高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。     

一种考虑中点偏移的 三电平逆变器容错控制策略

对一种具有容错能力的NPC三电平逆变器进行研究。分析传统的SVPWM容错控制算法,发现传统SVPWM容错控制算法会导致中点电位偏移。中点电位偏移会影响电压矢量,进一步导致线性调制区域减小。为了抑制中点电位偏移,提出在合适的扇区补偿参考电压幅值的策略,并给出补偿量的计算方式。最后通过实验验证该容错控制策略能够在逆变器故障后保障逆变器继续工作的同时有效控制中点电位偏移。     

十八边形磁链直接转矩控制算法设计及实现

详细分析了现有感应电机六脉冲开关模式直接转矩控制方法的优缺点,在此基础上,提出一种十八脉冲开关模式控制方法,给出基于这种十八边形磁链电压调制直接转矩控制方法的理论分析、谐波处理机理及算法实现方式,并通过半实物仿真实验和样机运行考核,验证了本文方法的有效性.试验结果表明:十八脉冲开关模式直接转矩控制方法能够有效地解决六脉冲开关模式控制方法谐波含量高的问题,因逆变器反射到中间直流回路的谐波明显减弱,使得异步电动机在高速域内的低频转矩脉动减小,控制性能得到较大提高.     

中点活箝位三相三级逆变器

适用于中、大功率电气装置的多级逆变器,常用的有二极管中点箝位(NPC)、飞跨电容(FC)和串级H桥(C H B)三种,其中中点箝位多级逆变器用得较多。为了得到输出正弦波电压和电流,常要用脉宽调制(PWM)。实践证明,这种中点箝位多级逆变器中开关元件损耗不均匀,如三相三级NPC逆变器中只有外围的6只电力电子开关元件可作PWM控制,导致其开关的损耗和发热远大于内圈6只元件的。为解决上述问题,充分发挥多级逆变器潜力,中点活箝位(Active neutral point clamped,ANPC)多级逆变器被提出。文章分析了ANPC三相三级逆变器的原理,并提出了其PWM控制原理。仿真结果表明达到了预期效果,为进一步开发实际装置奠定了基础。     

NPC三电平容错逆变器异步电机驱动系统FCS-MPTC

针对异步电机(IM)驱动系统中NPC型三电平逆变器的某桥臂故障问题,提出一种三相八开关容错逆变器(TPESFTI)控制策略。通过搭建拓扑结构和输出电压模型发现TPESFTI存在直流侧电容电压不平衡的问题,基于此又提出由于延迟补偿的有限控制集模型预测直接转矩控制(FCS-MPTC)策略。FCS-MPTC策略能够利用其目标函数的非线性约束项来抑制母线电容分压不均衡、同时考虑模型控制的运算量和系统迟延等不利影响。通过进行仿真验证,研究结果表明:该控制策略能够确保系统稳定可靠运行,具有良好的动态性能,且有效地抑制母线电容分压不均对系统的影响,验证所提控制策略的可靠和有效性。     

三电平逆变器SVPWM直接转矩控制方法

二极管中点箝位型三电平逆变器广泛用于中高压大容量交流调速系统,具有对器件耐压要求低、输出谐波含量低和控制性能好等优点。直接转矩控制方法拥有快速的转矩响应、对电机参数变化的鲁棒性等优点。文章采用中长矢量合成的方法,提出了一种新的空间矢量调制方法,应用于二极管中点箝位型三电平逆变器的直接转矩控制。仿真结果表明,该方法有效地控制了逆变器的中点电压,抑制了电压跳变。     

相关专利信息

专利名称:一种三相四桥臂三电平逆变器中点电位漂移抑制方法专利申请号:CN200910030320.0公开号:CN101510736申请日:2009.03.11公开日:2009.08.19申请人:南京航空航天大学本发明公布了一种三相四桥臂三电平逆变器中点电位漂移抑制方法。本发明将三相四桥臂三电平逆变器的SVPWM矢量从传统的三维空间降维至平面,前三桥臂和第四桥臂的开关状态分开选取,充分利用前三桥臂三电平空间矢量表,选取零矢量、长矢量,成对使用小矢量,不直接使用中矢量,利用相邻长矢量合成中     

