基于交流电机定子磁链的CHMPWM切换策略 被引量：12

1

作者 周明磊 王琛琛 游小杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第14期3955-3963,共9页

在电力机车牵引逆变器等大功率传动系统中,受到最高开关频率以及输出电压、电流谐波性能的限制,通常需要采用特殊的优化脉宽调制策略。其中,电流谐波最小PWM(current harmonic minimum PWM,CHMPWM)得益于其谐波电流最优的特点,可以使电... 在电力机车牵引逆变器等大功率传动系统中,受到最高开关频率以及输出电压、电流谐波性能的限制,通常需要采用特殊的优化脉宽调制策略。其中,电流谐波最小PWM(current harmonic minimum PWM,CHMPWM)得益于其谐波电流最优的特点,可以使电机控制性能,转矩脉动,谐波损耗等都得到间接优化,受到越来越多的关注。文中在计算得到不同开关角个数下CHMPWM的开关角分布后,对CHMPWM下异步牵引电机的定子磁链轨迹在不同开关角个数下随调制比的变化规律进行分析,以此为基础,提出一种基于定子磁链轨迹的CHMPWM在不同开关角个数和开关角区段之间进行切换的策略。该切换策略不需要对切换前后谐波电流进行复杂的理论分析,实现简单。仿真和实验结果都证明了该切换策略的有效性。 展开更多

关键词 脉宽调制 电流谐波最小 定子磁链 切换策略

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适用于多模式脉宽调制的通用切换策略研究 被引量：10

2

作者 周明磊 刘伟志 +2 位作者 邱腾飞 王琛琛 游小杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期2125-2133,共9页

在大功率牵引传动系统中,广泛采用多模式调制策略,例如,中间60°调制、SHEPWM、CHMPWM等,以在有限的开关频率下实现牵引电机的全速度范围运行。在采用不同的多模式脉宽调制(pulse width modulation,PWM)策略时,通常需要研究相应的... 在大功率牵引传动系统中,广泛采用多模式调制策略,例如,中间60°调制、SHEPWM、CHMPWM等,以在有限的开关频率下实现牵引电机的全速度范围运行。在采用不同的多模式脉宽调制(pulse width modulation,PWM)策略时,通常需要研究相应的切换策略以保证不同调制方式之间的平滑切换。对多模式调制下的谐波磁链轨迹、谐波磁链幅值以及磁链幅值偏差的计算方式和变化规律进行研究。通过对谐波磁链和定子磁链轨迹的分析计算,可以更加直观地对不同PWM策略的性能进行对比。在此基础上,提出一种通用的基于谐波磁链和磁链幅值偏差的不同PWM策略之间的切换方法。该方法不需要复杂的理论计算,不受限于具体的调制方式,只需根据调制比画出切换前后两种调制方式的谐波磁链幅值偏差和实际磁链幅值偏差即可准确判断出最优切换点,具有很好的通用性。仿真和实验结果证明了该切换策略的有效性。 展开更多

关键词 脉宽调制 谐波磁链 定子磁链 切换策略

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低开关频率下基于直接自控制的谐波抑制方法 被引量：7

3

作者 廖永衡 冯晓云 王珍 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第8期126-132,共7页

提出一种双折角调制三十边形磁链轨迹直接自控制方法,它通过增加折角以及选择合适的定子磁链轨迹,减小定子电流和磁链的主要低次谐波。理论和实验结果表明,相比较于传统十八边形磁链轨迹直接转矩控制,所提出的控制方法保持经典直接自控... 提出一种双折角调制三十边形磁链轨迹直接自控制方法,它通过增加折角以及选择合适的定子磁链轨迹,减小定子电流和磁链的主要低次谐波。理论和实验结果表明,相比较于传统十八边形磁链轨迹直接转矩控制,所提出的控制方法保持经典直接自控制简洁优点的同时,它使得该方式下的定子电流和磁链的谐波含量进一步减小,控制性能得以改善。 展开更多

