考虑零序电流抑制的开绕组永磁同步电机断相故障下统一调制策略

研究电机相绕组断路下的容错控制对于提升系统的可靠性至关重要,但传统的共直流母线开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)系统中的零序电流(ZSC)抑制策略在绕组断路故障下均不再适用。基于此,该文提出一种共直流母线OW-PMSM系统在绕组断相故障下的控制策略。通过建立同步坐标系下电流分量与静止坐标系下电流分量及零序电流之间的数学模型,分析同步坐标系下电流分量中的二倍频及四倍频分量与ZSC的关系,提出在同步坐标系下采用比例积分谐振控制器抑制ZSC的方法。此外,根据绕组断相故障下OW-PMSM系统电压矢量的分布规律,提出一种利用一组互相垂直的电压矢量进行统一调制来产生参考电压矢量的方案。因此,构建OWPMSM实验平台,对提出的断相故障下共直流母线OW-PMSM控制策略进行实验验证。     

基于空间矢量调制的三相矩阵式变换器

介绍了空间矢量调制双向开关三相矩阵式变换器的设计和实现方法。空间矢量调制采用输出线电压和输入电流矢量同步调节的控制策略,能实现矩阵式变换器输入输出波形良好的正弦和功率因数为1,并能确保感应电机良好工作。为了实现这种控制策略并把脉冲宽度调制(PWM)波送到相应的开关,采用了数字信号处理技术(DSP）和通用逻辑阵列技术(GAL)。仿真和实验结果验证了这种控制策略的实际可行性。     

直流母线电流采样电压空间矢量脉冲宽度调制

针对直流母线采样电机控制系统电压空间矢量脉冲宽度调制问题,分析传统空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)方法的电流采样机理,揭示其在直流母线采样系统中不可观测区域的存在机理,通过定义最小采样时间的概念精确划分出直流母线电流采样不可观测区域,进而通过插入测量矢量和补偿矢量提出直流母线采样电压空间矢量脉冲宽度调制(SSVPWM)方法及其电流重构策略.通过实验验证了所提方法的电流采样误差低于2％、相电流高次谐波含量低于3％、三相电流畸变率低于1.6％,为高性能矢量控制提供了精确的电流测量.     

六相永磁同步发电机系统的零序电流抑制策略

针对共直流母线开绕组永磁同步发电机(OW-PMSG)系统在传统空间矢量调制策略下存在的零序电流干扰不足,通过分析共直流母线开绕组电机系统中零序电流产生原因,提出一种应用于六相OW-PMSG系统的零序电流抑制的控制策略。为有效抑制零序电流,引入比例谐振控制器控制变流器产生共模电压,以抵消反电动势三次谐波分量。为有效抑制由定子结构带来的5次、7次谐波,重新选择矢量,并按照计算出的比例关系分配矢量作用时间。对比分析传统最大四矢量控制策略和改进的零序电流抑制策略的仿真结果,验证了该方案的可行性。     

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。     

双向AC/DC容错变换器模型预测直接功率控制

双向交直流变换器的故障容错运行能力可有效提高其可靠性。综合考虑双向变换器直流侧电压调节及变换器容错运行控制,本文提出一种双有源桥(DAB)级联容错三相四开关变换器(FSTP)的两级式结构及其四矢量下的模型预测功率控制策略。当变换器桥臂发生故障时,前级DAB结构可提高直流电压,后级FSTP结构能够保证变换器的可持续容错连续运行。与传统无容错变换器方案相比,本文所设计的结构及控制方法能够升高直流电压且具有故障容错运行能力,保证双向交直流变换器在桥臂故障下能够持续可靠运行。通过与传统无容错变换器的仿真及实验对比,验证了本文所设计的结构及控制策略的有效性和可靠性。     

基于三维空间矢量的三角形联结级联SVG直流侧电压控制方法研究

三角形联结级联H桥拓扑静止无功发生器(SVG)能够动态补偿无功负序功率,提高功率因数,抑制电压闪变和波动,改善电网电能质量,近年来得到了广泛研究。对于级联H桥结构的静止无功发生器,其直流侧电压控制问题一直是研究的热点问题。空间矢量调制相对于载波调制,便于微机实时控制,具有电压利用率高和开关损耗小等特点。基于空间矢量调制的直流侧电压控制的方法在三角形联结级联H桥还没有应用。提出了基于三维空间矢量的直流侧电压三层控制结构:第一层为总的直流侧电压控制;第二层为相间均压控制,将每一相视为一个H桥,三相之间采用三维空间矢量法,在开关周期内通过能量函数选择合适的零序分量注入调制波中产生零序电流,实现三相之间的实时均衡控制;第三层为模块间均压控制,实现每相内部各H桥模块直流侧电压等于给定值。基于三维空间矢量的零序电流选择方法能够在单位开关周期内产生零序分量,从而产生任意次零序电流实现对直流侧电压控制,具有较快的动态响应速度,仿真和实验结果验证了该方法的正确性和有效性。     

