电动汽车用双三相永磁同步电机建模及仿真

针对电动汽车安全舒适、低压大功率的要求,文中分析了相移30°双三相永磁同步电机结构及工作原理,阐述了自然坐标系与双d-q坐标变换、矢量空间解耦变换旋转坐标系下的数学模型,并在Matlab/Simulink环境中搭建了双d-q坐标变换仿真模型与矢量空间解耦变换仿真模型,且对两种模型的仿真结果进行了对比。仿真结果验证了理论分析的有效性,理论分析及仿真模型的建立对于高性能电动汽车的研究开发具有重要意义。     

五相PMSM相邻两相开路故障容错控制策略

相永磁同步电机(permanent magnet synchronous motor, PMSM)发生相邻两相开路故障会导致驱动系统不稳定运行，针对这种故障状况，提出一种基于空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation, SVPWM)技术的容错控制策略。首先构建永磁同步电机数学模型；进而为使机电能量实现平稳转换，重新构建降阶变换矩阵，得到故障后剩余相容错电流表达式；然后利用SVPWM技术，计算故障下空间电压矢量，建立6个扇区，进行目标矢量合成，进而计算相应基本合成电压矢量的作用时间，并给出对应扇区的空间电压矢量选择顺序；最后进行Matlab/Simulink仿真验证，仿真结果与理论计算一致，有效验证了所提SVPWM容错控制策略的正确性。利用该容错控制策略，五相永磁同步电机在故障状态下的运行性能得到明显改善，电机实现稳定运行。所提控制策略与传统电流滞环跟踪脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制方式对比分析，证明所提策略存在优越性。     

刀具平面在正交剖面系内的角度变换及其应用

在刀具前刀面和后刀面的正交剖面系中,利用作者规定的坐标变换矩阵算符和空间平面的截距方程,建立了刀具正交双斜率平面的坐标变换矩阵表达式,可同时变换四个角度(正交剖面的一组前角和一组后角)。如与刀刃矢量的坐标变换结合,则可同时进行刀刃的四个基本角度(前、后、偏、倾)的变换。此法投影变换形象清晰,矩阵运算方法简捷,尤其当进行多次变换时,较之常用方法优点更为突出。     

谐波注入式多相SVPWM及其矢量意义

从载波角度对多相空间矢量脉宽调制(SVPWM)进行了研究,提出了谐波注入式多相SVPWM算法.建立了零序空间矢量基本函数的一般形式,确定了载波调制中对应于多相SVPWM的零序谐波注入量,通过载波调制的形式等效实现了多相SVPWM.以五相两电平逆变器结构为例,提出了SVPWM中矢量有效的充要条件.论述了多相SVPWM中有效矢量的构成、作用顺序和作用时间的一般性规律.在矢量空间中设定了调制比,得出了相数与线性调制范围的关系.通过实验证明了算法的正确性和有效性.     

一种新型空间电压矢量脉宽调制方法

提出了一种新型空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)方法.首先给出了该方法的理论推导、证明和Matlab中的仿真结果,然后对比了新型SVPWM与传统算法2种方法在数字信号处理器TMS320LF2407中的实现方法与算法执行时间.研究表明,新方法具有计算简单、中间直流电压利用率高、开关频率可以优化等特点,有较好的应用前景.     

基于BPNN自适应PID的三相VSR控制系统研究

建立了d-q坐标系下的三相电压型PWM整流器(VSR)数学模型与前馈解耦状态方程,分析了基于d-q变换与空间矢量脉宽调制(SVPWM)的三相VSR双闭环控制系统,针对传统的PI控制器在负载特性、VSR工作模式发生变化时,容易引起超调,使控制系统不能达到良好的控制效果这一问题,对传统三相VSR控制系统进行了改进,利用BP神经网络的自学习功能,设计了BPNN自适应PID控制器,实现PID控制器参数最优化;在Matlab/Simulink环境下搭建了基于BPNN自适应PID的三相VSR控制系统仿真电路,得到了三相VSR工作模式变化和负载突变时的仿真波形,仿真结果验证了该控制系统设计的准确性和有效性。     

基于FPGA的变频控制系统的实现

针对采用DSP实现空间矢量脉宽调制算法存在的时序错乱、相位抖动的问题,提出了一种基于FPGA实现变频控制的新思路.结合空间矢量脉宽调制(SVPWM)技术,采用DDS算法代替传统的DSP,产生SVPWM的正弦电压调制信号,并对传统的SVPWM算法进行了优化设计.在利用五段式原理进行空间电压矢量合成时,对开关矢量时间进行分配与重构,减少了FP-GA逻辑单元的占用率.最终利用QuartusⅡ进行软件仿真分析,并在实际硬件电路中进行了实验验证.实验结果表明,提出的SVPWM信号发生算法实时性好、可靠性高,可实现精确的变频调速,满足一般变频控制系统的要求.     

