矿井提升机连续实时变频控制策略的研究

矿井提升机是井下生产的主要运输工具,其原有变频调速系统调节性能差,某些分频下无法在线计算,频率切换的实时性差,因而不能实现连续实时变频。为了实现矿井提升机的连续实时变频,在深入研究AC/AC变频和余弦交点法近似算法的基础上,提出了连续实时变频控制策略。该控制策略以在线计算触发策略改进算法为基础、以参考电压纵坐标为参考,采用实时切换的频率变换方式。仿真与实验表明,连续实时变频控制策略在频率切换时实时性好、响应速度快,电流与电压波形具有较好的正弦度及对称性,提升机转速变化过渡平稳、振荡较小,能够实现矿井提升机任意分频下的正常工作及连续实时变频。     

交交变频调速系统控制方法的仿真研究

以六脉波交交变频器为实验平台,在双变量余弦交截法控制的基础上,提出了非整数分频的平均周期法,寻找一种合适的触发时刻规律改善电压、电流波形的正弦度和对称性,从而来实现交交变频调速的级差足够小的连续、平稳运行。通过理论推导并利用Matlab/Simulink建立仿真模型进行分析,实现了六脉波交交变频调速系统的全开环、无环流、无死区的连续平稳调速。     

交－交变频器斜率逼近控制法

余弦交点法广泛地应用于数控型交一交变频器的触发控制中，能明显地降低输出电压中的谐波含量。但是余弦交点法在控制过程中，采用的参考量是理想的电压曲线，所以当用来控制正弦波电流输出时，其必然存在有较大的弊端。斜率逼近法直接以理想输出电流为参考量，对负载电流进行实时采集、计算进而控制晶闸管的切换。该方法计算简单，所需硬件少，可有效地提高交一交变频器的性能，改善输出电流波形的正弦度，减少低次谐波含量。     

双变量六脉波交/交变频器高频调速研究

论述了双变量六脉波交/交变频器高频调速的必要性与理论根据.通过Matlab对双变量六脉波交/交变频器调速系统进行建模,用余弦交截法求出晶闸管脉冲触发时刻.对该调速系统进行理论仿真和实验,得到变频器输出电压波形和异步电动机转子转速波形.对比仿真与实验结果,所得结论充分验证了双变量六脉波交/交变频器高频调速的可行性.     

矩阵变换器的一种安全换流策略

矩阵变换器由于换流困难始终无法在大功率环境中得到推广应用,该文在传统的电压型两步换流法的基础上,提出一种过渡区间采用四步换流的安全换流策略,在电压接近的换流两相之间插入3个安全续流状态来实现换流,避免了电流型换流法小电流检测困难的问题,解决了原来换流法换区间时容易短路的现象,完善了电压型换流策略。该策略不仅对输入输出波形影响较小,而且实现较为简单,系统开关损耗也不会增长很多。全压380 V输入和5 kW功率输出实验结果表明,该换流策略是可行的。提出的新型换流策略可在大功率交-交电力变换中得到进一步推广和应用。     

交交变频电流无死区换向控制策略及实现

针对传统的交交变频器的逻辑无环流控制策略存在死区的缺点,在原有的双变量交交变频器自然无环流控制策略的基础上,加入了小电流检测,提出了一种基于双变量的交交变频器电流无死区换向控制策略。并建立了MATLAB/Simulink的仿真模型,进行了仿真分析。最后,搭建了双变量交交变频器电流无死区换向控制的数字化实验平台,做了大量的实验。仿真和实验结果进一步验证了电流无死区换向控制策略的可行性。得出结论:电流无死区换向控制策略可以为交交变频器实现真正的在线连续变频提供依据。     