无刷直流电动机新型电流检测方法

为了检测三相无刷直流电动机绕组内产生力矩的电流,在电机工作于三相六拍两两导通控制方式时,针对逆变器下桥臂开关管调制方式,提出了一种新型电流检测拓扑。分析了电机绕组在各种状态下检测电流与电机电磁转矩的关系,并进行了实验验证。分析和实验证明,该拓扑能够简单、有效的检测出电机的力矩电流,对抑制电机转矩脉动具有重要意义。     

虚拟轨道车辆的无刷直流电机驱动技术研究

虚拟轨道车辆是一种基于胶轮、电子差速转向和车体自主导向循迹控制的新型交通产品,无刷直流(BLDC)轮毂电机驱动技术是该车辆控制系统的核心。为此,分析了BLDC轮毂电机的数学模型,选择三相六状态导通作为电机功率驱动方式,推导了换相时刻开通相相调制或非换相相调制两种方式下电机转矩脉动计算方法。结果表明,开通相调制时电机转矩脉动更小。研究建立了单台无刷直流电机(BLDCM)正反转转速电流双闭环控制模型,分析了相同工况下5种调制方式时电机转矩脉动情况。仿真和实验结果验证软硬件设计的正确性和控制策略的有效性。     

VIENNA整流器中点电位平衡控制策略研究

针对三相三电平VIENNA整流器存在的中点电位波动问题,文章在传统载波移相调制技术(CPS-PWM)的基础上进行改进,提出一种14脉波的中点电位平衡控制策略。根据等效电路分析VIENNA整流器工作原理,根据空间矢量调制原理分析载波移相调制过程,确定中点电位不平衡原因,根据面积等效原理通过高频PWM异或控制脉冲实现分解冗余和非冗余矢量成分,并设立中点电位补偿系数D调节分解比例,保证中点电位平衡。实验结果表明,提出的控制算法不仅平抑中点电位波动、稳定直流侧输出电压,还降低了网侧电流畸变,且原理简明易于实现。     

基于矢量分解和叠加原理的双三相感应电机在全调制比范围内的PWM策略

对于六桥臂电压源型逆变器供电的双定子绕组异步感应电机,为提高逆变器直流母线电压利用率,并抑制电流谐波,提出一种新的脉宽调制(pulse width modulation,PWM)算法。该方法利用空间矢量分解的原理,在低次谐波被消除的基波空间计算参考电压矢量,并在过调制区通过叠加原理选择合适的开关状态矢量重构参考电压矢量,从而实现从线性调制到方波控制的平滑过渡。详细介绍该调制算法的基本原理,并进行实验。研究结果表明,该算法下的输出基波电压幅值与调制比呈线性关系,且定子绕组电流谐波含量也得到了明显抑制。     

T型三电平逆变器馈电双三相PMSM直接转矩控制

提出了一种T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统直接转矩控制(DTC)策略。该系统既具有多相电机转矩脉动小、电流应力小和故障容错能力强的优点,也继承了T型三电平电机驱动谐波性能好、可靠性高的特点。该文所提出的基于双空间矢量调制(SVM)技术的直接转矩控制策略保留了DTC快速动态响应特性。与基于空间矢量解耦(VSD)的SVM技术相比,双SVM技术避免了复杂的矢量合成过程,并具有良好的谐波控制效果。所提出的控制策略还设计了谐波电流闭环控制器,能够有效抑制由绕组不对称、反电动势谐波、死区等非线性因素引起的低次谐波电流。通过实验验证了所提出的T型三电平逆变器馈电双三相PMSM驱动系统DTC策略的有效性。     

单极调制单周控制三相四线制有源电力滤波器

单周控制有源电力滤波器有双极调制和单极调制两种调制方式。基于双极调制方式的单周控制有源电力滤波器补偿后的电源电流中含有直流分量。提出一种基于单极调制方式的单周控制三相四线制有源电力滤波器，推导出控制方程；根据此调制方式下开关管的动作过程，设计了控制电路中的逻辑电路；在不同电源电压情况下对系统的补偿性能进行仿真。结果表明提出的单极调制单周控制三相四线制有源电力滤波器在理想电源情况下可以产生较好的补偿效果，当电网电压发生畸变和不平衡时，仍能得到很好的补偿效果，且补偿后的电源电流中不含直流分量。     

