燃料电池客车驱动系统传导骚扰源的统计分析

新型燃料电池客车的驱动系统工作时将产生较强的电磁骚扰,可能引起较为严重的电磁兼容问题,威胁其安全运行。为此对开发的新型燃料电池客车产生的电磁骚扰进行了大量的测量,发现其驱动系统中的骚扰源存在较大的随机性。故利用统计电磁学的方法分析了驱动系统中逆变器输入端存在的一类传导骚扰源的时域特性,得出此类骚扰源随时间呈正态分布,随电机功率电压参数呈近似线性递减变化和时间参数呈近似线性递增变化的基本规律。该结果可用于进一步的仿真分析和其他电磁兼容研究工作。     

变频驱动分析中长线电缆传输模型应用对比

电缆单位长度电气参数对变频驱动系统电动机端过电压的影响不同,海洋油气开采变频驱动系统超长距离电缆(几十千米)加剧了末端的过电压现象;且变频器输出频谱复杂,电缆电气参数随电源频率的变化而变化。针对此,依据考虑集肤效应及半导电层频变特性的频域电缆精确数学模型,利用矢量拟合算法,将频域数学表达式拟合为分部分式形式,进一步等效为能够反映电缆频变特性的链式电路等效模型。通过对比电缆频变电路模型与π电路模型在远距离变频驱动中的波反射过电压分析结果,表明频变模型波速更快,π模型反射过电压倍数更高,且两种模型过电压倍数差值随电缆长度的增长而变大。考虑到两种模型计算量及分析结果与实际情况的准确性问题,建议针对所研究的电缆型号,在长度小于33 km时选择π模型,在长度大于33 km时选择频变模型进行相关分析。     

考虑长距离输电缆特性的逆变器并网系统谐波不稳定分析及抑制

长距离输电缆(LTC)与并网逆变器交互作用易引发系统谐波不稳定的风险,且忽略线路频变特性可能会导致稳定性误判。文中计及输电线路的分布参数特性和频变特性,研究如何评估这类逆变器并网系统的稳定性。首先,基于矢量匹配法对含LTC的交流系统进行等值,同时考虑逆变器的内外环控制、锁相环、控制延时等环节,建立dq旋转坐标系下逆变器并网系统高频状态空间模型;其次,采用参与因子分析方法辨识出导致谐波不稳定的关键影响环节,并基于根轨迹方法分析了LTC频变特性、延迟时间、控制器参数、电缆长度和电网阻抗对系统稳定性的影响;再次,提出了基于参数灵敏度分析和矩阵相似变换的系统稳定性改善方法,并对改进后系统的谐波稳定性进行分析;最后,基于RT-LAB构建硬件在环实验平台进行了验证,实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于差模开关振荡的变频电机绕组相端绝缘状态特征提取与解耦

变频电机相端绝缘受脉冲宽度调制高频开关暂态过电压冲击易发生劣化。利用开关振荡谐振效应可望灵敏感知相端绝缘状态的微弱变化,但绝缘状态特征存在多因素高频耦合的问题。为此,该文提出一种基于差模开关振荡的相端绝缘状态特征提取与解耦方法。首先,通过分析变频电机系统开关振荡主导模态,选择高频差模开关振荡作为敏感模态,解耦逆变器功率器件分布电容的影响;然后,通过变分模态分解算法提取多模态开关振荡中的差模频率特征,解耦暂态运行工况下功率器件动态开关时间的影响。最后,利用逆变器侧和电机侧差模开关振荡电流幅值比特征,解耦电缆高频分布参数的影响。在380V/3kW永磁电机变频驱动系统中验证所提方法的有效性,结果表明,所提方法能够灵敏反映电机相端绝缘状态的微弱变化,可以有效解耦逆变器、电缆、运行工况等因素的影响。     

PWM逆变器-感应电机驱动系统中接地电流EMI问题的分析

在IGBTPWM逆变器－感应电机驱动系统中，IGBT的高速开关动作产生很高的dv/dt|和|dt/dt|能够导致严重的电磁干扰（EMI）问题。研究表明不仅需要了解干扰的频谱。而且也必须知道它们的时域波形才能全面刻画干扰的本质。如何准确描述并分析这种问题是复杂而困难的，该文应用系统函数的方法来描述这种EI耦合通道的特征，并不需要对寄生电路进行复杂的参数提取，而且能准确预测了EMI的时域波形和频谱特性，接地电流脉冲峰值对应|dv/dt|的 峰值，导通时，|dv/dt|基本不随着负载电流的变化而变化，而关断时，负载电流越小，|dv/dt|越小，由于|dv/dt|在开通时的值要比关断时大得多，因此接地电流EMI问题主要由IGBT的开通决定。系统函数的幅度频谱呈现带通特性，尽管逆变器工作时其拓扑结构发生变化，但是对描述耦合通道的系统函数的影响很小，当三相桥臂的两个IGBT同时开通或同时关断时，接地电流加倍。     

