基于解耦调制方式的共直流母线开绕组永磁电机容错控制

为了实现共直流母线开绕组系统中发生逆变器桥臂开路故障时的容错运行,同时提高容错模式下的电压利用率,根据开绕组拓扑结构的冗余性,提出一种基于中间六边形调制的共直流母线开绕组容错拓扑结构,有效提高了容错运行能力。在此基础上,通过解耦调制的引入,建立2种新型容错拓扑结构与相应的解耦角度的内在联系,提出统一的容错调制策略,在满足不同故障类型容错运行需求的同时,提高了容错运行时的直流电压利用率,拓宽了电机系统调速范围。通过构建共直流母线开绕组系统实验平台,对所提出的共直流母线开绕组电机驱动系统容错控制策略进行实验研究。理论分析和实验验证了所提策略的有效性。     

基于Z源逆变器的共直流母线开绕组永磁同步电机系统控制策略

为提升开绕组永磁同步电机系统的调制能力,该文提出一种基于Z源逆变器的共直流母线开绕组永磁同步电机系统结构及其控制策略。通过建立所提电机系统的数学模型,提出在空间矢量脉宽调制中插入直通矢量的升压策略以及重分配零电压矢量作用时间的零序电流抑制策略。针对两侧逆变器独立调制时直通矢量不同步导致无法调制产生参考电压的问题,提出两侧逆变器的协同调制策略,在保留低开关频率优点的基础上,确保引入Z源逆变器后系统调制的正确性。最后,通过实验验证所提控制策略的正确性和有效性。     

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。     

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。     

共直流母线型开绕组PMSM零序电流抑制策略

为抑制单边可控下的共直流母线型开绕组永磁同步电机存在零序电流的问题,本文提出了基于开关表的直接功率控制抑制零序电流的控制方法.通过建立开绕组永磁同步电机的数学模型,分析了单边可控下的共直流母线型开绕组永磁同步电机的电压矢量分配和定子磁链所在扇区.根据直接功率开关表选择合适的电压矢量,实现对系统零序电压抑制的目的.最后,...     

共直流母线开绕组异步电机零序环流抑制策略研究

相比于传统的单逆变器驱动异步电机调速系统,双逆变器供电开绕组异步电机(open-end winding induction motor,OEW-IM)系统具有容错性高、拓扑结构灵活、直流侧电压等级低等优点。但是,当双逆变器采用共直流母线接线方式时,共模电压会通过直流母线形成环流,产生额外损耗,影响系统效率和带载能力,加剧系统的老化。逆变器非理想因素和电机零序反电动势是产生零序环流的主要原因。该文针对共直流母线OEW-IM中零序环流抑制问题,提出了一种共模电压可控的空间矢量PWM调制方案。通过对单台逆变器共模电压的主动控制,实现对零序环流的抑制。同时,该空间矢量调制方案能够较好地抑制逆变器对地共模电压,进而有益于电机轴电流的抑制。通过构建共直流母线OEW-IM仿真和实验平台,对所提零序环流抑制策略的可行性和有效性进行了仿真和实验验证。     

共直流母线开绕组永磁同步电机系统零序电流抑制策略

由于变流器调制产生的共模电压和永磁电机反电动势三次谐波的存在,开绕组永磁同步电机两端共直流母线情况下会在电机绕组产生零序电流,影响了电机运行效率和稳定性。由此提出了共直流母线开绕组永磁同步电机系统零序电流抑制策略,通过建立开绕组永磁同步电机数学模型,分析了零序回路的工作特性,并通过对零序电流的闭环调节控制变流器产生共模电压以抵消反电动势三次谐波分量,达到抑制零序电流的目的;同时深入分析和对比了所提零序电流抑制策略和传统共模电压抑制策略的调制能力和最大调制度;最后,通过构建开绕组永磁同步电机实验机组,对所提零序电流抑制策略的可行性和有效性进行了实验验证。     

独立直流母线双三电平中点嵌位式开绕组零序注入调制策略

开绕组拓扑在中压大功率变频驱动领域具有较好的优势。针对独立直流母线双三电平中点嵌位式(dual-three-level neutral point clamped,Dual-3L-NPC)串联结构,分析了其数学模型和矢量构成方式,提出了基于单相零序电压和三相零序电压联合注入的正弦脉宽调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)调制方式,单相零序电压的注入改变单个变流器空间位置,但2组变流器矢量叠加后仍然保持合成矢量位置不变。以单相零序电压和三相零序电压为手段,分别实现最近三矢量为目标和损耗最优为目标的调制策略。仿真和实验结果证明了调制策略的可行性和有效性。     

共直流母线开绕组永磁同步电机的弱磁控制策略

弱磁控制技术能够有效拓宽永磁同步电机的最大运行速度,具有重要的研究意义。在共直流母线结构的开绕组永磁同步电机系统中,会不可避免地产生共模电流。若不对其进行有效地抑制,会在弱磁过程中造成转矩波动与电机温升等,严重影响了系统运行性能。通过对共模电流的产生机理进行分析,发现在电压调制环节中可以通过对零电压矢量的作用时间进行重新分配来抑制共模电流。基于以上分析,提出在共模电流抑制下基于零电压矢量作用时间重新分配的弱磁控制策略,该方法能有效地在共直流母线开绕组系统中抑制共模电流的同时,实现弱磁运行控制。在以TMS320F28335 DSP为控制芯片的1.5kW开绕组电机实验平台上验证了该弱磁控制策略的有效性。     