三电平逆变器系统仿真

针对三电平逆变器控制策略复杂以及存在中点电位不平衡的问题,对其电压空间矢量脉宽调制(SVPWM)原理进行了研究。采用了一种新的方法———首发矢量为正小矢量的SVPWM算法,将所有扇区都变换到第一扇区,简化了控制算法,给出了第一扇区各个小区间的判断规则,推导了合成参考电压矢量的各个基本电压矢量的作用时间,并介绍了SVPWM信号的产生方法。采取了一种新的控制策略———改变小矢量作用时间的方法解决了中点电位不平衡问题。此外,对系统进行了MATLAB仿真,证实了采取SVPWM算法的有效性和控制策略的优越性。     

空间矢量脉宽调制技术的仿真研究

空间矢量脉宽调制(SVPWM)是一种新型的PWM方法,文章介绍了其基本原理,提出了在Matlab/Sim-ulink环境下用S函数实现电压型空间矢量PWM逆变器的方法,详细描述了仿真模型的设计过程和编程要点,给出了仿真结果,并与正弦波脉宽调制(SPWM)进行了简要的比较.为基于SVPWM的电力电子变流器的研究打下了基础,并且对电力电子技术的教学也起到辅助作用.     

四桥臂逆变器的快速三维SVPWM算法

提出了四桥臂电压型逆变器的一种新型三维空间电压矢量脉冲宽度调制(SVPWM)快速算法, 该算法仅利用三相参考电压和简单的运算即可直接判断出矢量所处的四面体并计算合成矢量的作用时间, 克服了常规算法中坐标变换导致的计算复杂、耗时长的缺点. 分析了所提三维SVPWM算法与逆变器时域控制方程解、四桥臂正弦脉冲宽度调制、四桥臂二维SVPWM三种调制方法间的关系, 指出这四种方法具有统一的矢量作用时间模型. 文中还分析了采用三维SVPWM时逆变器的电压利用率,给出了基于所提算法和其它3种调制方法的四桥臂逆变器仿真结果.该结果显示了算法的正确性和有效性, 证明了几种调制方法是完全等效的.     

MATLAB／SIMULINK永磁同步电机矢量控制系统仿真

永磁同步电机矢量控制系统在工业控制、医疗等众多领域具有广泛的应用前景。基于MATLAB/SIMULINK环境,采用模块式的结构,分别对PI(Proportion Integration)调节、速度环调节、dq/αβ变换、SVPWM (Space Vector Pulse Width Module)波产生、主回路和整个系统模型进行了仿真研究。采用Scope空间对定子电流、转子转角和转子转速、以及转矩进行观察,及时调整系统模型参数,使系统性能达到最佳化,实现了永磁同步电机矢量控制和正反转调速。结果表明,该系统具有启动快、过载能力强和调速特性好等特点,为永磁同步电机矢量控制系统设计与实现提供有效方法,可明显缩短开发周期,在实现永磁同步电机高精度的控制和节能控制方面具有实际意义。     

基于能量回馈技术再并网系统的设计与实现

针对有源能量回馈控制问题, 通过分析电机制动状态下电流波形和能量转换过程, 并在同步旋转dq坐标系下建立三相电压型并网逆变器的数学模型, 采用直接电流控制的空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法, 实现了并网回馈电流有功分量和无功分量的独立控制, 并搭建了能量回馈系统的实验平台, 完成了三相并网逆变器的电阻负载实验和并网回馈实验. 该系统解决了能量回馈过程中注入电网时产生的问题, 并能实现网侧单位功率因数控制.     

