞬间不产生冲击性励磁涌流。利用所提方法建立了该电力机车变压器分区换相系统的仿真模型。通过仿真分析表明,所提出的两种电压调制算法,均能有效抑制合闸励磁涌流的产生,验证了所提方法的可行性。     

基于SVG的电力机车供电系统电能质量综合补偿技术研究

针对电力机车供电系统的电压波动、谐波污染等问题,采用了静止无功补偿装置SVG改善供电系统的电能质量。对静止无功补偿装置SVG的工作原理及其在电力机车供电系统中的应用进行详细的分析,提出了单相系统补偿电流的检测方法和综合补偿的控制算法;通过仿真分析了基于SVG装置的电力机车供电系统的性能,结果表明补偿装置SVG具有响应速度快、调节范围广、谐波抑制效果好、占地面积小等优点,能够有效治理电力机车供电系统中存在的电能质量问题,提高了电力机车供电系统的供电质量。     

恒功率区无零矢量SVM对功率器件结温的改善

电动汽车变流器功率器件的损耗不仅浪费了有限且宝贵的车载能量,而且会造成功率器件过高的结温,严重影响其可靠性。空间矢量调制SVM(space vector modulation)工作在线性调制范围虽然可以保持较低的电压谐波畸变,但高的开关频率会带来高的开关损耗。过调制虽然在一定程度上导致相对较高的谐波,但在提高逆变基波电压的同时还降低了器件的开关次数。为了能兼顾逆变电压谐波与功率器件损耗,基于已有的过调制研究,采用了一种不需要零矢量的过调制点,将该特定调制度点(无零矢量)运用于驱动电机基速以上的弱磁调速区,并推导了其损耗表达式。研究表明,与线性范围内调制对比,该方法能显著降低变流器功率器件的损耗,且谐波也在可接受范围内。     

预测电流控制双开关型双Buck并网逆变器

双Buck逆变器具有可靠性和效率高的优点,常被用作新能源发电和不间断电源的解决方案。双Buck逆变器存在输入电压高、双极性调制的缺点,采用双开关型双Buck逆变器消除这些不足,双开关型双Buck逆变器主要采用滞环电流变频控制,谐波频谱宽、滤波器设计困难,对功率器件的开关速度要求高;为此,采用SPWM控制方式实现逆变并网,使谐波频谱固定易滤除;同时通过预测电流控制策略消除电网电压扰动,提高逆变器的性能。最后通过PSIM仿真验证了理论分析与设计的可行性。     

基于级联H桥结构的电气化铁路用SVG的研究

在对电气化铁路牵引供电系统的供电等级、结构以及电力机车负载的特性分析的基础上设计了适用于电气化铁路的SVG。提出了采用H桥级联结构来增大容量使其适用于电气化铁路牵引网以及适用与H桥级联结构的调制策略——载波移相脉宽调制技术;并设计了电流补偿和电压补偿两种补偿模式,使SVG在系统供电电压稳定时进行无功补偿和谐波抑制,而在系统发生电压跌落时转换为维持接入点电压稳定的电压补偿模式。并在MATLAB环境下建立了仿真模型,对设计的SVG系统进行了仿真分析。仿真结果表明设计的复合控制装置具有响应速度快、动态性能良好。     

电力机车用蓄电池充放电装置SVPWM技术的研究

针对电力机车用15 kVA蓄电池传统充放电装置功率因数低、高谐波污染等不足,将电压型矢量PWM整流逆变技术应用到蓄电池充放电装置中.装置既可用作充电电源,也可用作蓄电池放电时的负载,实现能量的双向流动.实验及检测结果表明SVPWM控制方式可实现网侧电流正弦化、高功率因数、谐波污染小以及充放电功率灵活调控的特点.     

基于分子动理论算法的三电平逆变器谐波优化

在许多大功率交流传动场合下,开关损耗大。为了降低开关损耗,提高逆变器效率,开关频率一般限制在1 kHz以下,导致牵引逆变器中含有大量的谐波。以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,建立了三电平逆变器最小相电流总谐波畸变率谐波优化模型。采用分子动理论优化算法求解模型时施加了消除窄脉冲算法,完成全调制范围、多种脉波条件下优化函数的求解。与传统SPWM和SHEPWM比较,MMTPWM具有良好的谐波优化效果。最后,通过仿真实验和硬件实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于DSP实现双闭环控制的直流电源

通过对电力机车直流稳压电源的分析,阐明了开关电源设计的技术要求.选用智能功率模块IPM设计的电力机车110 V数字开关电源,利用DSP数字信号处理芯片TMS320F2812对电源控制系统进行实时处理,采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略.设计了双闭环控制策略的软件,电流内环采用单神经元控制算法,给出了电压外环控制过程中PID参数的设置过程,以保证电压输出的稳定性和电压调节的速度.实验表明,电源运行稳定可靠,额定工况下电源转换效率达到94%,电压动态调节时间小于5 ms,输出误差小于±1%.