研究型大学中“电力电子技术基础”课程改革

哈尔滨工业大学《电力电子技术基础》课程经历了产学研结合的发展历程,一直在与时俱进地积极开展课程的教学研究和改革。近年来针对研究型大学的特点和本科毕业生的就业走向,及时地调整了人才培养的模式。在教学改革方面更注重学生自主学习能力、分析研究问题能力和创新意识的培养,逐步将培养模式从培养＂继承性＂人才转变到培养＂研究性＂人才。围绕这一教改思路,课程组在理论教学和实践教学两个方面深入开展了研究与探索,逐渐形成了适合于研究性人才培养的《电力电子技术基础》课程的新型教学模式。     

PMSM无位置传感器控制中数字滑模观测器抖振现象分析与抑制

通过对永磁同步电机(PMSM)反电动势滑模观测器观测结果进行加窗快速傅里叶变换(FFT)频谱分析,发现抖振信号频谱范围较宽、幅值较大,观测结果无法直接使用,低通滤波器使得观测信号发生变化,难以精确补偿。本文提出了一种以电流和磁链为观测对象的扩展滑模观测器,磁链观测结果由磁链实际值和经过滤波后的抖振信号组成。根据磁链观测结果的频谱分析,抖振现象的影响可以忽略不计,转子角度可以由磁链观测结果直接计算,不需要低通滤波,避免了相位滞后。着重分析了速度估计误差对观测结果和转子角度计算的影响,并以此为基础进行反馈矩阵计算。仿真和实验结果表明该方法能够准确计算出电机的位置和速度,使系统具有良好的稳态精度和动态性能。     

基于双同步旋转坐标系的五相永磁同步电动机三次谐波电流抑制方法

针对五相电压源逆变器的死区效应及五相永磁同步电动机转子磁场非正弦造成的3次谐波电流,提出了一种基于双同步旋转坐标系的抑制算法.研究了五相电压源逆变器死区效应的作用机理,将死区时间造成的误差电压脉冲序列等效为低频谐波电压.运用扩展对称分量法,得到了五相永磁同步电动机的解耦数学模型.死区效应形成的3次谐波电压以及转子3次谐波磁势作用在阻抗较小的3次谐波子空间会引起很大的3次谐波电流,在3次谐波同步旋转坐标系下增加一对谐波电流控制器以抑制3次谐波电流.在FPGA中实现了所提出的双同步坐标系控制算法,实验结果表明,所提算法可以有效地抑制五相电压源逆变器死区效应以及转子磁势非正弦引起的3次谐波电流.     

变频调速PMSM系统电源最大利用率分析

为追求较高的电能利用效率,对变频调速永磁同步电动机系统的电源最大利用率问题进行了深入的分析.计算了正弦波脉宽调制(SPWM)、正弦波加三次谐波脉宽调制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)3种脉宽调制方式下直流电源的最大利用率,分析了PWM死区时间对电源最大利用率的影响.在理论分析的基础上,进行了仿真与实验研究,验证了计算和分析方法的正确性,为变频调速永磁同步电动机系统的工程设计提供依据.     

一体化跟踪型测角系统的误差分析

为满足系统对位置检测的要求，有利于电机系统的小型化设计，提出了采用感应同步器与单片集成轴角变换器(AD2S80A)构成的跟踪型测角系统同时作为磁极位置检测环节和角度测量系统的一体化方案．分析了感应同步器及跟踪型测角系统误差，推导了由非有效电势产生的零位奇偶跳动导致的一次正弦变化测角误差等误差模型。实验结果证明了分析方法的正确性．     

基于FPGA的单芯片交流伺服驱动系统

为研制高性能的全数字交流伺服驱动系统,设计了基于FPGA的单芯片伺服控制方案.采用现代EDA设计方法,使用Verilog硬件描述语言构建了永磁同步电动机矢量控制系统的坐标变换、空间矢量脉宽调制(SVPWM)、电流环、速度环以及串行通讯等电机控制模块的硬件逻辑电路,并进行了仿真验证,最后在Xilinx3S400 FPGA中实现了永磁同步电动机转子磁场定向控制.仿真和实验结果表明,系统具有很好的机械特性、力矩特性和动态性能,从而验证了使用FPGA设计高性能的全数字单芯片交流伺服驱动系统具有较高的可行性.     

SMO在无位置传感器PMSM驱动控制系统的应用

为了开发一种成本低、可靠性好、维护简单的无位置和速度传感器的控制方法,在分析永磁同步电动机PMSM的数学模型和滑模变结构控制基本理论的基础上,建立了基于滑模观测器SMO的PMSM无传感器驱动控制系统模型.以TMS320LF2407A DSP为核心构建了PMSM无传感器驱动控制系统,并进行了仿真和实验研究.结果表明,所提出滑模观测器能够准确地估算出电机的位置信息,并且系统具有较好的静、动态特性,从而验证了滑模观测器在无位置传感器PMSM驱动控制系统中应用的可行性和正确性.     

永磁直驱风电系统运行特性的仿真分析

对采用永磁同步电机的直接驱动型变速恒频风电系统进行建模,详细分析了系统在最佳叶尖速比捕捉最大风能、Chopper电路及桨距角控制增强低电压穿越能力的机理。利用M atlab/S imu link构建了采用全功率变流器的永磁直驱风力发电系统的仿真模型,对系统的最大风能捕捉及低电压穿越的动态响应进行了仿真验证。仿真结果表明,系统具有较高的效率和良好的低电压穿越能力。     

基于SMO的PMSM磁极位置检测技术

为构造低成本、高可靠性的永磁同步电机(PMSM)无位置传感器控制系统,对基于滑模观测器(SMO)的PMSM磁极位置检测技术进行研究.基于滑模变结构和矢量控制理论设计了滑模观测器,用于估算电机的反电势,并构造了采用锁相环(PLL)结构的磁极位置检测单元.仿真和实验结果表明,所设计的观测器能较准确地估算电机反电势,但存在一定的高频抖振,而锁相环单元能在很大程度上减小高频分量对角度估算的影响,提出的方法能实现较高精度的磁极位置检测.     

《电机数字控制系统集成设计》系列讲座(二) 第2章 电机数字控制系统集成设计基础算法

针对气动打标机小型化、操作方便、高性价比等发展要求,本文设计出一款嵌入式气动打标机系统。系统硬件采用"ARM9+FPGA"的架构,以wince5.0操作系统为软件平台。设计的系统体积小、可靠性高、人机交互好。通过现场测试表明,所设计的打标机系统取得了预期的效果。