稳定电源用直流有源滤波器的检测纹波电压控制方法

对一种特殊的高精度、低纹波大功率直流稳定电源的直流有源滤波器的主电路结构和抑制纹波的原理进行了分析,提出了检测纹波电压的直流有源滤波器控制方法.该方法通过检测负载的纹波电压来控制有源滤波器的输出,从而降低了负载电流纹波.这种方法的显著优点是在对传感器和电路元件精度要求不高的情况下,非常容易实现大功率直流稳定电源的低纹波要求.对一台实际应用的工业装置的测试表明,其电流纹波系数达到了1×10-5.     

电解电容纹波的傅立叶分析和计算

本文介绍了电解电容基本概念,并分析了电解电容纹波的修正,针对带PFC高频成份的纹波电流测试的难点,引入了纹波电流的傅立叶变换测试方法,同时结合实例介绍了电容纹波电流在高频和低频下的计算方法,得到较为理想的结果。该方法对电容在实际使用过程中的选型、测试等具有十分重要的参考价值。     

基于基波纹波比的大功率本安Buck变换器的设计

针对具有电感、电容(LC)滤波的本安Buck变换器输出纹波电压难以精确计算的问题,提出一种可快速、准确计算其输出纹波电压大小的方法。通过构建该变换器在电感电流连续模式下的等效电路模型,分析其频率特性,得出了该变换器的输出稳态响应。进一步的纹波理论计算及仿真分析表明可用基波电压纹波比近似全纹波比来求解该变换器输出纹波电压的结论。同时,为了给设计者提供理论指导,得出了满足输出纹波电压指标要求的电感、电容参数设计方法。与典型Buck变换器参数对比,发现在同样的电气性能指标要求下,采用LC滤波的Buck变换器仅需很小的电感、电容。表明该变换器更容易满足本安性能要求。最后,通过实验样机验证了输出纹波电压计算方法的准确性及元件参数设计思路的可行性。     

单相低纹波PWM整流器的直接功率控制

传统的单相PWM整流器工作时,其直流母线电压存在较大的波动,通常需要在直流侧并联容值较大的电解电容.为了解决这一问题,采用在传统整流器直流侧并联有源辅助回路来构成单相低纹波PWM整流器以减少直流母线电压的波动.为了能在整个低纹波PWM整流器中实现直接功率控制,通过求解一个能体现有功无功跟踪能力的指标函数来实现整流回路的直接功率控制,推导辅助回路输出电流与整流回路输入功率的关系,以此来实现对辅助回路的直接功率控制.仿真结果表明:采用提出的直接功率控制策略,不仅能够极大地降低整流器直流母线纹波电压、确保整流器的单位功率因数运行,还能在辅助回路的作用下减少直流母线电压的稳定时间.     

有源纹波补偿BUCK型LED驱动电源

驱动电源是发光二极管(light-emitting diode,LED)照明的重要组成部分。针对因电解电容自身特性导致的驱动电源寿命与LED的长寿命不匹配这一问题,提出了一种有源纹波补偿降压(BUCK)型拓扑结构。该拓扑充分结合了开关电源和线性电源的特点,用辅助有源电路补偿电感纹波电流来取代传统电解电容滤波。文中详细分析了该拓扑的结构组成及工作原理,并且通过仿真和实验验证了该拓扑的结构有效性。理论分析和实验结果均表明,采用有源纹波补偿的拓扑结构可将电感纹波电流完全补偿,使得电路输出为直流。     

舰船主变流机组火花试验分析

针对某舰船主变流机组火花偏大导致的输出功率和转矩不足问题,研究了火花偏大对机组运行特性的影响。通过等效电路模型构建了机组同步电机、直流电机的数学模型及同步电机和直流电机的机械耦合方程,建立了主变流机组数学模型,仿真试验表明,主变流机组模型在额定工况下对机组转速和端电压幅值的控制效果较好。通过分析直流电机电枢电流换向过程,明确了主变流机组火花的产生机理。将Cassie电弧近似为火花数学模型,并将其串联至机组直流电机电枢回路中,实现了机组火花偏大的虚拟注入,仿真试验结果表明:在相同负载条件下,火花偏大会使电枢电流下降、纹波系数增加。对一台4 kW主变流机组原型样机进行了试验,结果表明:随着机组负载的增大,无论是否存在火花偏大问题,直流电机电枢电流纹波系数都会减小;在同等负载条件下,火花偏大时直流电机电枢电流的纹波系数比正常工况下的纹波系数大;Cassie电弧模型正确且有效。该研究可为机组火花偏大的在线监测及故障诊断提供一种参考。     