基于空间矢量调制的三相矩阵式变换器

介绍了空间矢量调制的双向开关矩阵式变换器的设计和实现方法。空间矢量调制采用输出线电压和输入电流矢量进行同步调节的控制策略，能实现矩阵式变换器输入输出波形为良好正弦、功率因数为1，并能确保感应电机良好工作。为了实现这种控制策略并把PWM波送到相应的开关，采用了数字信号处理(DSP)技术和通用逻辑阵列(GAL)技术。仿真和实验结果验证了这种控制策略的实际可行性。     

VIENNA整流器中点电压控制策略研究

三相三电平VIENNA整流器因开关管所受电压应力不均及中点电压不平衡导致电流过零畸变，降低系统整体性能。为此，该文从空间矢量角度分析了中点电压不平衡产生的原因及七段式算法中矢量对中点电位的影响，并在传统SVPWM基础上，提出了一种改进的空间矢量调制策略来减小输出电压波动：在同一采样周期内，通过一种调节因子来合理分配正负小矢量的作用时间，进而抵消中矢量，维持电压稳定。此外，还通过分析调节因子与系统调制比间关系来优化算法实现。最后，通过仿真发现该控制策略与传统控制策略相比中点电压波动由±12 V降低至±4 V，证明所提策略的正确性及有效性。     

双三相永磁同步电机缺相容错运行虚拟矢量间接修正方法及其在直接转矩控制中应用

正常双三相电机直接转矩控制运行需要对基本电压矢量进行修正,采用修正后的虚拟矢量进行直接转矩控制可以抑制谐波电流。双三相电机缺一相故障直接转矩控制时,需要对电压矢量重新进行修正。该文给出了双三相电机缺一相故障情况下的电压矢量分布,提出一种双三相电机缺一相运行时虚拟矢量的间接修正方法,并且使虚拟矢量的幅值达到最大。构建双三相电机缺一相容错直接转矩控制策略,其定子磁链分区和开关表的选取规则与双三相电机正常运行时一致,其差别只是缺一相运行时十二个虚拟矢量的幅值有所减少,因此比较易于实现。实验结果验证了所提方法的正确性和可行性。     

三相VSR运行特性研究

为研究三相电压源整流器( VSR)运行特性,设计基于TMS28346的三相PWM整流器系统.为便于控制,建立了两相旋转坐标系统,引入矢量控制技术.为实现直流侧电压稳定控制及有功、无功解耦控制,采用电压外环和电流内环控制策略.对三相VSR的4种典型运行模式进行分析,指出调制比与直流母线电压、交流电压及电感参数的相互关系,...     

异步电机直接转矩控制模糊DSVM控制策略

针对传统异步电机直接转矩控制系统低速转矩脉动大、电流畸变严重、磁链轨迹内陷以及开关频率不固定等问题,基于离散空间电压矢量调制(DSVM)技术和模糊控制技术,提出了一种改善低速性能的控制策略.利用DSVM技术合成19种电压矢量,使低速区可供选择的电压矢量数目增加,提高了转矩调节器的控制精确度,采用模糊控制器选择电压工作矢量,明显抑制了转矩脉动.仿真结果表明,改进的DSVM控制策略及模糊控制算法的应用,在保证开关频率恒定的前提下,明显克服了低速磁链轨迹内陷、转矩脉动大、电流畸变严重等缺点,有效地改善了直接转矩控制的低速运行性能.     

采用六相八桥臂变流器永磁同步电机系统的驱动及容错控制仿真研究

对双Y移30°的六相永磁电机控制系统分析时,如果电机本体结构设计时各相绕组间互感可以忽略不计,可以将其看作2套三相子控制系统进行分析。参考常规三相半桥拓扑结构下电机的建模,对三相四桥臂拓扑结构下的子系统进行建模;在三相半桥控制系统空间矢量调制原理的基础上,提出了三相四桥臂的三维静止坐标系下的空间矢量调制原理;最后,对常见的一相故障提出两种容错控制策略,并利用仿真对控制策略进行验证。     

基于空间矢量的定频直接功率控制系统研究

直接功率控制是三相电压型PWM整流器的一种有效控制策略,开关表作为直接功率控制的功率内环,根据瞬时功率差值变化决定开关状态。为了克服基于开关表的传统直接功率控制开关频率不固定、有功功率和无功功率解耦效果不理想的缺点,本文在分析PWM整流器模型和瞬时功率基础上提出了一种基于空间矢量调制的电压型PWM整流器直接功率控制方法。该控制结构由PI调节器和空间矢量调制模块组成,除了具有传统直接功率控制结构简单、功率因数高、动态响应好和电流畸变小的优点外,通过空间矢量调制,还具有开关频率固定、便于滤波电感设计的优点。通过Matlab/Simulink软件仿真和实验结果验证了控制方法的正确性和可行性。