电压源三相四开关逆变器调制策略简

电压源三相四开关逆变器作为一种故障容错拓扑结构,其负载一相端点接至直流母线中点,利用2个桥臂完成对三相负载线电压的调制。然而在这种拓扑结构下,连接直流母线中点的相电流势必流经上下2只电容,造成电容电压波动。为了尽可能消除由于电容电压波动对调制输出电压造成的影响,文章从输出电压频谱入手分析了造成影响的原因,并且提出了一种新的调制策略来抵消这种波动所造成的影响。调制方案物理概念清晰,计算简单、方便、可靠,仿真和实验结果验证了分析的正确性和方案的可行性。     

基于二阶广义积分器的拍频抑制算法研究

在轨道交通牵引系统中,由于使用单相整流器,逆变器的直流输入电压包含纹波分量,该分量频率是网侧电压频率的2倍,会导致牵引电机的转矩和电流产生脉动.为了减少脉动,提出一种基于二阶广义积分器的拍频抑制控制方法.首先,利用二阶广义积分器准确提取纹波分量;其次,注入相位补偿信息组成拍频抑制分量;最后,将拍频抑制分量叠加到磁链上,从而实现拍频抑制.对比了2种优化策略,根据脉动抑制效果实现了控制方法的最优化.通过仿真验证了纹波分量提取的准确性,抑制低频电流和转矩脉动的有效性.     

基于三相电流检测的逆变器开路故障诊断及容错方案研究

为解决逆变器开路故障诊断问题及充分利用剩余桥臂资源,针对基于矢量控制的异步电机驱动系统中逆变器开路故障诊断及容错方案,采用逆变器输出三相电流信号作为特征参数,利用小波分析理论提取特征向量,进而通过支持向量机(SVM)判断逆变器是否故障。当SVM检测到逆变器故障时,逆变器由传统的六开关拓扑切换为四开关拓扑,采用四开关模式"七段式"空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法调制。通过计算机仿真验证了SVM诊断逆变器开路故障及四开关容错控制的正确性和有效性。     

单相三电平整流器控制方法及中点平衡的研究

介绍了单相电压型三电平整流器的工作原理,对双闭环控制、固定开关频率的电流控制、预测电流控制和改进的瞬态电流控制等常用控制策略进行了分析,指出了它们的优缺点;针对单相三电平整流器的中点平衡问题,探讨了一种电压前馈的中点电位控制方法.Matlab环境下的仿真结果表明,改进的瞬态电流控制法的动、静态性能良好,电压前馈的中点电位控制方法能简单有效地平衡直流侧电容电压.     

轨道交通异步牵引电机低开关频率下定子磁链轨迹跟踪控制研究

功率器件的低开关频率导致轨道交通牵引系统在全速范围内不能实现圆形定子磁链轨迹控制。直接自控制(DSC)广泛应用于轨道交通牵引传动控制,其定子磁链轨迹为六边形或十八边形,但随着逆变器最大输出电压越来越接近电机额定电压,未能实现对转矩的有效控制,产生较大的电流冲击和转矩脉动,影响系统控制性能。为解决此问题,本文基于优化脉宽调制策略,以异步牵引电机为控制对象将定子磁链轨迹跟踪控制算法应用于高速区,与应用于中低速区的DSC控制算法进行无缝切换,实现全速范围内的平滑过渡。仿真及实验证明了所提算法的正确性和可行性。     

有源钳位逆变器最小开关损耗调制策略的研究

针对三电平有源钳位逆变器拓扑,介绍了一种减小开关损耗的调制方案。首先分析了各种工作状态下每个功率器件的开关损耗情况;然后基于零序分量注入的载波调制算法,提出了一种动态最小开关损耗载波脉宽调制策略;最后建立仿真模型,逆变器侧分别选取CRH380A型动车组牵引电机以及三相阻感电路作为负载。验证了该拓扑调制方案能有效地降低总开关损耗,均衡损耗在各开关器件上的分布,提高了牵引系统的热稳定性。     

