基于DSP的逆变器分段同步调制算法的研究靠

在铁道车辆变频调速系统中,一般选择采用分段同步调制模式进行变频调速,在载波比切换时,SPWM电压相位可能发生突变,从而导致转矩及转速的突变,影响电机正常运行.为了解决这个问题,本文以微处理器TMS320LF2407A DSP为系统的控制核心,提出了一种抑制相位突变的基本方法--延迟切换时间,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建变频调速系统的模型,进行分段同步调制载波比切换的仿真,在不采用任何控制方法时,电机电流冲击很大,采用延迟切换时间则能很好的抑制冲击,仿真及实验结果验证了方法的可行性.     

基于DSP的逆变器分段同步调制算法的研究

在铁道车辆变频调速系统中,一般选择采用分段同步调制模式进行变频调速,在载波比切换时,SPWM电压相位可能发生突变,从而导致转矩及转速的突变,影响电机正常运行。为了解决这个问题,本文以微处理器TMS320LF2407A DSP为系统的控制核心,提出了一种抑制相位突变的基本方法———延迟切换时间,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建变频调速系统的模型,进行分段同步调制载波比切换的仿真,在不采用任何控制方法时,电机电流冲击很大,采用延迟切换时间则能很好的抑制冲击,仿真及实验结果验证了方法的可行性。     

电力机车牵引传动系统的多模式调制策略及切换方法研究

针对交流电力机车牵引传动系统开关频率低的特点,研究了牵引系统的多模式脉宽调制策略以及不同调制策略之间的切换方法,实现了电机控制算法和多模式调制策略的统一框架设计。根据不同调制模式的特点,提出了一种由异步调制切换至同步SVPWM再到同步SHEPWM调制直至方波调制的多模式PWM调制策略;针对不同调制模式在切换过程中出现的问题,使用了一种三相同步的切换方法;为避免电机控制算法和多模式脉宽调制策略之间存在的相角匹配问题,提出了可以简化算法实现复杂程度的统一框架设计方法,并论述了在低采样率下电流调节器和磁链观测器的设计过程;最后,在小功率牵引实验平台实现了无速度传感器电力机车牵引工况下全速域的稳定运行,实验结果验证了算法的有效性。     

PMSM机车牵引变换器调制算法研究

为了更好地发挥永磁同步电机(PMSM)在机车牵引变换器应用中的优势,对机车牵引PMSM变换器的调制方法进行了研究。首先,设计了线性区同步调制策略,将零序电压注入正弦脉宽调制(SPWM)与同步调制相结合实现了机车牵引变换器线性区调制策略。其次,在过调制区通过补偿和修正的方式实现了由过调制区到六脉波状态过渡的过程。最后,在Matlab/Simulink下建立了机车牵引PMSM系统模型,并在小功率PMSM平台上进行了验证,仿真和实验结果均证明了所提方法的正确性和有效性,该调制方法可以作为机车牵引PMSM调制策略。     

基于DSP的变频器载波比平稳切换方法研究

在三相SPWM变频器中,一般采用分段同步调制模式实现变频控制,当进行载波比切换时,变频器的输出电压可能发生突变。通过对载波比切换前后的变频器输出电压进行双重傅里叶变换,并比较切换前后输出电压中各谐波分量的变化,提出了调制波零相位时刻进行载波比切换的方法。给出了在不同时刻进行载波比切换的仿真结果,实验结果表明,在调制波零相位处能够实现载波比的平稳切换。     

分段同步调制中电压相位跳变抑制策略的研究

针对分段同步调制在载波比切换时存在的电压相位跳变以及由此产生的输出波形振荡、电流和转矩冲击等问题,本文深入分析了跳变产生的原因,并提出了一种抑制跳变的策略———改进电压相位计算方法。借助MATLAB/SIMULINK平台对该策略控制下的同步调制载波比切换进行了仿真,并搭建电路进行了实验分析,仿真和实验结果证明所述策略能很好的抑制电压相位跳变,显著减小电机电流和转矩的冲击。     

有轨电车永磁牵引系统PWM调制策略研究

有轨电车永磁牵引系统具有功率大、功率器件开关频率低的特点,为解决其不能全程异步调制、低次谐波大的问题,研究了一种基于中间60°同步调制的多模式PWM调制策略。有轨电车永磁牵引系统在应用矢量控制的基础上,通过采用多模式PWM调制策略,实现了全速度范围内从异步SPWM调制、同步SPWM调制、中间60°同步调制和方波调制之间的平滑过渡,输出电流畸变率小于18%,有效降低了电流谐波。现场实验结果表明,该方法具有良好的实用性和有效性。     

