基于Fryze功率定义的三相系统广义无功实时检测方法

以Fryze非正弦单相系统下的功率定义为指导思想,将其进行扩展,得到三相系统的非正弦周期电流的时域分解方法,同时提出动态平均功率和电压有效值的计算方法,消除了一般意义上的一个周期的延时。当电压电流无畸变并平衡时,测量有功电流无过渡过程,是实时精确的;当系统对称,电压无畸变,电流有畸变时,测量的过渡过程为1/3个周期;当电流只含有奇数次谐波时的过渡过程仅为1/6个周期;当系统不平衡,电压对称无畸变,电流畸变时,测量的过渡过程为1个周期。仿真验证了这种算法的正确性和有效性。     

逆变电路电压总谐波畸变率的仿真分析

采用正弦脉宽调制(SPWM)的逆变电路的输出电压为一系列等幅不等宽的矩形脉冲,并非理想的正弦波.为了分析这种逆变电路的谐波特性,推导了SPWM波形的傅里叶级数展开式,并利用MATLAB软件对正弦脉宽调制逆变电路输出电压的波形进行了仿真分析,观察改变调制度和载波比对于输出电压总谐波畸变率的影响.仿真结果表明,保持载波比不变时,电压总谐波畸变率与调制度成反比;而在保持调制度不变时,改变载波比,电压总谐波畸变率基本上保持不变.     

考虑阻尼绕组约束能量变换器空载电动势波形的分析

电机的阻尼绕组端部联结方式的不同,使得阻尼条中感应涡流的约束不同,引起阻尼绕组电流的分布不同,从而对气隙磁场和空载电动势产生影响.本文提出了场路耦合时步有限元法来计算凸极同步电机空载电动势波形,针对能量变换器样机,进行了考虑不同阻尼绕组约束条件下的空载电动势波形的计算,并对计算结果和实验值进行了比较.结果表明,阻尼绕组约束不同,能量变换器空载电动势谐波含量不同,电动势波形的正弦畸变率也发生一定的变化,精确计算时需要考虑这种变化.     

大容量三相心式变压器附加绕组参数研究

随着超高压线路的建设,大容量变压器得到广泛应用.为提高供电可靠性,大容量变压器常采用中性点不接地的Yy联结,导致绕组输出感应电动势存在幅值较大的三次谐波电压,危害电力系统安全运行.为解决此问题,在变压器中添设一套附加绕组.附加绕组作为变压器的第三绕组,具有为三次谐波电流提供通路、降低变压器输出感应电动势畸变率的功能.本文利用Ansys Maxwell有限元仿真软件计算有附加绕组Yy联结变压器带额定负载情况下的变压器铁心损耗、二次侧感应电动势和输出功率,通过对附加绕组匝数和位置的差异化设置,比较得出最佳附加绕组参数.有限元仿真结果证明,当附加绕组角形联结、容量为变压器容量五分之一且分布位置为高-附-低时,变压器铁心损耗减小,输出感应电动势中三次谐波分量显著降低.     

基于半桥和全桥斩波非导通相状态分析的BLDCM特性比较

本文根据非导通相的状态,分析了无刷直流电机(BLDCM)半桥斩波(以上桥斩波为例)和全桥斩波控制方式下非导通相端口电压。半桥斩波中,上桥斩波关断时,非导通相正向续流结束后,中性点电压为零。此时非导通相反电动势过渡为负值后,下桥臂续流二极管在负的反电动势作用下正偏,将在非导通相中产生正向电流,使电机有制动电流和转矩,减小了有效出力。全桥斩波中,非导通相续流结束后,中性点电位为电压源逆变器(VSI)直流侧电压的一半,非导通相所在桥臂的上下两个续流二极管均处于反偏状态,不能导通。非导通相反电动势过渡期间,不会产生制动电流和转矩。仿真结果验证了两种斩波方式下BLDCM的运行特性。     

并网逆变器无锁相环基准正弦的实现方法

新能源并网发电要求并网电流与电网电压同频同相,获得与电网同步的基准正弦是关键。实际并网系统中,电网电压畸变和频率偏移严重影响了锁相环检测基准正弦的准确度,为此提出一种基准正弦的实现方法。该方法利用一相电网电压,无需锁相环可获得与该相电网电压同频同相的基准正弦,经适当矩阵变换可得三相的基准正弦,不受电网电压畸变、多次过零及不平衡的影响。为保证算法的有效性,需将低通滤波器给定初值并进行低频信号的提取。仿真算例及试验结果均验证了该方法的可行性。     