基于脉冲阻塞原理的六相连续型交-交变频电源

为充分体现交-交变频电源的优势,在传统的交-交变频技术和脉冲阻塞原理的基础上,论文提出了一种基于脉冲阻塞原理的六相连续型交-交变频电源。该变频电源采用全控型功率器件具有控制灵活、功率器件较少和成本较低等优点。通过脉冲阻塞和变脉宽斩波控制策略的理论分析,推导出了输出电压频率和幅值的相关表达式,实现了输出电压的变频调幅。最后,设计了以dSPACE为控制核心的六相连续型交-交变频电源的半实物仿真平台,分别在两种频率下完成相关实验。实验结果和理论分析一致,验证了基于脉冲阻塞原理的六相连续型交交变频电源的正确性及可行性。     

异步电机变频/工频柔性切换控制策略

针对异步电机在变频切工频过程中存在瞬时冲击电流和过电压的问题,提出一种变频/工频的柔性切换控制策略,由基于转子磁链定向的矢量控制、同步策略和合闸换流控制组成。在变频调速工况下,采用转子磁链定向的转速外环电流内环的矢量控制方式。当电机需要从变频切换至工频运行时,通过同步控制策略实现电网电压和逆变器输出电压的主动同步,减小合闸时因两个电压较大的偏差导致的电压电流冲击。切换过程中采用合闸换流控制实现柔性切换。该方法不受接触器分断时间和投切时刻的影响,减小了切换过程中的冲击电流。最后通过实验验证了所提控制策略的有效性。     

电动葫芦型桥式起重机交-交变频驱动装置的研制

针对大多数电动葫芦型起重机采用的绕线感应电机转子串电阻调速方式和交-直-交PWM变频方式存在的缺点,在双变量控制理论的基础上,以80C196KB单片机为核心,研制出了6脉波交-交变频驱动装置.实现了无过零检测、无环流、无控制死区、全开环的低成本交-交变频驱动装置.经过在实验室数据测试分析和现场使用,结果表明:该驱动装置性能稳定良好,维护工作量明显减小,可靠性完全达到工业恶劣环境的要求.     

基于双变量交-交变频器的双馈调速系统

在分析双馈调速原理的基础上,引入双变量交-交变频器作为转子三相电源,设计了一个双馈调速系统,并进行了实验分析。实验结果证明:双变量交-交变频器用于双馈调速系统,电动机在不同运行模式之间的转换平滑,过渡良好,调速性能高,转子绕组电压实现了连续平滑过渡。     

基于脉冲阻塞原理的波头连续型三相交-交变频系统研究

详细分析比较了当前交交变频技术的特点,在此基础上提出了基于脉冲阻塞原理的波头连续型三相交-交变频原理,并进行了仿真和实验研究。通过对传统三相交流调压电路拓扑的合理改造,得到了新型的三相交-交变频电路拓扑结构。通过控制功率器件的周期性导通和关断以及高频斩控信号的占空比,实现了输出电压的频率、幅值分别或同时可调,并且波形具有良好的正弦度。根据面积等效原理,分别对等脉宽和变脉宽斩波控制方式进行了详细的理论分析,推导出了两种控制方式下的相应占空比的数学表达式。在PSpice环境下分别进行了等脉宽和变脉宽斩波控制方式的三相AC-AC系统仿真研究,并进行了相关负载实验。仿真和实验结果一致,并且与文中的理论分析结果也完全一致,从而验证了本文提出的三相交交变频原理的正确性与可行性。     

交交变频器余弦交截法微机实现方法研究

介绍了交交变频器常用控制方法1:余弦交截法的基本原理,以及在控制系统中的微机实现方法,总结了两种余弦交截法的实现方式.方式1中重点说明了如何通过改进余弦交截法,快速实时近似求解触发时间常数.方式2介绍了三种常见的离线计算时间常数方法,并给出了触发程序框图.分析了两种方式的优缺点和各自应用范围.     

