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...     

电动汽车用高功率密度电机控制器研发

车用电机驱动系统是新能源汽车的三大关键技术之一,要求更高的性能、体积/重量密度及环境温度.与国际先进车用电驱系统发展水平相比,我国在功率密度、可靠性及成本三方面仍存在较大差距.这里对车用电机控制器关键技术进行研究,包括考虑主要寄生参数的功率主回路建模、智能功率模块( IPM)研发和新型膜电容应用研究,着力解决车用电机控制器技术瓶颈.在上述研究基础上开发出高功率密度车用电机控制器,测试结果表明该控制器的重量比功率为8 kW.kg-1,体积比功率为10 kW.L-1.     

高效高功率密度低噪声电机研究

以一台3 550 kW、6 kV、6极高效高功率密度低噪声电机的研制为例,从绝缘系统和通风散热系统设计、电磁设计、结构设计和加工工艺等方面,分析了提高电机功率密度和降低噪声的途径和方法。结合相关仿真与样机试验,分析了几个相关因素对电机温升的影响。提出了该型号高效高功率密度低噪声电机的研制目标。给出了样机试制与型式试验结果,结合国外先进电机制造企业的相关产品参数,说明了该型号高效高功率密度低噪声电机的研制取得了成功,达到了国际先进水平。     

基于DSP和FPGA的高功率密度交流伺服驱动控制系统设计

针对当前工业数控系统高功率密度的发展需求,提出了一种基于DSP+FPGA体系结构的新型多轴交流伺服驱动控制系统设计方案。首先详细介绍了系统硬件驱动与控制电路的设计,包括控制电路、信号检测及保护电路、功率驱动电路、通信电路等,其次分析了软件实现及信号采样时刻点选择方法。该系统采用空间电压矢量控制策略,运用集中控制及分层处理的设计思想,实现具有位置、速度、电流控制的数字化高性能伺服控制系统。实验结果表明,该系统具有实时性好、精度高、动态响应快等优点。     

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。     

电动汽车用高功率密度碳化硅电机控制器研究

碳化硅(Siliconcarbide,SiC)作为世界公认的替代硅(Silicon,Si)的下一代半导体材料,具有耐压高、开关速度快、开关损耗小的优势,是实现车用电机控制器功率密度提升的关键要素。该文针对构成SiC控制器的关键部件,研究SiC金属氧化物场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,MOSFET)模块、直流支撑电容器、控制和驱动电路以及电磁干扰(electro-magneticInterference,EMI)滤波器的设计方法。在SiC模块方面,研究多芯片并联结构MOSFET的布局评价体系,以此为基础设计包含72个SiC芯片的SiC MOSFET模块。在直流支撑电容器方面,以减小电容器体积为目标,结构上与控制器壳体统一设计,电气参数上建立描述电机系统性能与电容器容值及许用纹波电流关系的数学模型,优选最为合适的参数,减小电容器体积。在控制和驱动电路方面,通过采用非隔离电源系统、多层电路板等手段,减小电子系统的电路面积,开发出仅信用卡大小的超紧凑主控板和能够与SiC模块直接插接的紧凑型驱动板。在EMI滤波器方面,提出滤波器拓扑和滤波元件参数同步设计方法,有助于解决EMI滤波器设计中反复试验迭代和过设计的问题。基于上述研究成果,开发出峰值功率85kW,开关频率20k Hz,最高效率98.6%,功率密度37.1kW/L的全SiC电机驱动控制器。     

高效高功率密度非隔离升压变换器

针对非隔离DC/DC升压变换器,可通过采用合适的功率拓扑结构,并引入新的滤波方式来有效地提高其功率密度。对Weinberg、填谷式移相全桥以及Super Boost等三种高效升压拓扑进行了同等功率变换情况下的仿真分析,结果表明带纹波抵消支路的耦合电感Super boost拓扑输入输出电流均连续,且具有最高的功率密度。     

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.     

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。     

伺服控制系统中模糊免疫PID控制器设计

设计一种基于FPGA平台的模糊免疫PID控制器的硬件实现方式,该控制器将模糊免疫PID算法的抗干扰性、鲁棒性与硬件实现的实时性有效的结合起来,提高了伺服控制系统的性能.首先对模糊免疫PID算法进行了介绍和数学推导,然后采用离线计算,在线查找表的方法实现模糊免疫控制.基于Verilog语言设计PID控制器,完成时序仿真测试.数据表明控制器设计过程合理,仿真结果正确,改善了传统PID控制器的性能,是小型系统智能控制一种新的有效途径.     