非正弦供电十五相感应电机的电动势计算

非正弦供电十五相感应电机基波磁动势正幅值与3次谐波磁动势负幅值不在同一位置时的叠加磁动势波形称为常规磁动势波形,此种情况下感应电动势的计算是该种电机电磁性能分析与优化设计的前提.与正弦磁动势或理想叠加磁动势不同,常规磁动势下电机的感应电动势与激磁电流相位因磁路饱和不再相差π/2,为此提出把感应电动势作为激磁电流流控电压源的处理方法.鉴于电机每半个极下气隙磁密波形不再相同的情况,提出基于电机1个极距区域的拓展分布磁路法计算气隙磁密,进而求出基波感应电动势与3次谐波感应电动势.非正弦供电十五相感应电机样机的感应电动势计算值与实测值相互吻合,说明了拓展分布磁路法计算感应电动势有效且具有较高的准确度.     

一种新型并联式三相功率因数校正电路的研究

提出了一种由两个单相Sepic电路并联构成的三相功率因数校正器.三相电经工频变压器形成两个相位正交的交流输入,从而避免了3个单相并联时产牛的中性点浮动,并能减小三相之间的耦合干扰.使两个单相PFC电路模块化,输入电流波形接近正弦单位功率因数,消除电流谐波的2次分量,使开关管承受较小的电压及电流应力.仿真和实验证明该系统具有高功率因数、低电流畸变、较强抗干扰能力及高可靠性的特点.     

基于软件锁相技术的光伏并网系统基准正弦电路

介绍了高效单相光伏并网系统的结构拓扑,指出与电网电压同频同相的基准正弦电路性能状况对于系统能否正常工作、系统输出电流波形质量的优劣有重要作用,提出并深入分析了一类基于最优时间的软件锁相技术、与电网电压同频同相的基准正弦电路,该基准正弦电路由采样电路、信号转换电路、软件锁相环、D/A转换电路组成.给出了关键电路参数设计准则与试验结果,试验结果证明该基准正弦电路输出正弦电压与电网电压同频同相,总谐波畸变率小,简单实用,价格低廉.     

电网电压畸变时谐波电流检测方法研究

电网电压畸变状态下锁相环难以提供准确相位信息,影响谐波电流检测的精度,低通滤波器的存在会影响谐波检测的实时性。针对这些问题提出了一种改进的谐波电流检测方法,用正弦幅值积分器替代锁相环,从畸变电压中提取基波正序电压在电压畸变时仍能精确检测出谐波电流并用固定周期内的积分模块代替低通滤波器,降低了检测的时延,通过MATLAB仿真证实了方法的正确性和有效性。     

不平衡负载情况下矩阵变换器的拓扑改进及控制策略

针对3×3矩阵变换器(matrix converter,MC)不能带不平衡负载问题,提出一种新型的3×4MC,新增加的中线桥臂连接到负载中性点。建立其交-直-交的等效模型,并通过在等效模型上对3×4MC带不平衡负载的分析可知,获得三相对称输出电压的关键是对负载中性点电位的控制。继承3×3MC的空间矢量调制(space vector pulse width modu- lation,SVPWM)方法,并根据其调制特点,分析SVPWM与正弦脉宽调制(sinusoida pulse width modulation,SPWM)的内在关系：SVPWM实质上是在三相正弦调制波中注入了零序分量的改进SPWM。对中线桥臂单独采用SPWM方法,控制负载中性点的电压为相应的零序电压,使输出为三相对称电压。采用开关函数法对网侧的输入电流进行谐波分析,得出输入电流中低次谐波的表达式。最后针对所提出的3×4MC用Matlab/Simulink进行仿真,仿真结果验证了其可行性。     

考虑电源电压畸变时的有源电力滤波器控制方法

在谐波电压较严重的电网中,对于以电源侧电流补偿为正弦波作为控制目标的有源电力滤波器(APF),需要考虑APF接入点处畸变电压的影响.本文分析了此类APF基于正弦波电源电压的控制方式的缺点,提出了一种具有接入点处谐波电压前馈控制的闭环控制新方法.这种控制方法不仅计算简单,便于工程实现,而且有效地提高了有源电力滤波器的动态响应速度.仿真结果表明,即使在电源电压严重畸变的情况下,APF也能取得很好的滤波效果.     