基于频域分析的无拍频控制策略研究

动车组牵引传动系统由于单相脉冲整流器的引入,使直流环节存在2倍频脉动电压。该脉动电压会在电机侧产生拍频现象,引起电机转矩和电流脉动。本文分析产生拍频现象的原因,并通过对传动系统进行数学建模,得到电机转矩脉动和电机电流脉动与脉动电压的关系,采用一种基于频域分析的无拍频控制策略,通过加入一个补偿环节,根据脉动电压对电机转差频率进行修正,消除直流电压脉动引起的电机转矩和电流脉动,并通过仿真和实验对该方法进行了验证。     

轨道车辆三电平中点自平衡电路拓扑研究

在有轨电车超级电容供电系统中,作为充电装置的三电平直流变换器中储能电容存在有均压以及中点平衡问题,中点不平衡将导致装置的工作异常,严重的将引起直流变换器的损坏.对此,传统方法一般是通过电路拓扑结构及控制策略调节电力电子器件开关管占空比来解决.通过分析传统充电装置中三电平中点电位不平衡的原因,针对超级电容型轨道车辆充电系...     

降低感应电机直接转矩控制的转矩脉动的控制器

基于磁滞比较器和选择表的感应电机直接转矩控制(DTC),其开关频率可变,且转矩脉动大,特别在低速时.这是因为转矩和磁通的变化率以及转矩和磁通达到其上带和下带所花的时间随运行工况变化.文中提出了一种新型的开关频率固定的转矩控制器.新型控制器结构非常简单,其输出类似于传统的三点式磁滞比较器.就提出的控制器介绍了近似频域分析法,作为控制器参数选择的指南.介绍了感应电机直接转矩控制采用该转矩控制器进行的仿真和实验结果.结果表明提出的控制器可以保持开关频率恒定,并降低了转矩脉动,尤其在低速时.     

基于三电平逆变器的异步电动机直接转矩控制新方法

在异步电动机数学模型和三电平空间矢量调制法的基础上,提出了一种基于三电平逆变器的异步电动机直接转矩控制新方法。新方法将砰-砰控制和开关矢量查表法相结合,通过最优固定合成矢量的选择,既有效地抑制了三电平直流侧中点电压不平衡、限制了输出电压变化率dvldt并降低了开关损耗,又使系统获得了良好的稳态和动态性能。理论分析和仿真结果证明了该控制方法的合理性和可行性。     

抑制共模干扰的矢量控制技术研究

通过分析三相四桥臂逆变器工作原理及工作模式,推导出三相四桥臂逆变器共模电压的计算公式,由此提出一种运用于三相四桥臂逆变器的改进型SVPWM调制技术。针对新的调制技术,运用Matlab/Simulink进行建模仿真。仿真结果表明,采用三相四桥臂逆变器改进型SVPWM控制技术在不改变直流电压利用率和输出电流谐波含量的情况下,能有效地抑制变流器共模干扰。     

半磁浮式城轨TFLSRM牵引力与法向力直接控制

有效地控制横向磁场直线开关磁阻电机(TFLSRM)的牵引力和法向力,使两者的脉动均减小,是实现半磁悬浮式城轨交通车辆TFLSRM牵引系统必须要解决的难点。文章基于开关磁阻电机(SRM)的直接转矩控制(DTC)理论,提出了同时控制TFLSRM牵引力和法向力的方法。仿真结果表明,该控制方法合理、有效。     

基于空间矢量调制的感应电机直接转矩控制

介绍了一种基于空间矢量调制的感应电机直接转矩控制的新方法,即通过定子磁链偏差与转矩偏差计算出下一个控制周期内需要加在电机定子绕组上的电压,采用空间矢量调制方法得到逆变器的开关控制信号。它具有开关频率恒定,转矩和磁链波动小等特点。仿真结果验证了所述方法的有效性和正确性。