矿用电机车PMSM驱动系统死区补偿的研究

空间矢量脉宽调制逆变器永磁同步电机驱动系统,其死区效应的存在会造成电机电流发生畸变,电机转矩脉动加大,特别在低速运行下更为明显。针对此问题提出了一种基于扩张状态观测器的死区补偿方法,将死区效应作为给定电压矢量的一种扰动矢量,通过抗扰动控制策略实现对死区时间补偿的效果,然后利用MATLAB对该策略进行了仿真试验。实验结果表明,此方法能够有效地改善电流波形和减小电机转矩脉动。     

两种新颖的三相SPWM逆变器死区补偿策略

为了解决三相SPWM逆变器死区效应带来的输出波形畸变、零电流箝位、电机转速脉动等不良后果,在分析了死区效应原理的基础上,针对死区时间对输出电压基波和谐波的影响进行理论推导和仿真分析,得出了输出电压变化量和功率因数角、调制因数的关系曲线图。在此基础上,从负载电流的角度提出了两种新颖的补偿策略:使用参考波修正和使用逻辑电路的补偿策略。在一台三相SPWM逆变器上进行了实验研究,通过比较补偿前后相电流的波形图和输出电压的频谱图,发现所提出的两种策略能够很好地抑制低次谐波和零电流箝位效应,提高系统的运行性能。     

基于瞬态激励的感应电机转子位置检测

为解决感应电机低速和零速时的转子位置跟踪问题,提出一种电流瞬态响应二次测量结果相叠加获得转子位置的检测技术.利用逆变器产生的脉冲作为激励信号,通过瞬态电流响应得到可反映转子位置信息的寄生效应特征.讨论了逆变器馈电时瞬态激励转子位置检测的数学模型,针对脉宽调制(PWM)恒压源逆变器馈电时存在的死区效应、负面效应等负面非理想特性的影响;通过仿真手段分析了逆变器死区效应对电流瞬态响应的影响,并给出相应补偿策略;采用改进型的双模滤波器,有效地抑制了负面效应引起的共模和差模dv/dt及瞬态电流波形畸变.在3 kW感应电机试验平台上进行了验证,结果表明瞬态电流检测结果具有可反映转子位置信息的寄生效应.     

采用扩展卡尔曼滤波器对PMSM死区补偿的方法

分析了永磁同步电机矢量控制中死区效应的影响,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)的死区补偿方法.在PWM逆变器中,死区会导致相电压产生非3整数倍的奇次谐波,进而影响电机控制性能,尤其在低速时更为明显.设计了能够估计αβ坐标系下的电流和谐波产生的电压误差的扩展卡尔曼滤波器,最终通过估算的补偿电压及电流方向确定αβ坐标系下的补偿电压.仿真和实验结果表明:该死区补偿方法可以较好地消除零电流钳位现象,有效地改善PMSM逆变器输出电流波形.     

扰动电压观测器与线性补偿策略相结合的死区补偿方法

为克服逆变器死区时间及开关的导通压降等非线性特性对永磁同步电机(PMSM)无传感器控制系统检测精度的影响,提出一种将扰动电压观测器与线性补偿策略相结合的新型死区补偿方法,对逆变器死区效应带来的不良影响进行抵消.搭建基于脉振高频电压注入算法的PMSM无传感器控制系统模型,分别加入新型死区补偿方法与普通线性死区补偿方法,并进行Simulink仿真分析.实验结果表明：加入新型死区补偿后,系统电流钳位现象得到缓解,转速估计误差减小20%左右,转子位置估计更为准确,证实了新型死区补偿方法的有效性.     

考虑死区时间的直线感应电机参数静止自整定方法

针对直线感应电机初级和次级漏感不相等的特点,对直线感应电机静止状态下的参数辨识方法进行研究.首先,分别针对死区时间为0、1、2、3和4μs的情况进行场路联合有限元法仿真.利用PWM逆变器依次向直线感应电机中通入单相直流电压、单相交流高频电压和单相交流低频电压来获得等效电路中的各个参数.然后,将不同死区时间下的辨识结果与实际值进行比较,并进行误差对比,讨论不同的死区时间对辨识精度的影响.最后,分别分析死区效应对初级电阻及漏感、互感、次级电阻及漏感的辨识结果产生的影响.结果表明:在考虑到直线感应电机的初、次级漏感不相等的情况下提出的基于PWM逆变器的静止状态下参数辨识方法,辨识结果比较精确,验证了方法的正确性,死区效应的存在对直线电机各个参数的辨识结果均产生影响.     

死区电流极性检测的一种新方法

针对逆变器死区期间电流过零点检测不准确会影响死区补偿效果的问题,比较了几种常规检测方法,分析了这些方法存在的不足,根据电流极性检测原理并结合反馈电流补偿法,提出了一种新的检测方法,设计了具体的逻辑电路并仿真仿真结果表明该方法能准确检测出死区期间电流极性,从而验证了该方法的有效性,为下一步实现可靠的死区补偿提供了有力的判据     

SPWM逆变器死区效应机理分析及数字仿真

将ＳＰＷＭ逆变器的死区分为控制死区和开关死区,并对死区效应的机理进行了详细的分析。运用解析方法、数字仿真方法和定性分析方法讨论了控制死区效应与逆变器输出基波电压、电压畸变率、基波电流、电流畸变率的关系和变化规律,并用实验结果验证了上述分析结论。本文对于深入研究和提高逆变器性能、优化控制策略等方面都是非常有用的。     

混合九电平逆变器的脉冲宽度调制

为实现混合九电平逆变器在变压变频调速场合中的应用,该文在分析混合九电平逆变器脉冲宽度调制(PWM)方法的基础上,深入研究了混合九电平逆变器的死区效应,并提出一种改进的补偿方法。同时,为保证混合九电平逆变器的运行安全,采用注入零序电压的方法来控制H桥辅助逆变电路的电容电压平衡。实验结果验证了电容电压平衡控制方法的有效性,而且采用改进的死区补偿方法能够补偿死区效应导致的不正常脉冲,使得混合九电平逆变器能输出较好的电压波形,输出电压总谐波畸变率小于3%。     

基于死区消除与补偿的T型三电平逆变器控制策略

为了避免三电平逆变器的上下桥臂直通,开关切换过程中会引入死区.死区会提高逆变器的输出电流谐波,降低逆变器的输出电压和电流.文中分析了死区在开关管换流过程中的作用,并在此基础上提出一种死区消除与补偿相结合的方法来消除其对逆变器的不利影响.当相电流足够大时,可以根据电流的方向输入不同的驱动信号,达到在没有死区的情况下防止开关管短路的目的.当相电流接近零点时,由于电流纹波的影响,死区消除方法并不适用,只能通过引入死区来提高逆变器的稳定性,然后通过死区补偿来消除其不利影响.实验结果证明,文中方法可以有效地解决死区问题.