基于耦合电感低输入电流纹波高增益DC/DC变换器

针对如何提高增益和变换效率,并降低耦合电感型变换器的输入电流纹波问题,提出一种基于耦合电感 低输入电流纹波高增益DC/DC 变换器。通过引入无源零波纹电路,降低输入电流纹波,从而减小输入电流应 力; 同时,通过合理设计耦合电感变比,可实现变换器的高增益特性。通过理论分析和仿真实验结果表明, 该变换器的输入电流纹波大幅降低,并且所有开关管均实现了软开关,大大降低了开关损耗。同时,该变换器 各器件电压应力均远低于输出电压,有利于采用低耐压元件以降低导通损耗,提高变换器的性能。     

一种低纹波高精度数控直流电流源的研制

针对以往直流电流源普遍存在的精度低、调节范围窄和纹波电流较大等缺点,研制了一种基于ATmega64单片机的低纹波高精度数控直流电流源。该电流源通过设置使单片机产生两路大小相等、相位相差180°和分辨率为16位的PWM波,分别通过两路斩波与滤波稳流电路来减少纹波电流和增宽电流调节范围;采用16位A/D转换器来实现高精度的模数转换,并与单片机组成闭环反馈控制模式来进行稳流。测试结果表明,该电流源的输出电流调节范围为10～3 000 mA,步进电流为0.5 mA,纹波电流低于0.07 mA,具有矩阵按键设置预置电流、液晶显示电流和过流报警等功能。     

三态空间电压矢量分布三桥臂开关功放的控制

针对传统电磁轴承开关功放采用两路独立的H桥控制结构存在的体积庞大、功率损耗高等缺点,以空间电压矢量分布(space voltage pulse-width modulation,SVPWM)控制理论为基础,结合H桥三电平控制的优点,提出一种三电平三桥臂功率放大器的实现方法。该方法通过对不同结构载波的选择分别设计了基于对称结构、非对称结构下SVPWM主动电磁轴承开关功放的控制算法,对比分析了在不同载波结构下纹波电流的特性,并在Matlab/Simulink环境下构建出两种原理性仿真模型。在dSPACE实时仿真系统下搭建出一个三桥臂功放电路控制平台,并对两种不同结构下功率系统的频率特性进行了测试。理论与实验结果表明,基于对称结构的三态SVPWM控制算法,不仅可有效地提高电流响应速度,而且还能够使纹波电流频率加倍、纹波幅值显著减小,当频率为1 750rad/s时,其系统增益仅为-3dB。因此,该方法在满足电磁轴承系统低纹波电流和良好动态特性要求的同时也提高了主动电磁轴承系统的可靠性性能。     

Buck型变换电路元件参数选择分析研究

介绍了Buck变换电路的工作原理,探讨了Buck变换电路电感元件和电容选择的原则,根据不同的电感值,分析了电感电流三种不同的工作状态,并给出了三种不同状态的仿真分析,经仿真验证,三种状态仿真结果和理论分析一致.对于电容值选取,在考虑纹波电压的情况下,分析了电容值的选取原则,并计算出纹波电压和电容值之间关系式,最后根据设定的参数值给出了纹波电压的仿真波形图,验证了电容值和纹波电压关系的正确性.直流变换电路元件参数分析为开关电源电路设计提供了新的指导方法.     

抑制车载储能系统直流环节电流脉动方法研究

车载储能再生制动系统由于储能装置工作时直流环节的电流脉动而引起强烈电磁干扰,从而影响其他电气设备的正常工作。针对这一问题,利用Matlab/simulink软件对典型工况仿真分析,研究抑制直流环节电流脉动的方法。并在此基础上提出一种新型双单元结构储能装置,分析结果表明,可以有效抑制直流环节电流脉动。     

基于母线电流脉动的无刷直流电机断相故障诊断法

无刷直流电动机断相后运行的危害很大,将故障及时地发现与定位,对提高航空稀土永磁(REPM)无刷直流电动机(BLDCM)运行的可靠性及对装备的保障效能,意义十分重大。基于此,在对无刷直流电动机运行与控制特性进行专门的研究后,提出了利用无刷直流电机自身固有的相电流换相脉动特性,通过分析脉动的母线电流,并结合Hall位置信号来诊断与定位断相故障的方法。经过Matlab仿真和实验,验证了理论分析的正确性,为后续稀土永磁无刷直流电动机的断相故障诊断与保护装置研究,提供了科学地参考。     

无刷直流电机换相转矩脉动抑制的研究

分析了无刷直流电机产生转矩脉动的原因,设计了自抗扰控制器来抑制无刷直流电机的转矩脉动的发生.以控制器本身的状态观测器检测系统的相电流脉动,通过控制器本身的非线性状态反馈控制器对检测电流脉动误差值进行补偿,从而抑制电流的波动.采用双闭环控制抑制转矩脉动的发生.仿真结果表明,设计自抗扰控制器抑制了系统干扰引起的超调量.反馈能够完全地被快递跟踪.设计的控制系统使无刷直流电机的转矩脉动值为9%左右.因此,自抗扰控制系统能够更好地抑制无刷直流电机转矩脉动的产生.     