基于CPLD的十二相交-交变频器的全数字设计

介绍了一种基于DSP和CPLD的十二相交-交变频器的全数字化设计。实验表明,由定点DSP和CPLD构成的全数字交交变频器,设计、调试方便,控制性能优良,稳定性好,可靠性高。     

基于Matlab的双变量6脉波交-交变频器特性研究

双变量6脉波交-交变频器采用零式结构,由36只晶闸管组成.主电路含6相变压器和3个整流电路模块.每个整流电路模块由12只晶闸管分6组反并联组成.脉冲触发时刻由余弦交截法产生.通过Matlab仿真,得到双变量6脉波交-交变频器各个频段下的电压电流波形.最后对变频器3分频全压进行带载仿真,验证了该变频器的可行性,并为其研制提供重要理论根据.     

改善单相矩阵变换器失真的电路仿真

通过对单相矩阵变换器原理图进行分析得到输出失真波形,进一步总结出波形失真的原因,提出改进思路及改进电路图,通过MATLAB仿真得到变换器理想的输出波形,并总结出该变换器具有输出频率连续可调、输入输出电流接近正弦波等优点,具有广阔的应用前景.     

全桥电流源型高频环节三电平AC-AC变换器

本文在传统全桥电流源型AC-AC变换器的基础上,根据多电平技术的优点,在AC-AC变换技术中引入多电平技术,提出了一种全桥电流源型高频环节三电平AC-AC变换器。该变换器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换(LFAC/HFAC/LFAC)、网侧功率因数较高、负载适应能力强、音频噪音小、输出只需电容滤波减小输出滤波器,提高了变换器功率密度等优点。分析研究了变换器的工作模式、稳态特性与电压瞬时值反馈控制策略。理论分析及仿真实验表明,该变换器输出电压波形质量好,滤波器前端获得三电平,减小了开关管电压应力。     

基于DSP空间矢量控制的矩阵变频电源设计

应用TMS320F240系列DSP芯片设计了一套采用空间矢量调制法的矩阵变频电源，从等效交－直－交变换的空间矢量调制出发，分析了矩阵变频电源的变换关系，介绍了基于空间矢量调制法矩阵变频电源的原理，该变频电源可以实现三相交一交直流变换，分析了其硬件和软件设计。实验结果表明，交－交直接变换控制方法是正确和可行的；该矩阵变频电源的输出频率调节范围宽，输入、输出滤波器体积小，而且该矩阵变频电源具有结构紧凑，损耗低，功率因数高等特点。     

矩阵变换器双电压合成定理及其自动调节能力研究

矩阵变换器具有自身的一系列优点,是一种绿色变频器,是交-交变频研究的热点之一。控制策略是矩阵变换器研究的重要内容。双电压控制是最重要的控制策略之一,但双电压控制相对研究较少,已发表的研究成果具有一定的局限性。本文对已发表的成果作了进一步的研究,提出了相应定理和推论:得出了输出线电压、输入线电流的一般合成规律和统一表达式;分析了输入电压异常对输入线电流合成的影响;基于本文提出的定理,给出了该调制策略对输出线电压具有的自动调节能力的一般性证明。最后,应用MATLAB语言建立了基于该调制策略的仿真模型,仿真实验验证了所提出定理和推论的正确性。     

基于负载匹配的三相交错并联LLC谐振变换器变模式控制策略

针对三相交错并联LLC谐振变换器的负载工况,提出一种基于负载匹配的变模式控制策略。当工作在额定负载时,采用脉冲频率调制(PFM)控制方法使其发挥最大效率;当工作在轻载时,设计对称脉宽调制(PWM)控制策略,利用电压增益曲线中负载独立点的特性设计开关频率,既实现了软开关,也限制了开关频率的增大。深入研究对称PWM控制下的工作原理与增益特性,进一步对变换器的线性控制区和非线性控制区展开分析。当工作在极轻载与空载状态时,采用Burst控制方法实现对输出电压的有效控制。此外,对不同控制策略之间切换点的选择进行了详细分析与优化设计,准确可靠地实现了变模式控制。最后,基于碳化硅器件研制变换器实验样机,验证对变换器进行性能分析和变模式控制策略的正确性与合理性。