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。     

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。     

基于DSP和FPGA的多轴伺服运动控制器设计

针对数控技术的发展对运动控制系统的实时性、加工速度、精确度等性能指标提出了越来越高的要求,本文提出了一种高速高精度的多轴运动控制器的设计方案,系统采用DSP+FPGA+专用集成芯片的体系结构,采用集中控制分层处理的结构思想,它集传感、数据采集、控制及通信功能于一体,能够更好地满足数控系统对运动控制单元的实时性和控制精度的苛刻要求。该结构充分利用DSP的强大数据处理能力及FPFA的并行逻辑特性,并以MCX314AS运动控制芯片实现多轴直线插补、任意两轴圆弧插补、任意3轴位元模式插补运算。本文介绍了运动控制器的硬件整体结构及主要模块的详细设计,并给出了系统软件实现的程序结构框架。实验结果表明,该系统具有集成度高、功能强大、扩张性强、实时性强及可靠性高等的优点。     

通过优化型高功率密度伺服技术有效改善自动化精加工作业

<正>许多尺寸驱动制造过程要求进行力控磨光或精加工作业。这些作业通常是由人工操作员来完成的,因为人手具有完成这些作业所必需的柔顺性,而这正是机床基于位置的"僵硬"控制所欠缺的。人工精加工作业不仅费力、重     

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。     

高功率密度车载充电动机设计与实现

正随着新能源汽车产业的迅猛发展,高功率密度车载充电动机成为电动汽车的关键设备,研制高功率密度的车载充电动机具有十分重要的意义。采用Vienna整流器与高频隔离DC/DC变换器作为功率变换单元,详细描述了双极性与有限双极性调制的原理与特点,并验证了设计的有效性和可行性。     

高效电除尘控制器设计

在理论分析的基础上,设计了一种新型的控制器.该控制器硬件上采用TI公司的DSP处理器电除尘控制器,集成度高,功能完善;控制算法方面采用模糊PID算法,除尘效率高.投产后,性能稳定,效果显著.本文给出了控制器的软硬件设计方案.     

基于ARM的嵌入式多轴伺服运动控制器设计与实现

针对工业数控技术对高精度实时多轴伺服运动控制系统的发展要求,提出了一种基于ARM的嵌入式多轴伺服运动控制器的设计方案。该方案采用ARM+多单片机组合的体系结构,运用集中控制及分层处理的结构思想,实现多轴伺服电机高精度、高实时控制。运动控制器中主从系统利用USB2.0总线及CAN总线实现网络通信,能够更好地满足数控系统实时性的要求。介绍了嵌入式多轴伺服运动控制器的硬件结构,并给出了系统软件实现的程序结构框架。试验结果表明,该系统具有成本低、集成度高、精度高、扩展性强、实时性强等优点。     

高效率、高功率密度无桥PFC设计

为有效抑制电力电子装置带来的谐波污染并解决能源短缺的危机,高功率因数、高效率、高功率密度AC/DC变换器正成为学术界研究热点。此处立足无桥Boost功率因数校正(PFC)变换器,从转换效率、共模噪声、驱动设计、功率等级方面对几种典型的无桥Boost PFC变换器拓扑进行了系统地述评与考量。以Dual-Boost无桥PFC变换器为例,详细阐述了其运行模态及设计。以IEEE IFEC 2016要求为指标,实验室研制一台90~264 V输入、功率密度为1 W/cm~3的1.3 kW原理样机,实验结果证明了样机在230 V输入、满载条件下,效率高达97.8%。     

多旋翼无人机无刷电机高功率密度驱动方式研究

目前无人机旋翼的动力系统通常搭配无刷永磁电机,无刷永磁电机有两种驱动方式,一种是采用三相通电的正弦波驱动方式,另外一种是采用两相通电的方波驱动方式.两种驱动方法对于能量的利用存在争议且能量利用效率的不同会直接影响无人机系统的性能.针对多旋翼无人机系统机载无刷永磁电机驱动方式能量利用效率存在争议的问题,通过对能量利用效率...