关键词 直接自控制 双折角 定子磁链轨迹 低次谐波 理论和实验

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基于永磁同步电机定子磁链轨迹跟踪的中间60°同步调制动态性能优化 被引量：4

4

作者 方晓春 原佳亮 +2 位作者 赵冬 林飞 杨中平 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第10期108-114,共7页

传统中间60°同步调制,开关序列依据稳态电压波形傅里叶分析得到,动态性能不良。基于基本原理研究与仿真,该文指出特殊脉宽调制动态调节问题的关键是电机目标与实际定子谐波电流能否保持连续。比较现有相关解决方案,提出一种基于永... 传统中间60°同步调制,开关序列依据稳态电压波形傅里叶分析得到,动态性能不良。基于基本原理研究与仿真,该文指出特殊脉宽调制动态调节问题的关键是电机目标与实际定子谐波电流能否保持连续。比较现有相关解决方案,提出一种基于永磁同步电机定子磁链轨迹跟踪的中间60°同步调制。该方法以永磁同步电机定子磁链为观测和控制对象,根据磁链计算值与观测值的误差修正传统方法的开关序列,保证定子磁链轨迹与电流轨迹连续,优化系统动态性能。该文给出了详细的控制信号传递流程图,明确了定子磁链轨迹的计算与观测方法。通过关键变量定义与公式推导,提出了开关序列修正基本规则。所提方法得到了仿真与实验验证。 展开更多

关键词 中间60°同步调制 永磁同步电机 定子磁链 轨迹跟踪 动态性能优化

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基于优化PWM的牵引电机磁链轨迹跟踪矢量控制 被引量：1

5

作者 张晓华 王雨琦 +1 位作者 岳文开 侯丹阳 《变频器世界》 2018年第1期73-78,共6页

在电动机车牵引领域,IGBT的开关频率小于1k Hz,考虑功率模块的损耗和散热能力,通常采取异步→分段同步→方波的多模式SVPWM。本文基于设计的优化同步PWM算法,提出一种改进型定子磁链轨迹跟踪矢量控制,通过分析计算优化开关角与定子磁链... 在电动机车牵引领域,IGBT的开关频率小于1k Hz,考虑功率模块的损耗和散热能力,通常采取异步→分段同步→方波的多模式SVPWM。本文基于设计的优化同步PWM算法,提出一种改进型定子磁链轨迹跟踪矢量控制,通过分析计算优化开关角与定子磁链轨迹间的数学关系,以保持定子磁链幅值恒定作为切换控制准则,简化了切换过程的脉冲生成方式,并同时实现电流谐波畸变率(THD)最小和PWM算法无冲击切换。最后通过Matlab/Simulink对本文控制算法进行了计算机仿真验证。 展开更多

关键词 低开关频率 优化同步PWM 定子磁链轨迹 切换控制

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基于优化PWM的定子磁链轨迹跟踪控制研究

6

作者 李杰 肖宇松 宋文祥 《电机与控制应用》 2023年第6期8-14,共7页

在异步电机的高性能控制方案中,为了降低开关损耗,采用优化脉宽调制(PWM)实现低开关频率下较小的电流谐波畸变。但在调制模式频繁切换时,优化PWM会产生电流和转矩冲击。因此,研究了将优化脉冲在线移位的闭环定子磁链轨迹跟踪控制方法,... 在异步电机的高性能控制方案中,为了降低开关损耗,采用优化脉宽调制(PWM)实现低开关频率下较小的电流谐波畸变。但在调制模式频繁切换时,优化PWM会产生电流和转矩冲击。因此,研究了将优化脉冲在线移位的闭环定子磁链轨迹跟踪控制方法,提出了由基于自控电机的降阶观测器与电机电流模型观测器组成的双观测器模型,实现了基波分量观测。结合电流谐波最小脉宽调制(CHMPWM)开关角,利用其重构参考磁链与实际磁链的差值,实现定子磁链轨迹跟踪。提出了无差拍下修正开关角小于2时的脉冲模式调整方案,消除了系统的动态调制误差,实现了低开关频率下异步电机的高性能控制。在开关频率为300 Hz以下的NPC型三电平逆变器上的仿真和试验证明了定子磁链轨迹跟踪控制策略的有效性。 展开更多