基于高频方波注入的永磁同步电机转矩脉动抑制策略

传统的高频方波注入法，利用转子的饱和凸极效应，可提升转速控制精度，但该方法也导致电流中含有大量的谐波而产生畸变，对电机的转矩脉动产生负面影响。本文在传统高频方波注入法的基础上，通过谐波电流抑制算法，利用坐标变换及低通滤波器采集出5、7次电流谐波分量，将采集的数据经过谐波电压补偿。本文提出一种谐波抑制高频注入的方法。该方法消除电机工作中电流谐波分量，达到抑制转矩脉动的目的。仿真和实验结果表明了该算法可以有效的抑制定子电流的畸变，降低转矩脉动，且具有较高的灵活性。     

一种新型直流微电网DC-APF控制策略

针对直流母线电压存在的纹波分量会对整个直流微电网供电电能质量以及设备运行安全性造成影响的情况,提出了一种新型直流有源滤波器(DC active power filter,DC-APF)控制策略,抑制直流母线电压纹波。在分析DC-APF的多种模态工作基础上,对纹波检测和抑制方案进行了设计优化;提出了基于小波变换Mallat算法的直流母线电压纹波检测法;在传统PI与模糊PI控制的基础上,提出了改进的模糊自适应PI控制,实现对补偿电流的跟踪控制方法;在MATLAB/Simulink仿真环境中搭建了含DC-APF的直流微电网系统模型。仿真结果表明,与传统的DC-APF控制策略相比,新型DC-APF控制方法可以实现对直流母线电压纹波的快速检测,具有良好的纹波补偿抑制效果。所提策略可提升DC-APF对纹波的检测性能和抑制效果,为直流微电网纹波检测与抑制提供新的思路。     

电动汽车电机控制转矩抑制算法

分析了导致电流波动的旋转变压器角度信号偏差形式,研究利用抑制角度波动的角度观测器以及内模控制算法抑制电流波动.以联合汽车电子某项目电机为实例,利用本算法,在4 000r·min-1,100N·m时电流波动减小77%,转矩波动降低83%,验证了其有效性.     

他控式双馈调速系统的稳态转速脉动分析

他控式双馈调速系统是一种频率开环系统,其特性具有与同步电动机相同的特点．理论上认为,只要调节变频器的供电频率,便能精确地控制电机的输出转速．但实际变频器的输出电流往往不同程度地含有高次谐波,导致电机输出转矩和转速的脉动,影响系统的调速精度．应用电机的双轴理论,定量地分析了采用基本型交－直－交电流源变频器的他控式双馈调速系统的稳态转速脉动,并在５５ｋＷ级工业实用装置上作了验证试验,试验结果证明了理论分析的有效性,并为解决转速脉动问题提供了新思路．     

高性能开关稳压电源的研究

设计一种目前较先进的零电流切换技术的开关稳压电源.控制电路采用了脉冲调频技术,并在输出输入间使用了光电隔离管,因而整机较普通开关电源,不仅具有较好的纹波特性,而同时具有高效率、体积小等线性电源无法比拟的优越特性.     

用模糊控制方法抑制无刷直流电动机换相转矩波动

研究了无刷直流电动机换相转矩波动的抑制问题，提出了将模糊控制器与电流滞环控制器相结合的控制方法．当电机换相时，某相电流上升的速率与另一相电流下降的速率产生偏差，采用模糊电流滞环控制器进行控制，实现回路总电流幅值不变，达到抑制换相转矩波动的目的．系统突加负载后，经智能模糊控制，系统在较短时间内达到新的平衡，仿真结果表明该方法较传统电流滞环控制具有更好的动态与静态特性．     

An adaptive load torque observer using hyperstability for PMSM servo system

An adaptive load torque observer is presented to compensate the torque ripple in PMSM servo system. A simple adaptive scheme is derived using Popov ＇ s hyperstability theory. The torque ripple detected by the observer is compensated by a feed forwarding equivalent current which gives fast response. The noisy current information is exempt from the observer to avoid its deterioration to the quality of the observer. The speed measurement delay is considered by using observed speed sinee the instantaneous velocity can＇t be estimated precisely at low speed because of too few position pulses from the absolute encoder during one time interval. Simulation and experimental results demonstrate that the proposed method can improve the dynamic performance of PMSM servo system satisfyingly.