一种基于磁链偏差矢量的多模式调制切换策略

在大功率牵引传动系统中,由于受到逆变器最高开关频率的限制,在全速度范围内一般采用多模式调制。不同调制方式之间的平滑切换对于整个系统的平稳运行有重要影响。文中针对以交流电机为负载的牵引逆变器提出一种基于磁链偏差矢量的多模式切换策略,该方法以切换前后电机转矩冲击最小化为目标,只需要切换时刻的调制比信息即可对任意两种同步调制在不同相位切换前后的定子磁链偏差矢量进行快速计算,并结合多模式调制的实现方式选择偏差矢量幅值最小的最优相位进行切换。该方法在实现切换过程转矩脉动最小的基础上间接实现了电流冲击的优化,避免了复杂的计算和分析,具有非常好的通用性。仿真和实验结果验证了该切换策略的实用性。     

改进同步SVM过调制在机车牵引永磁同步电机中的应用

针对机车牵引大功率永磁同步电机,提出了一种基于同步调制和零序电压注入的空间矢量调制(SVM)过调制方法。综述了当前对机车牵引变换器调制算法的研究,介绍了同步载波调制的切换方式选择方案,详细分析了SVM过调制在零序电压注入方式下的实现方法,推导了其在注入区、补偿区、修正区及六脉波区的数学表达式。提出的机车牵引变换器调制方法可以降低开关频率、减小分数次谐波。零序电压注入的SVM过调制方法实现方式简单、无参数依赖、能够平滑过渡到六脉波调制模式。最后通过仿真和实验的方法在永磁同步电机实验平台上验证了所提方法的正确性,该方法在不增加其它硬件成本的情况下,可减小开关频率为500 Hz以下、减少开关损耗、提高电流谐波特性,有一定的工程应用价值。     

基于开关时刻修正的多模式调制切换策略

电力牵引传动系统通常采用多模式调制策略.为了解决调制模式之间切换产生的电流和转矩冲击问题,该文对调制模式切换引起的定子磁链偏差进行研究,提出一种通用多模式调制切换策略.该策略通过分析改变开关时刻对两相静止坐标系下定子磁链的影响,计算出各相开关时刻的补偿幅度对定子磁链偏差进行补偿,从而实现多模式调制的平滑切换.该策略直接...     

交流调速系统脉宽调制方法研究

对于交流调速系统中脉宽调制(PWM)过程同时应用空间矢量脉宽调制(SVPWM)和特定谐波消除脉宽调制(SHEPWM),低频时采用SVPWM,中频时采用SHEPWM。这种混合调制方法避免低频时SHEPWM计算存储量较大和中频时SVPWM谐波特性变差等问题。采用一种谐波电流过零点切换方法,实现了SHEPWM中开关角个数由5~1逐步切换过程的平滑过渡;在与SVPWM的切换过程中,采用参考电压矢量同相切换方法,实现了混合调制之间的平滑过渡。仿真结果验证了理论的正确性。     

C-dump变换器开关控制方法的分析与比较

C-dump变换器是一种用于无刷直流电动机的新型功率变换器，其开关控制方式对电枢电流和变换器储能电容电压脉动有较大的影响。该文对C-dump变换器主开关和斩波开关的开关控制方式及其对电机电流和变换器储能电容电压脉动的影响进行了研究。首先对C-dump变换器主开关的PWM控制和滞环控制两种工作方式进行了比较。然后重点对斩波开关的滞环控制，斩波频率高于主开关频率的PWM控制、斩波频率低于主开关频率的PWM控制、主开关与斩开关同步PWM并结合斩波开关滞环控制等5种开关控制方法进行了详细的理论分析与比较。结果表明：主开关与斩波开关同步PWM并结合斩波开关滞环控制可较好地减小储能电容电压和电机电流脉动，有利于改善系统性能。最后进行了仿真与实验验证。     

基于电流谐波优化的混合脉宽调制策略

受轨道车辆牵引功率大、开关频率低的限制,牵引传动系统多采用低频区异步调制,基频以上单脉冲调制的脉宽调制方式,且在中频过渡区通常需采用优化同步调制以达到改善变流器输出特性的目的。电流谐波最小脉宽调制技术(CHMPWM)是优化同步调制的一种,它以电机电流谐波整体最优为目标进行调制,有助于高性能电流闭环控制的实现,近年来受到广泛关注。对基于电流谐波优化的混合脉宽调制策略展开研究,首先分析CHMPWM的开关角求解方法及不同开关角分布方式对其性能的影响,并从电流谐波、转矩脉动等方面与特定谐波消除脉宽调制技术(SHEPWM)进行对比;然后完成基于现场可编程门阵列(FPGA)构架的混合脉宽调制技术,并实现不同调制模式间的平滑过渡。最后对所提方法进行仿真和实验验证。     

