检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：徐浩江苏大学

学位级别：硕士

永磁同步电机因结构简单、维护方便、功率密度大的优点,被广泛用于工业生产、家用电器等领域。通常永磁同步电机驱动系统由不控整流电路供电,直流环节需要大容量电解电容来保持母线电压的稳定。然而,电解电容存在寿命低、可靠性差、体... 详细信息

永磁同步电机因结构简单、维护方便、功率密度大的优点,被广泛用于工业生产、家用电器等领域。通常永磁同步电机驱动系统由不控整流电路供电,直流环节需要大容量电解电容来保持母线电压的稳定。然而,电解电容存在寿命低、可靠性差、体积大等缺陷,易导致驱动系统发生故障。采用薄膜电容替代电解电容的无电解电容永磁电机驱动系统可有效解决上述问题,但无电解电容驱动系统存在电网侧电能质量低、直流母线电压不稳定及电机运行性能差等问题。针对上述问题,本文提出一种新型无电解电容永磁电机驱动系统,在分析其工作原理的基础上,探讨兼顾电机运行性能和电网侧电能质量的实现方法。本文主要研究内容如下:一、与传统永磁电机驱动系统相比,无电解电容永磁电机驱动系统特性存在较大区别,需要深入分析。首先介绍无电解电容驱动系统的功率特性;再利用功率特性得出其与直流母线电压波动的关系;然后根据直流母线电压波动推导出其与永磁电机性能的联系;最后得出驱动系统在获得高功率因数的前提下,降低直流母线电压波动有利于提高电机运行性能。另外简介了无电解电容驱动系统双闭环矢量控制方案,为后续研究奠定基础。二、根据上述研究结果,针对无电解电容驱动系统直流母线电压波动大的问题,提出一种新型无电解电容功率变换器,分析其不同工作模式下的工作原理,并对变换器关键参数进行计算。新型功率变换器特征在于将薄膜电容C1的电压设计为大脉动纹波形式,使得大部分电网脉动功率存储到功率解耦电路C1中,降低脉动功率对直流母线的影响,从而减小了直流母线电压波动。三、研究新型无电解电容永磁电机驱动系统控制策略,提出基于谐波电流注入的直流母线电压控制方法,通过向电网注入适量的3次谐波,在满足系统输入功率因数不低于0.95、电网输出电流谐波满足相应标准的条件下,减小电网输出功率的脉动量,使得直流母线电压波动进一步减小。为在直流母线电压存在波动条件下,实现电机高性能运行,本文提出基于重复控制器的复合型矢量控制方案,通过重复控制器改善电机驱动系统的稳态特性,并利用PI控制器提高电机驱动系统的动态响应。最后详细阐述了重复控制器的稳定性分析与设计。四、在理论分析及仿真验证的基础上,构建基于TMS320F28335的数字控制实验平台进行实验研究,验证了新型无电解电容永磁电机驱动系统的可行性和有效性。

关键词：无电解电容功率变换器直流母线电压波动谐波电流注入重复控制永磁同步电机

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用于永磁同步电机的新型无电解电容功率变换器研究与设计

用于永磁同步电机的新型无电解电容功率变换器研究与设计

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作者：王琨江苏大学

学位级别：硕士

永磁同步电机传统驱动系统中电解电容寿命低,可靠性差,是系统发生故障的主要因素。采用薄膜电容替代电解电容的无电解电容技术可以显著提高系统的寿命和可靠性,是目前电机驱动系统研究的热点方向之一。但是它存在系统脉动能量难以抑制,... 详细信息

永磁同步电机传统驱动系统中电解电容寿命低,可靠性差,是系统发生故障的主要因素。采用薄膜电容替代电解电容的无电解电容技术可以显著提高系统的寿命和可靠性,是目前电机驱动系统研究的热点方向之一。但是它存在系统脉动能量难以抑制,电网电能质量与电机运行性能无法兼顾的缺点。为解决上述问题,本文提出一种无电解电容功率变换器,该电路具备功率因数校正功能,电网侧满足IEC61000-3-2标准中谐波和功率因数的相关指标;通过有源功率解耦电路能够有效降低母线电压的波动量,保持永磁同步电机良好的静动态性能;同时其直流母线电压与电网电压峰值基本相等,可避免现存无电解电容功率变换器成本增加的问题。论文主要工作如下:首先,分析了电解电容的缺陷,以及采用电解电容功率变换器可能存在的问题;讨论了采用薄膜电容替代电解电容的可行性和实用性。从控制策略的改进和新拓扑结构的研究两个方面,介绍了国内外无电解电容技术研究现状。其次,介绍了永磁同步电机的分类、发展历史和应用场合。分析了坐标变换原理,建立了不同坐标系下永磁同步电机的数学模型,阐述了矢量控制原理。然后,提出了一种新的无电解电容功率变换器的拓扑结构,分析了其工作原理,推导了包括母线电压、功率器件电压应力、电容、电感等关键参数的数学表达式;从功率因数校正和电机控制两个方面,阐述了本文提出的无电解电容功率变换器的控制策略,研究了一种电压前馈的电机控制方法,从而实现电机静动态性能的显著提高,同时兼顾电网侧电能质量。最后,搭建以TMS320F28335为核心控制芯片的系统硬件平台,编写了驱动系统的软件控制程序。在此基础上,通过仿真和实验对本文提出的无电解电容功率变换器进行验证。结果均表明:本文提出的无电解电容功率变换器可以实现系统较高的功率因数、电流谐波满足IEC61000-3-2标准以及优良的电机性能。最后,比较了传统升压型功率变换器和本文提出的无电解电容功率变换器的成本和体积,验证了本文提出的无电解电容功率变换器的实用性和经济性。