Force commutated three level boost type rectifier

A new force commutated three level boost type rectifier is proposed in this paper. The rectifier has the characteristics of drawing nearly sinusoidal current from the utility with unity fundamental power factor. High reliability is possible due to its shoot-through free structure. A doubled DC bus voltage compared to a normal two-level rectifier is also possible because of the neutral point clamping. The operating principle, steady state analysis, input current and neutral point voltage control schemes, as well as detailed experimental results are presented in this paper     

一种电动自行车用无位置传感器无刷直流电机转子位置检测方法

本文提出了一种用于电动自行车的无位置传感器无刷直流电机转子位置信号的检测方法.本文所有测量电压的参考电位为电源的负母线.高速下通过比较电机的交流虚拟中点与直流虚拟中点,得到反电势的过零点;低速下将电机的交流虚拟中点电压与负母线电位进行比较,得到反电势的过零点.再将反电势的过零点延迟30°电角度即可获得无刷直流电机绕组换相所需要的转子位置信号.该方法具有扩展速度范围的优点.由于不必对检测信号进行滤波,不但省去了滤波电路,同时消除了滤波电路带来的相移问题.文中对该检测方法的原理进行了详细介绍,并通过实验验证了该方法的有效性.     

无刷直流电机无位置传感器单相反电势检测法

基于传统的反电动势过零检测原理,提出一种新型反电动势过零检测无刷直流电机转子位置的方法。通过将无刷直流电机中性点隔离抽出,实时检测无刷直流电机的一相反电动势过零信号,利用算法预测其余两相反电动势的过零时刻,实现无位置传感器控制。该方法实现简单,进行较小的相位延迟补偿后在较低转速下就可以准确检测过零点,调速比性能更佳。试验结果验证了理论的可行性和有效性,达到了预期效果。     

Sensorless vector control of PMSM with non-sinusoidal flux using observer based on FEM

Back electromotive force method has been widely used in the position and speed sensorless control of permanent magnet synchronous motors. In this method, it is supposed that the back electromotive forces induced on the stator windings by the rotor permanent magnets are sinusoidal. This assumption causes errors in the estimation of speed and position. In this paper, an observer using the stator winding linkage flux model obtained by using finite element method for position and speed sensorless field-oriented control of permanent magnet motor is proposed. The validity of the proposed method is demonstrated using DS 1104.     

A practical sensorless commutation method based on virtual neutral voltage for brushless DC motor

This paper presents a low‐cost and highly practical sensorless control method for brushless DC (BLDC) motor drives. The developed methodology can generate an accurate commutation signal for the BLDC motor by sensing the back electromotive force zero‐crossing point through the virtual neutral voltage of the motor. Since commutation control is critical for the BLDC motor control, a voltage‐controlled phase shifter comprising a hysteresis comparator and voltage‐controlled resistor is proposed in order to perform phase compensation at different speeds and prevent rapid output oscillations due to noise or high‐frequency ripples in the virtual neutral voltage. Finally, several experiments have been performed on a prototype motor to verify the theoretical analysis and demonstrate the practicality and reliability of the proposed sensorless drive method. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

一种新颖的无刷直流电机无位置传感器控制系统

为了实现无刷直流电机无位置传感器控制,提出了一种新颖的绕组反电动势检测方法.该方法通过比较电机断开相绕组端电压和逆变器直流环中点电压的关系,直接检测到断开相绕组的反电动势过零点,从而获得转子位置信息.本系统仅检测三相绕组中一相绕组的反电动势,通过软件延时得到六个离散的换相信号,简化了检测电路.文中对电路结构进行了分析,并在由该方法构成的无位置传感器控制系统上进行了实验验证,实验结果表明了本文提出的反电动势检测方法的有效性.     

三相电压波形校正智能控制有源滤波器

为了使电网电压尽可能接近正弦波形,提出了一种通过校正网侧电压波形来减小电网中的谐波电流的智能控制有源滤波技术.智能芯片检测电网电压波形,再与标准正弦电压波形比较求得误差电压,该误差电压中含有电网中谐波电流的波形信息.用这个误差电压形成PWM整流器的指示电流,有源滤波器在智能芯片的控制下从电网吸收谐波电流并向电网输出基波...