基于分立器件并联的高功率密度碳化硅电机控制器研究

新能源车用的电机控制器通常通过大功率模块来完成，但大功率模块一般成本比较高，体积比较大，资源也有限。该文基于SiC MOSFET分立器件并联设计了一种高功率密度电机控制器，为了从电气和散热角度最大程度地提升材料和空间利用率，实现高功率密度以及分立器件的良好动静态均流，设计了一种新型的电子系统结构，并提出了一种能动态平衡并联MOSFET电流的高抗扰驱动电路以及可实现低寄生电感、大电流以及高散热的适合分立器件并联应用的新型印制电路板（PCB）叠层母排设计方法。提出的电路及方法既有利于实现并联器件的动静态均流，又可以减小寄生电感造成的影响，还可以有效抑制负向串扰电压。对基于上述研究成果开发出的碳化硅电机控制器，经过双脉冲及功率实验，结果表明，设计的分立器件并联控制器并联均流效果好、散热好、功率密度高，在风冷的条件下，实现了效率最高为99.5%，功率密度为60 kW/L，可应用到新能源整车系统中。     

高功率密度双驱动控制器开发与验证

针对新型混合动力机电耦合总成系统开发了一款高功率密度双驱动控制器。详细阐述了该控制器的结构设计方案,并对硬件电气原理和软件控制策略进行了介绍,提出了叠层式七通道的冷却设计方案,并通过有限元仿真对双驱动控制器的散热效果进行了热仿真研究。最后,通过制造样机对双驱动电机控制器进行了台架试验,试验结果表明,所设计的双驱动电机控制器具有高效的冷却效果和稳定的控制性能。     

高速高功率密度永磁同步伺服电机设计

根据某航天项目机电伺服系统的要求,提出了一种500W高速、高功率密度的永磁同步伺服电机技术方案,开展了详细设计和样机生产试验。通过对电机磁路优化设计和热分析,使产品能够在高温环境下可靠工作。设计计算结果与实测值吻合良好,满足设计和伺服系统的使用要求。     

高功率密度无刷伺服电机多物理场综合设计

小体积高功率密度无刷伺服电机在武器装备系统领域的需求越来越大,介绍了一种高功率密度无刷伺服电机多物理场综合设计方法.分析了高功率密度无刷伺服电机的电磁、机械、热、损耗等多物理场设计,通过仿真确定电机技术方案,并加工生产,按国军标进行了一系列性能和环境试验,验证了设计方法合理有效,产品能够满足武器装备使用要求.     

一种微型伺服驱动器设计

针对伺服驱动器在无人机、机械手、外骨骼机器人等需求体积小、重量轻、电流能力强的应用领域,开发了一款高功率密度微型伺服驱动器。采用高密度PCB堆叠组合结构、高效率快速开关技术、先进的三环PID控制算法,在现有常规伺服基础上进行微型化、高功率密度化与易安装化的技术突破。并经实验验证,驱动器的各项指标满足要求。     

80kW风洞带动力试验用高速高功率密度永磁交流伺服电动机研制

针对某型号飞机模型带动力风洞试验的要求,该文设计了大功率、小尺寸、高转速及高稳速精度的80 kW永磁交流伺服电动机。通过合理的电磁、结构及循环油冷却设计,成功的解决了小尺寸大功率永磁交流伺服电机的设计及制造问题。试验结果表明,使用该方法设计的电机满足设计要求,具有较高的工程应用价值。     

高功率密度碳化硅MOSFET软开关三相逆变器损耗分析

相比硅IGBT,碳化硅MOSFET拥有更快的开关速度和更低的开关损耗。碳化硅MOSFET应用于高开关频率场合时其开关损耗随着开关频率的增加亦快速增长。为进一步提升碳化硅MOSFET逆变器的功率密度,探讨了采用软开关技术的碳化硅MOSFET逆变器。比较了不同开关频率下的零电压开关三相逆变器及硬开关三相逆变器的损耗分布和关键无源元件的体积,讨论了逆变器效率和关键无源元件体积与开关频率之间的关系。随着开关频率从数十kHz逐渐提升至数百kHz,软开关逆变器不仅能够维持较高的转换效率,还能取得更高的功率密度。最后,在1台9 kW软开关三相逆变器和1台9 kW硬开关逆变器上进行了实验验证。     

高效高功率密度车载双向电能变换器设计

研究设计了一种用于电动汽车电池充放电的车载双向电能变换器.充电状态下,前级采用PWM整流技术,后级采用移相全桥零电压开关电路,实现电气隔离高效的降压变换.放电状态下,双向DC-DC变换器实现升压变换,双向AC-DC作为单相全桥逆变器采用电压前馈、电压电流双闭环控制策略.本系统采用全控型器件GaN控制电流电压通断,能够使...     

飞机模型带动力风洞实验高功率密度电机研制

针对飞机模型带动力风洞实验要求驱动电机功率大、尺寸小和转速高的特点，结合某型号飞机实验用16kW电机的研制，提出了根据电机功率密度要求，通过类比法获得长时工作制电机的发热时间常数，计算获得短时工作制条件下电机的初步额定功率，进行电磁及结构优化设计和发热校核，最后进行电机轴的强度和刚度校核设计，同时介绍了地面空载和负载实验方法。     

基于ARM和DSP的竹节纱控制系统伺服控制器设计与应用

根据纺织行业中竹节纱生产的工艺要求,设计了基于ARM和DSP的双CPU永磁同步电动机伺服控制器.利用ARM和触摸液晶屏完成工艺参数的输入与生产过程信息的显示,支持图形化人机界面和触摸操作;利用 DSP完成永磁同步电动机的磁场定向控制算法.该系统已成功应用在竹节纱生产线上,具有很高的性价比和推广价值.     