共直流母线五相双逆变器共模电压抑制策略

由双逆变器驱动的五相开绕组电机在单一直流电压源供电时,PWM矢量调制策略将使逆变系统不可避免地产生共模电压。研究了一种消除五相双逆变器系统共模电压的方法。该方法利用最近四矢量空间矢量脉宽调制以及空间电压矢量解耦的原理将给定参考电压矢量分解为两个大小相等、方向互为144°的等效参考电压矢量,并由两个五相逆变器分别单独产生,以此抑制双逆变器系统共模电压。仿真模型验证了该方法的正确性和有效性。     

开绕组电机驱动用双逆变器死区效应补偿方法

与传统两电平逆变器的死区效应不同,开绕组电机驱动系统中双逆变器的开关死区将导致零序电压和零序电流,使绕组电流出现低频次谐波,影响系统的性能。提出了一种双逆变器开关死区导致的零序电压的补偿方案,通过扩展占空比最大的一路开关信号的导通时间,来插入一个补偿电压矢量,利用补偿电压矢量产生的零序电压抵消开关死区导致的零序电压,从而抑制系统的零序电压和零序电流。通过在开绕组感应电机驱动系统中的仿真和试验,验证了死区补偿方法的有效性。     

共直流母线并网逆变器并联系统运行方式

为使共直流母线并网逆变器并联系统(GIPS)实现理想无环流运行状态,各并联单元输出的脉宽调制电压波形需要保持一致,也就是各并联单元驱动信号需保持同步。借助并联系统各单元驱动信号的同步约束规律,可容易将被提出的H桥死区消除正弦脉宽调制应用于共直流母线GIPS,从而避免死区效应对并网电流的影响。由数字信号处理器与现场可编程门阵列结合的数字控制系统易于实现所提出的并联运行方式。实验结果验证了所提控制方法的运行特点与有效性,GIPS基本能够实现无环流运行状态并且在整个运行阶段无需设置死区时间。     

基于开绕组电机的双逆变器拓扑分析与容错算法研究

基于开绕组电机的双逆变器拓扑能够有效提高输出电压等级与输出电平数,利用MATLAB环境下的线性变压器、受控电流源等模块搭建了开绕组电机的电气流仿真模型。分析了双逆变器拓扑的数学模型,针对其容错特性,提出一种基于参考电压矢量解耦的SVPWM容错控制算法,并搭建实验平台进行验证。仿真结果以及实验结果验证了开绕组异步电动机仿真模型以及容错控制算法的有效性。     

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。     

大功率双三电平逆变器的优化SPWM调制策略

采用两个NPC三电平逆变器构成双三电平逆变器,阐述了大功率双三电平逆变器的优化SPWM调制策略。载波信号由四个互差一定相位角的等腰三角波组成,为了避免由于最小时间Tmin问题给控制系统带来的误差,对正弦电压调制波进行了对称化处理。采用空间矢量法计算出了优化SPWM调制时的异步电动机定子电压。实验结果表明了优化SPWM调制策略的有效性。     

开绕组电机驱动用双三电平逆变器的共模电压差抑制

开绕组电机驱动用双三电平逆变器拓扑在中压大功率变频驱动领域具有较好的优势。针对共直流源的开绕组拓扑共模电压差抑制的问题,提出了一种基于零序注入的SPWM调制策略,将两组逆变器的调制矢量互差120°后分别注入幅值相同的三次零序电压,保证系统任意时刻的低频和高频共模电压差均为零。在此基础上为了解决中点电压脉动问题,需要进一步的零序电压注入,同时不影响系统共模电压差抑制。文中通过仿真和实验证明了该调制策略的可行性和有效性。     

基于新型SVPWM调制策略的开绕组同步磁阻电机控制系统研究

本文介绍开绕组同步磁阻电机矢量控制系统,并详细介绍一种新型双逆变器SVPWM调制策略,使得双逆变器两象限交替低频工作,逆变器开关器件的损耗均分。在Matlab/Simulink平台构建了开绕组同步磁阻电机矢量控制系统仿真模型,以F2812DSP为控制核心搭建实验平台,实验与仿真结果验证了该方案可行。     

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。     

共直流母线混合储能的协调控制策略

超级电容的功率密度高、循环次数大,蓄电池的能量密度大、储能成本较低,因此结合两种储能的优点,建立了蓄电池-超级电容共直流母线的混合储能仿真模型,采用滤波和电流滞环协调控制策略,由超级电容来平抑系统功率波动的高频分量,蓄电池负责平衡系统功率波动的低频分量。仿真结果表明超级电容能有效平抑高频波动,蓄电池运行工况良好,协调控制策略取得较好效果。