基于分子动理论算法的三电平逆变器谐波优化

在许多大功率交流传动场合下,开关损耗大。为了降低开关损耗,提高逆变器效率,开关频率一般限制在1 kHz以下,导致牵引逆变器中含有大量的谐波。以应用于大功率电力机车的三电平逆变器为特定的研究对象,建立了三电平逆变器最小相电流总谐波畸变率谐波优化模型。采用分子动理论优化算法求解模型时施加了消除窄脉冲算法,完成全调制范围、多种脉波条件下优化函数的求解。与传统SPWM和SHEPWM比较,MMTPWM具有良好的谐波优化效果。最后,通过仿真实验和硬件实验结果验证了理论分析的正确性。     

PWM逆变器相电流重构研究与误差分析

为了降低系统成本和体积,研究了脉宽调制(PWM)逆变器供电的电动机变频调速系统仅采用一个直流电流传感器获得交流相电流时存在的问题,通过修改逆变器开关状态的相电流重构方法满足了直流电流的采样要求,根据逆变器的开关状态实现了交流侧电动机相电流的重构.针对在该方法作用下重构相电流与实际相电流之间的误差,详细分析其产生的原因,...     

三电平变频调速系统SVPWM和SHEPWM混合调制方法的研究

三电平中点钳位逆变器在高压大容量变频调速中得到了广泛的研究和应用。该文在三电平高压变频器中同时应用SVPWM和SHEPWM，即低频时采用异步SVPWM，高频时采用SHEPWM，避免了高频时SVPWM谐波特性变差和SHEPWM在低频时存储量大的缺点，充分发挥了二者的优点，使变频器在整个工作范围内都可以有效抑制低次谐波，得到较好的输出波形。混合调制的难点在于衔接问题，文中分析了影响二者之间平滑切换的原因并提出了具体的解决方法，保证了切换过程中电压和电流没有跳变。采用PSIM软件对三电平SVPWM和SHEPWM进行了仿真研究，并在实际三电平变频器控制平台上进行了实验。仿真和实验结果证实了该文的混合调制方法在低频和高频都有较好的谐波特性，二者间的平滑过渡保证了混合调制的实用性，并已用于实际三电平变频器之中。     

基于SHEPWM的三电平NPC逆变器中点电位平衡控制算法

以三电平中性点钳位型(NPC)逆变器为对象,提出基于特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)的中点电位平衡控制算法。首先介绍空间矢量脉宽调制中点电位平衡原理与SHEPWM开关角求解模型,然后分析三相SHEPWM波形在不同调制度下对应的开关矢量序列和作用角度,基于此设计了三种冗余矢量调整方案,最后通过检测负载电流与中点电位,由中点电位滞环控制器和控制逻辑组合作用,直接对三相脉宽调制信号进行在线调整,实现中点电位平衡。实验结果表明:不同的矢量调整方案具有不同的中点电位平衡速度、平均开关频率等,但均不影响线电压的谐波消除能力;采用中点电位三级滞环控制器可兼顾中点电位平衡、波形对称、共模电压幅值,且不增加器件开关次数。     

永磁伺服系统电流环带宽扩展研究

分析了数字控制系统中延迟的产生原因和影响因素。基于永磁同步电机数学模型,建立了加入数字控制系统延迟的永磁伺服系统电流环数学模型。分析了电流环带宽与电流采样和PWM更新时序之间的关系。针对改进即时更新方式在开关器件的开关频率变高的情况下采样延迟比增加、带宽提升效果下降的问题,提出了一种基于开关状态的电流延迟补偿分段式PWM更新方式。该方法相比于传统电流更新方式对处理器性能要求更低,对使用了宽禁带开关器件的伺服系统同样适用。实验验证了该方法的可行性,相比于传统采样更新方式该方法可以将电流环带宽提高10倍。     

基于AC电压估计和电流重构的PWM整流器研究

在详细分析PWM整流器数学模型的基础上,提出了一种基于交流电流重构和交流电压估计的PWM整流器控制方案,该方案同时去掉了交流输入电流和交流输入电压传感器,根据开关信号和直流电流对三相交流电流进行重构,利用交流输入电压估计器对三相交流输入电压进行估计,然后在d-q旋转坐标系中对交流电流的d,q分量进行解耦控制.实验结果表明,该方案在减小装置体积、节省成本、提高系统可靠性的同时,能够有效地抑制注入电网的谐波,使交流输入电流为正弦波,实现单位功率因数控制.