寄生参数对三相逆变器的影响与抑制方法

针对三相逆变器过冲电压导致绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的过压击穿和误导通问题,提出一种减小寄生参数的三相逆变器设计方案。首先建立IGBT换流通路和驱动回路的电路模型,然后分析线路寄生参数对IGBT开关过程的影响,最后给出分立式IGBT构成的三相逆变器设计方案并制作实物进行物理验证。研究结果表明,线路杂散电感是造成IGBT关断过电压的主要原因,IGBT与驱动电路集成的三相逆变器寄生参数影响最小。实验结果验证了结论分析的正确性。     

变频电机电缆老化下的高频开关振荡特性研究

交流电缆是逆变器电机系统中传输电能的关键部件。针对变频电机系统电缆早期状态劣化特征微弱的问题,通过理论和实验研究了变频电机电缆老化下的高频开关振荡特性。首先,建立了三相四芯电缆的高频等效模型并分析了电缆绝缘劣化对绝缘电容参数的影响。然后,研究了电缆绝缘电容变化对系统差模开关振荡频率和阻尼特征的影响。最后通过加速热老化实验在3 kW感应电机对拖系统中进行了验证,实验结果表明,电缆加速老化后开关振荡频率变化了2.09%、阻尼变化了13.08%、阻尼特征相比于频率特征更加灵敏。该研究可为变频电机电缆早期劣化状态监测提供理论支撑。     

变频器驱动电机时的EMI影响分析

PWM逆变器驱动电机因其具有优越的控制性能而得到了广泛的应用,然而由于逆变器的开关模式带来的电磁干扰问题,也给电机带来了不少负面影响.在给出了电机和电缆高频模型的基础上,分别对不同电缆长度和不同开关频率对电机过电压的影响进行了仿真分析.最后搭建了实验平台,用频谱分析仪对电机的EMI进行测试,验证了上述不同因素对电机EMI影响的分析.     

无刷直流电机驱动用IGBT逆变器能耗分析

为了预测电机系统的性能和提高设计的可靠性.根据无刷直流电机(BLDCM)的PWM调制原理和IGBT的损耗机理.采用损耗分离法提出了BLDCM驱动用IGBT逆变器的功耗计算模型.逆变器的通态损耗是与IGBT正向通态压降、电机电流和开关占空比有关的函数,而其开关损耗足开关器件的肝关时间、电机电流、逆变器的供电电压以及调制频率的函数.对提出的损耗模型进行了仿真计算和实验验证,仿真计算结果与实验结果具有较好的一致性.     

PWM逆变器输出端共模与差模电压 dv/dt滤波器设计

PWM逆变器直接驱动电机时会产生较高dv/dt的共模电压,并由此产生轴承电流和共模漏电流以及严重的电磁干扰(EMI).特别是当逆变器通过长线电缆与电机连接时,由于电缆中分布参数的影响,会在电机端产生电压反射现象,从而在电机端会产生2倍以上的过电压,导致线圈绝缘失败.本文通过对PWM逆变器驱动电机系统产生的共模以及差模电压分析,提出了一种改进型的逆变器端无源滤波器,并给出了参数的设计方法.与传统的滤波器相比,该滤波器可对共模及差模电压dv/dt同时起到抑制作用,从而减小了由此产生的负面效应.实验结果验证了该滤波器的有效性.     

燃料电池客车驱动系统传导性骚扰的特性分析

为解决燃料电池汽车的电磁兼容问题,针对燃料电池客车采用的高压驱动系统中存在的传导性骚扰源,通过现场测量的手段,分析了其频率特性,给出了相应的骚扰源特点,并和ISO7637-2中建议的标准抗扰度测试波形进行了对比。比较结果表明两者之间存在较大差异,很有必要针对燃料电池客车开展新的电磁兼容研究。该分析结果为制订新的测试标准和开展进一步燃料电池汽车电磁兼容研究提供了必要的依据。     

用于新能源汽车IGBTs分立器件并联技术分析

针对新能源汽车应用涉及的各种电力变换单元,从IGBTs和MOSFET的芯片结构特点、输出特性以及市场价格等方面比较,指出IGBTs分立器件并联技术更适合车载充电器、充电桩以及10 kW以下电机驱动控制器;接着通过IGBTs的开关过程分析,强调了IGBTs分立器件并联应用中的设计要点;最后提供了IGBTs分立器件并联用于车载升压型小功率电机驱动控制器的主回路设计和均流实验波形,对新能源汽车电控单元产品和系统开发有一定的借鉴和指导意义。     