关键词：永磁同步电机无电解电容功率变换器电压前馈功率因数

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微升压无电解电容永磁同步电机驱动系统及控制策略研究

微升压无电解电容永磁同步电机驱动系统及控制策略研究

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作者：胡鑫江苏大学

学位级别：硕士

永磁同步电机因具有控制算法简单、功率密度大等优点,广泛用于各类变频调速系统。在家用电器领域,单相交流电源首先通过不控整流电路后变为直流电,再使用大容量的电解电容来保持母线电压的稳定,而后经过三相桥式逆变器为永磁同步电机驱... 详细信息

永磁同步电机因具有控制算法简单、功率密度大等优点,广泛用于各类变频调速系统。在家用电器领域,单相交流电源首先通过不控整流电路后变为直流电,再使用大容量的电解电容来保持母线电压的稳定,而后经过三相桥式逆变器为永磁同步电机驱动系统供能。然而,电解电容存在寿命低、可靠性差、内部损耗大、漏电流大、高低温特性差等固有缺陷,降低了驱动系统整体的寿命与稳定性。为解决此类系统存在的问题,本文将一种无电解电容功率解耦电路运用于永磁同步电机驱动系统中,能够实现电网侧和电机侧的功率解耦,具有寿命长、稳定性高,功率因数校正等特点。同时,研究了母线电压波动条件下系统主动阻尼控制策略,在实现电网侧和电机侧的功率解耦的同时,有效控制驱动系统稳定运行。本文主要研究内容如下:首先,叙述了永磁同步电机驱动系统的基本运行原理,包括永磁同步电机数学模型、坐标变换、矢量控制系统及SVPWM算法。在此基础上,从功率平衡的角度对无电解电容永磁同步电机驱动系统特性进行分析,推导输入输出功率的平衡方程;由于驱动系统中逆变器直流母线侧为小容值电容,这导致直流母线电压中含有二倍频分量,从而影响电机正常运行。结合矢量控制算法,从理论上分析母线电压波动影响电机性能的原因。其次,引入了一种微升压的无电解电容功率解耦电路,在此基础上构建了无电解电容驱动系统。介绍了电路的结构,分析了该电路的工作模态以及工作原理。对电路中的储能元件参数进行计算,给出了公式推导。再次,针对该微升压功率解耦电路,提出了一种预测控制算法,具有电流谐波含量更小、无需进行PI参数整定、响应速度更快等优点。为了解决母线电压波动对驱动系统稳定性的影响,提出了一种主动阻尼控制策略,该方法能在母线电压波动的工况下有效减少电机的转矩脉动。其基本原理是向电机注入电压或者电流,将电机绕组作为储能元件,吸收来自直流母线侧的脉动能量。最后,构建基于控制芯片TMS320F28335的无电解电容驱动控制系统实验平台,通过仿真和实验结果验证了本文提出的系统的有效性与可行性。

关键词：无电解电容功率变换器预测控制算法主动阻尼算法永磁同步电机转矩脉动抑制

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无刷直流电机无电解电容控制系统研究

引用

微电机 2022年第5期55卷 77-83页

作者：胡鑫蔡铖毛梦婷高芝彤徐兆麟赵海玲国网丹阳市供电公司江苏丹阳212300

在单相交流电源供电的电机驱动系统中,逆变器的直流母线侧通常并联一个几百或几千微法的电解电容,使用大电解电容稳定了母线电压,然而电解电容存在着寿命短,可靠性低等缺点。因此,本文提出了一种应用于无刷直流电机驱动系统的新型无电... 详细信息

在单相交流电源供电的电机驱动系统中,逆变器的直流母线侧通常并联一个几百或几千微法的电解电容,使用大电解电容稳定了母线电压,然而电解电容存在着寿命短,可靠性低等缺点。因此,本文提出了一种应用于无刷直流电机驱动系统的新型无电解电容功率变换器,该电路实现了电网侧与电机侧的功率解耦,通过功率平衡原理,使得电机侧的功率趋于稳定,并且具有寿命长,电网侧电能质量高等优点。同时,针对无刷直流电机换相转矩脉动大的缺点,在电机侧通过移相控制信号对转矩脉动进行了有效的抑制。最后,分别通过仿真和实验,验证了该无电解电容变换器及其控制算法的有效性。

关键词：无刷直流电机无电解电容功率变换器高功率因数转矩脉动抑制

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