三相PWM整流器空间矢量控制研究

介绍了PWM整流器的工作状态,建立了整流器在旋转dq坐标系中的数学模型.引入电流前馈解耦控制,提出了基于dq坐标系的双闭环矢量控制策略.设计了双闭环电流、电压调节器PI参数,并给出了MATLAB仿真和实验结果,验证了控制策略的有效性.     

数字锁相环与滤波技术在PWM整流器中的应用

三相电压型SVPWM整流器可采用基于MATLAB和FPGA的VHS-ADC高速数字信号处理平台建模,但建模时,三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的Park变换和两相旋转坐标系到两相静止坐标系的变换初相位不定,使变换不能顺利实现,另外,电网电压、电流采集时存在噪声,影响了系统稳定性。在常规的三相电压型SVPWM整流器模型基础上,增加数字锁相环以跟踪电网电压的相位和频率,增加FIR数字滤波器对信号进行处理,减少干扰。在VHS-ADC平台上设计了电压外环PI环节、电流内环PI环节和坐标变换模型。通过小功率实验,三相电压型SVPWM控制系统运行稳定,验证了数字锁相环和FIR数字滤波器应用于三相电压型SVPWM整流器的可行性。     

永磁同步电机无速度传感器高频注入方法研究

针对永磁同步正弦波电机（PMSM）的无速度传感器在低速以及零速附近运行时利用反电势进行难以估算位转子位置的问题,提出引用高频注入（HFI）方法进行估算.在电机模型的基础上,通过对静止坐标上的电压旋转注入和旋转坐标上的d轴电压注入方式这两种信号注入方式比较,得出两种注入各自的特点,且在两种方式中PMSM的无速度传感器电流谐波效应均存在一个周期性的干扰.     

基于误差边界限定的永磁同步电机预测控制

针对图形边界限定形式的感应电机预测控制存在简洁、直观等优点,进一步考虑将该控制策略应用于永磁同步电机。预测控制将电机和逆变器作为一个系统整体考虑,以空间电流矢量为控制对象,直接产生逆变器的开关控制信号。基于永磁同步电机在转子磁场坐标系下的数学模型,推导出电流矢量导数的估测模型,进而预测出电流矢量的轨迹,根据最优电压矢量选择判据选定开关状态,完成基于圆形电流误差边界限定形式的永磁同步电机的预测控制算法。通过MATLAB/SIMULINK进行仿真,仿真结果证明了提出方法的有效性。     

三相电压型PWM整流器精确线性化和滑模控制研究

建立了同步旋转坐标系下的三相电压型PWM整流器(VSR)的非线性数学模型,针对有功电流和无功电流强耦合的特点,提出一种基于该坐标系下的电压和电流双闭环控制算法,其中电压外环采用滑模控制算法,电流内环采用状态反馈精确线性化控制策略,最后建立了仿真模型并与传统PI控制进行了对比仿真,结果表明,该复合控制方案结合了两者的优点,使VSR既具有变结构控制良好的鲁棒性,又能实现无功电流和有功电流的解耦控制,系统能保证很高的功率因数,输出电压恒定,能适应负载的扰动和非线性变化,具有很好的静动态性能。     

基于神经网络的PWM整流器矢量控制研究

建立电压型PWM整流器的一般数学模型,运用坐标变换技术得到其在两相旋转dq坐标系下的数学模型,并采用SVPWM整流器的双闭环控制系统。针对PI控制器参数整定困难的问题,利用神经网络的自学习功能,设计一种基于BP神经网络的PI控制器,实现PI控制器的参数自整定。最后利用MATLAB提供的电力系统工具箱构建PWM整流器的滞环控制系统和矢量控制系统的仿真模型进行仿真实验对比。仿真结果表明,基于BP神经网络的矢量控制系统超调量被抑制,系统鲁棒性增强。     

三相四开关并联型有源电力滤波器控制策略研究

提出将改进的七段式SVPWM算法运用于三相四开关并联型有源电力滤波器(TFSSAPF),并设计比例积分和快速重复控制并联的指令电流控制系统.文中SVPWM算法在传统clark变换基础上,基本电压空间矢量通过坐标旋转方法使之与两相静止坐标系的坐标轴相重合,简化了参考电压矢量扇区判断和合成参考矢量的相邻矢量作用时间的计算量.仿真结果证明该SVPWM算法的有效性和正确性,所设计的指令电流控制系统能优化APF补偿效果.