自然资源对PEMFC汽车产业化的影响

具有高能量转换效率及环境友好性的质子交换膜燃料电池(PEMFC)被认为是具有潜力的汽车动力装置.然而对燃料电池汽车产业化而言,自然资源储量却是最重要的影响因素.本文在模拟燃料电池汽车产业化的基础上,从自然资源角度出发,讨论了催化剂、双极板以及质子交换膜等关键材料对燃料电池汽车产业化的影响.结果表明,将PEMFC铂载量降...     

永磁式双转子电机自抗扰控制策略

先进深度混合动力系统可以提高混合动力车辆的燃油经济性,但其存在结构复杂、体积较大的问题,双转子电机可以克服这一弊端。对双转子电机的工作模式进行了阐述,建立了双转子电机的数学模型,提出了转矩解耦的控制策略,设计了一种效率优化变频驱动系统的自抗扰控制方法。     

燃料电池电动汽车能量管理系统最优控制策略研究

燃料电池电动汽车复杂多变的行驶工况下极易产生大电流脉冲,负载的变化给燃料电池带来极大的影响。针对燃料电池低电压、大电流的输出特性,在燃料电池电动汽车动力系统结构基础上,采用动态规划算法来管理能量的最优分配,在MATLAB/Simulink建模仿真平台搭建完整的能量管理策略模型,并在WLTC循环工况进行仿真试验,结果表明,采用动态规划算法能够延缓燃料的过度消耗,在动力电池SOC由45.6%回升到48.3%阶段,燃料电池能够稳定地输出能量,并且不断优化整车的能量分配。     

考虑坡度工况的FCHEV队列分层优化控制策略研究

在面对坡度工况时，如何开发同时兼顾车辆间协同控制与能耗经济性的控制策略是提高交通效率与发挥车辆节能潜力的关键技术之一。以燃料电池混合动力汽车队列为研究对象，以安全行驶及优化能耗为目标，提出了一种基于改进粒子群优化算法与Q学习的燃料电池混合动力汽车队列分层优化控制策略。该策略中上层控制器在保证满足与前车距离或速度限制等安全约束的前提下，利用改进的粒子群优化算法获取节能速度轨迹，并使用模型预测控制框架实时调整主车速度遵循节能速度轨迹行驶。下层控制器根据上层求解的车速和需求功率等信息建立Q学习控制器，实现燃料电池混合动力汽车动力电池与燃料电池之间的最优能量分配。仿真结果表明，本文所提出的分层控制策略在坡度工况下，表现出良好的跟踪性能和安全性能，且优化结果与动态规划策略相似，表明该策略的能耗经济性及可行性。     

浅谈煤矿井下电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机的设计

介绍了电动汽车用隔爆型三相交流异步电动机的设计要求,并结合应用实例证实了效果良好.     

Multilevel converters for large electric drives

This paper presents transformerless multilevel power converters as an application for high-power and/or high-voltage electric motor drives. Multilevel converters: (1) can generate near-sinusoidal voltages with only fundamental frequency switching; (2) have almost no electromagnetic interference or common-mode voltage; and (3) are suitable for large voltampere-rated motor drives and high voltages. The cascade inverter is a natural fit for large automotive all-electric drives because it uses several levels of DC voltage sources, which would be available from batteries or fuel cells. The back-to-back diode-clamped converter is ideal where a source of AC voltage is available, such as in a hybrid electric vehicle. Simulation and experimental results show the superiority of these two converters over two-level pulsewidth-modulation-based drives     

大功率IGBT模块并联动态均流研究

绝缘栅双极型晶体管IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor）的并联组合作为电感储能型脉冲功率系统中的主断路开关,就会在关断大电流时出现各并联模块的动态不均流现象。工程应用中,各IGBT模块门极驱动信号的不同步是导致该不均流的主要原因。文章分别就栅极电阻补偿法和脉冲变压器法对驱动信号的同步性补偿作用进行了理论研究和两个IGBT模块并联均流的实验验证,结果表明两种方法均可以达到很好的动态均流效果。然后在对比分析两种方法的基础上提出了利用脉冲变压器级联可以实现多个IGBT模块并联驱动信号的补偿,通过计算机辅助设计软件PSPICE仿真验证了该方法在三个IGBT模块并联使用时的有效性。