关键词 低开关频率 优化PWM 定子磁链 轨迹跟踪控制 动态性能优化

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基于数字孪生技术的牵引电机低转矩脉动虚拟控制方法研究

7

作者 杨坤 刘磊 赵夫超 《长春工程学院学报（自然科学版）》 2023年第3期62-67,共6页

针对牵引电机存在的高转矩脉动问题,研究了基于数字孪生技术的牵引电机低转矩脉动虚拟控制方法:设备层获取物理实体牵引电机运行数据后,经通信接口将数据传输至数据层存储;软件层调用数据层中的数据,采用Unity 3D软件完成牵引电机由物... 针对牵引电机存在的高转矩脉动问题,研究了基于数字孪生技术的牵引电机低转矩脉动虚拟控制方法:设备层获取物理实体牵引电机运行数据后,经通信接口将数据传输至数据层存储;软件层调用数据层中的数据,采用Unity 3D软件完成牵引电机由物理实体到虚拟的数字孪生,构建牵引电机虚拟机三维模型,并通过显示层虚拟仿真平台展示虚拟模型及相关数据,操控者从虚拟仿真平台观察、分析虚拟模型及相关数据后,利用连续型定子磁链轨迹的控制方法,在牵引电机转速增加的情况下,通过连续转换定子磁链轨迹来降低牵引电机的转矩脉动,完成牵引电机的低转矩脉动虚拟控制。试验结果表明:构建的牵引电机虚拟机模型与物理机实体结构相同,仿真度较高,可利用以虚控实,降低牵引电机的转矩脉动,消除转矩失控的情况,保障牵引电机的安全运行。 展开更多

关键词 数字孪生技术 牵引电机 低转矩脉动 虚拟控制方法 虚拟机模型 定子磁链轨迹

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异步电机低开关频率的模型预测磁链轨迹跟踪控制 被引量：9

8

作者 宋文祥 冯九一 +2 位作者 阮智勇 汪飞 阮毅 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期3144-3153,共10页

提出一种采用优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的模型预测磁链轨迹跟踪控制方法,不需要实时估计定子磁链和电压的基波分量,实现了异步电机低开关频率下的优化PWM高性能闭环控制。通过将控制问题构造为一个带边界线性约束的二... 提出一种采用优化脉宽调制(pulse width modulation,PWM)的模型预测磁链轨迹跟踪控制方法,不需要实时估计定子磁链和电压的基波分量,实现了异步电机低开关频率下的优化PWM高性能闭环控制。通过将控制问题构造为一个带边界线性约束的二次目标函数型最优化问题,即二次规划(quadratic programming,QP)问题,采用有效集法实现其数值求解,将模型预测滚动优化策略结合到磁链轨迹跟踪控制器,在尽可能小地修正优化PWM开关角的同时消除跟踪磁链偏差,实现基于优化PWM的磁链轨迹跟踪控制。所提出的新型闭环控制系统在低开关频率下基于优化PWM获得较小的谐波畸变,同时通过磁链轨迹跟踪获得快速的动态响应。针对4k W小功率和1.6MW大功率的异步电机驱动系统的仿真结果表明,两组驱动系统获得的动静态性能相一致,充分验证了所提控制方案的有效性。 展开更多

关键词 低开关频率 模型预测控制 定子磁链轨迹跟踪 优化脉宽调制

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一种SiC牵引逆变器高频-低频混合型多模式PWM调制方法 被引量：3