永磁同步电机伺服控制器保护系统的设计

针对由美国德州仪器公司的数字信号处理器TMS320F2801及美国飞兆公司的智能功率模块FSBB30CH60F构成的永磁同步电机伺服控制器,设计了一套完善的保护方案,方案包括有过流、短路、过压、欠压和过热等保护。实际应用表明,该保护方案稳定可靠,抗干扰能力强,解决了容易出现误保护的问题,并能适应恶劣的工业环境。     

永磁同步电机伺服控制器保护系统的设计

针对由美国德州仪器公司的数字信号处理器TMS320F2801及美国飞兆公司的智能功率模块FSBB30CH60F构成的永磁同步电机伺服控制器,设计了一套完善的保护方案,方案包括有过流、短路、过压、欠压和过热等保护。实际应用表明,该保护方案稳定可靠,抗干扰能力强,解决了容易出现误保护的问题,并能适应恶劣的工业环境。     

新能源汽车用电机控制器的设计与测试

针对新能源汽车电机控制器功率密度较低、空间利用率有限的现状,开发了一款具有高功率密度的新能源汽车控制器。采取结构、硬件的理论设计与试验验证相结合的方式开发控制器。前期通过设计分析、有限元仿真对控制器进行优化,后期通过试验对控制器的性能进行验证。通过试验结果可知,该电机控制器的效率较高、功率密度较大,具有实用意义。     

基于模块化多电平变换器的多电飞机电源系统

多电飞机(MEA)电源系统电压等级高、额定功率大,且对可靠性、谐波含量、重量、效率等方面都有比较严格的要求,常规两电平变换器难以满足这些系统需求。为应对该挑战,提出基于模块化多电平变换器(MMC)的MEA电源系统。MMC具有可靠性高、谐波含量低、重量轻、效率高等特点,且具备优秀的故障穿越能力,已在中高压电力传输、船舶电力推进、电气化铁路、电动汽车等领域获得广泛应用。与以上领域相比,MEA电源系统的主要特点是频率远高于工频,由此带来更大的挑战。阐述了MMC的结构和运行原理,给出一套建模、控制、调制方法,并搭建实验系统进行验证,展示了MMC的运行效果,表明了MMC技术应用于MEA电源系统的广阔前景。     

多类型伺服的混合二轴伺服控制平台

介绍了由步进伺服和交流伺服构成的混合二轴伺服控制实验平台.以PMAC多轴运动控制卡作为下位控制器,实现对伺服系统的实时控制;以PC为上位计算机,实现对伺服控制系统的指令控制和数据读取;利用VB编写人机界面对控制平台进行监测和控制.该平台为开放式数控平台,人机界面友好,可实现对不同类型电机的伺服控制,多电机的协调控制,混合多类型伺服电机的控制.该伺服平台的开发,可用于实验教学和科研实验.     

应用平面磁芯结构的高功率密度整流变压器设计

为解决高压绝缘致使高频大功率开关电源中整流变压器功率密度不高的问题,通过分析常规结构整流变压器电位分布的不合理因素,提出一种新的变压器磁芯结构。它采用平面磁芯并联磁路构成变压器单元,由不同单元串级连接、层叠布局形成整个变压器磁芯。设计实例分析表明,该串级式层叠平面磁芯变压器的电位分布有利于提高整流变压器的功率密度,且比常规结构整流变压器的功率密度有显著提高。     

多电飞机高压直流供电系统稳定性研究综述

高压直流供电系统是未来多电飞机供电系统的重要方案之一,但其中大量电力电子装置的应用使得负载体现很强的负阻抗效应,严重影响了系统的稳定性。此外,直接互联的集成方法也经常导致其稳定性问题面临挑战,传统的李雅普诺夫稳定判据难以分析复杂直流系统。本文总结了5种小信号阻抗分析和4种大信号分析方法,使得针对复杂直流系统的稳定性分析更简便和有效。相对于无源阻尼法,有源阻尼的稳定性补偿方法不增加元器件,得到了国内外学者的广泛研究。根据补偿信号的构成形式,将有源阻尼法分为线性补偿和非线性补偿两类,并详细综述了两类方法中补偿信号的构成和补偿信号注入的位置,进一步比较了两类方法的优缺点。     

高功率密度分布式光伏接入配电网多目标电能质量治理方法

高功率密度分布式光伏的接入会引起配电网瞬时功率越限、电压越限、闪变等问题,同时光伏逆变器等电力电子设备规模化无序接入配电网造成的谐波污染,常引起不同节点之间谐波叠加和特定次数的谐波谐振,使配电网的电能质量问题更加多样。为此在配电网相应节点配置复合储能装置,成为解决这类电能质量问题的有效措施。本文提出了一种利用包括蓄电池和超级电容器在内的复合储能装置治理高功率密度分布式光伏接入配电网所引起的多样性电能质量问题的方法。首先,提出了节点电压偏差和电流总谐波畸变率等多目标电能质量治理约束指标;其次,在此基础上,构建了高功率密度分布式光伏接入配电网的复合储能选址定容优化模型,并采用改进多目标粒子群算法对该模型进行求解。最后,以IEEE 33节点配电系统为例进行仿真验证,结果表明该方法在高功率密度分布式光伏接入的配电网电能质量治理问题中具有良好的效果。     

变惯量智能伺服控制器设计

设计基于微芯公司的dsPIC30F6010A单片机的伺服控制器实现单神经元自适应PID控制算法;借助于Matlab的Simulink和M语言对经典PID控制和单神经元自适应PID算法进行仿真,以验证分析结果;根据单神经元自适应PID控制的仿真结果,可确认单神经元自适应PID控制不仅能够适应惯量的变化,而且还改善了系统的动态性能。