9

作者 胡亮 付翔宇 +2 位作者 吕永灿 冯凌 胡冬 《控制与信息技术》 2022年第3期39-45,共7页

为提升牵引系统效率、改善电机温升和噪声性能,文章从逆变器开关频率优化、调制策略选择、电机控制算法适配等多个维度开展高频SiC牵引逆变系统控制方法的研究,提出了一种适用于SiC牵引逆变器的高频-低频混合型多模式PWM调制方法。其在... 为提升牵引系统效率、改善电机温升和噪声性能,文章从逆变器开关频率优化、调制策略选择、电机控制算法适配等多个维度开展高频SiC牵引逆变系统控制方法的研究,提出了一种适用于SiC牵引逆变器的高频-低频混合型多模式PWM调制方法。其在30%额定转速以下的中低速段,充分利用SiC的高频特性,并基于系统损耗优化原则对逆变器额定开关频率进行优化设计;在30%额定转速及以上的中高速段,采取优化调制,实现电机电流的谐波抑制,使电机电压利用率达到97%;另外,为了适配新型PWM控制方法,提出了一种牵引电机多模态定子磁链轨迹闭环控制方法。最后,对所提出的PWM调制方法与传统低频PWM调制方法进行了对比研究,结果显示,采用所提算法,电机电流总谐波失真率(THD)最大降低了9.31%,牵引系统整体损耗最大降低10.2%,电机温升最高降低31 K,最大电机运行噪声抑制可达10 dB,证明了所提PWM调制方法的有效性。 展开更多

关键词 SIC PWM调制 优化调制 电机损耗 电机噪声 定子磁链轨迹控制

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基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM高性能闭环控制 被引量：3

10

作者 宋文祥 姜书豪 +2 位作者 阮智勇 杨影 阮毅 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期128-140,共13页

在低开关频率下采用优化脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)可获得较小的谐波畸变,但将其直接应用于高性能闭环控制系统时会引起PWM波形紊乱和系统过流.给出了一组离线求解得到的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic elimina... 在低开关频率下采用优化脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)可获得较小的谐波畸变,但将其直接应用于高性能闭环控制系统时会引起PWM波形紊乱和系统过流.给出了一组离线求解得到的特定谐波消除脉宽调制(selected harmonic eliminated pulse width modulation,SHEPWM)开关角,分析了将优化PWM应用于高性能闭环控制系统会造成系统过流的原因.深入研究了基于定子磁链轨迹跟踪的优化PWM闭环控制方案,给出了一种结合SHEPWM特点的脉冲实时修正策略,实现了采用优化PWM的磁链轨迹跟踪高性能控制.通过三电平逆变器异步电机驱动系统的仿真实验验证了该策略的有效性.结果表明,驱动系统在200～300 Hz的低开关频率下获得了较小的电流谐波畸变,同时具有快速动态响应能力. 展开更多

关键词 优化PWM 低开关频率 定子磁链轨迹跟踪 高性能闭环控制

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变频交流发电系统双定子绕组异步发电机低载波比控制 被引量：3

11

作者 庄圣伦 黄文新 +1 位作者 卜飞飞 宋玲 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第12期244-254,共11页

随着多电全电飞机的发展,变频交流(VFAC)电源发电系统已广泛应用于大型民用飞机之中。VFAC系统的主发电机具有功率大、基波频率高的特点,而大功率器件的开关频率通常不高于5kHz,因此,如何在有限载波比下保证输出电压波形质量及动态性能... 随着多电全电飞机的发展,变频交流(VFAC)电源发电系统已广泛应用于大型民用飞机之中。VFAC系统的主发电机具有功率大、基波频率高的特点,而大功率器件的开关频率通常不高于5kHz,因此,如何在有限载波比下保证输出电压波形质量及动态性能成为了研究的重点。基于双定子绕组异步电机(DWIG)VFAC发电系统,利用特定次谐波消除脉宽调制法(SHEPWM),针对不同的基波频率段选择不同的载波比,在保证波形质量的同时做到开关频率最低。针对SHEPWM无法实时控制的问题,采用磁链追踪控制(FTTC)对SHEPWM调制进行了改进,保证了系统动态性能,仿真和实验验证了方法的正确和有效性。低载波比控制方法不仅可以应用于变频交流发电系统,而且同样适用于中频变换器等场合。 展开更多

关键词 变频交流系统 双定子绕组发电机(DWIG) 特定次谐波消除PWM(SHEPWM) 低载波比 磁链追踪控制

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