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高性能大容量交流电机调速技术的现状及展望

电工技术学报 2005年第2期20卷 1-10页

作者：李永东清华大学电机工程系北京100084

本文对国内外高性能、大容量交流电机调速系统的现状和动态进行了回顾,并介绍了在目前研究和应用领域中的几种热门电路拓扑。最后,对PWM控制技术和高性能、大容量交流电机调速系统在能源、环境和交通中的应用进行了展望。

关键词：高压大容量多电平变换器 PWM控制

无速度传感器异步电动机极低转速下的矢量控制

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清华大学学报（自然科学版） 2003年第9期43卷 1169-1172,1176页

作者：冬雷李永东清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

在较低转速下,对异步电机转子磁通位置的观测比较困难,因此在定子边注入与电机控制量无关的高频信号,是提取转子磁通位置信息的有效方法之一。为此,该文分析了异步电机高频脉振信号注入下的电机模型,得到了异步电机同步参考坐标系下的... 详细信息

在较低转速下,对异步电机转子磁通位置的观测比较困难,因此在定子边注入与电机控制量无关的高频信号,是提取转子磁通位置信息的有效方法之一。为此,该文分析了异步电机高频脉振信号注入下的电机模型,得到了异步电机同步参考坐标系下的阻抗不对称的特点,提出了磁通跟踪的方法,通过检测高频脉振信号注入时的响应电流,来观测转子的磁通位置,并以此为基础实现了无速度传感器异步电机极低转速下的矢量控制。实验结果表明,该方法在异步电机极低转速(包括零速)下能准确地观测出转子磁通位置,对电机的参数和负载变化具有鲁棒性,并且能够在零速时输出额定转矩。

关键词：异步电动机矢量控制无速度传感器控制磁通位置磁通跟踪极低转速额定转矩

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电流环时序方法在PWM整流器中的应用

清华大学学报（自然科学版） 2009年第10期49卷 1577-1580页

作者：王剑李永东清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

为了提高大容量脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)整流器的电流环带宽,将一种新的采样-计算-更新时序方法应用于电流环。该方法利用高速微处理器的运算能力,消除了电流环中的计算延时,但同时限制了整流桥交流侧电压矢量的幅值,... 详细信息

为了提高大容量脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)整流器的电流环带宽,将一种新的采样-计算-更新时序方法应用于电流环。该方法利用高速微处理器的运算能力,消除了电流环中的计算延时,但同时限制了整流桥交流侧电压矢量的幅值,降低了电网电压升高时PWM整流器对交流侧电流和直流母线电压的控制能力。利用PWM整流器功率因数可调的优点,在电网电压升高时控制PWM整流器从电网吸收一定的无功功率,可以对此进行一定的补偿。实验表明,该方法的应用显著增加了电流环带宽,配合对无功电流的控制,提高了PWM整流器的性能。

关键词： PWM整流器电流环带宽无功功率

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回馈式级联型变频器PWM整流控制及其谐波分析

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电工技术学报 2011年第7期26卷 210-215页

作者：孙炳海王剑李永东河南城建学院电气与电子工程系平顶山467044 清华大学电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

研究了回馈式H桥级联型多电平变换器,利用移相变压器的二次侧漏抗代替PWM整流器的输入电抗器,采用比例积分加谐振(PIR)的调节方法,设计了电网电压定向控制的PWM整流器双闭环控制策略。同时,文中给出了H桥的功率单元拓扑结构、PWM整流器... 详细信息

研究了回馈式H桥级联型多电平变换器,利用移相变压器的二次侧漏抗代替PWM整流器的输入电抗器,采用比例积分加谐振(PIR)的调节方法,设计了电网电压定向控制的PWM整流器双闭环控制策略。同时,文中给出了H桥的功率单元拓扑结构、PWM整流器的数学模型及控制策略,对PIR调节器原理、功率单元及网侧电流谐波进行了分析阐述。通过实验,验证了移相变压器消除谐波的作用,以及控制策略对直流母线电压稳定的有效性,实验结果表明PWM整流器及其控制策略在电动机加速、减速过程中,表现出良好的四象限运行性能。

关键词：移相变压器 H桥功率单元 PWM整流器 PIR调节器谐波分析

三电平逆变器异步电动机直接转矩控制系统(II)——合成矢量法

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电工技术学报 2004年第5期19卷 31-35,75页

作者：李永东侯轩谭卓辉清华大学电机系北京100084

提出了一种基于合成矢量的三电平异步电动机直接转矩控制(DTC)方法,不但有效地控制了三电平逆变器的中点电压,并抑制了输出电压的跳变;而且具有转矩输出高频脉动小,转子转速波动较小的优点。仿真和实验证明此方法在三电平逆变器供电的... 详细信息

提出了一种基于合成矢量的三电平异步电动机直接转矩控制(DTC)方法,不但有效地控制了三电平逆变器的中点电压,并抑制了输出电压的跳变;而且具有转矩输出高频脉动小,转子转速波动较小的优点。仿真和实验证明此方法在三电平逆变器供电的异步电动机上有效的实现了DTC系统,并能达到优良的控制性能。

关键词：三电平逆变器异步电动机直接转矩控制固定合成矢量

永磁同步电机高频信号注入法启动过程可靠性研究

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清华大学学报（自然科学版） 2010年第10期50卷 1637-1640,1645页

作者：朱昊肖曦李永东清华大学电机工程与应用电子技术系北京100084

为了提高高频信号注入法永磁同步电机无速度传感器控制的起动性能,提出了一种转子极性判断的简便方法。根据永磁同步电机作电动机运行时的电磁转矩特性,分析得出电机转矩电流与转子极性间的关系,进而对用来估算转子角度的误差提取信号... 详细信息

为了提高高频信号注入法永磁同步电机无速度传感器控制的起动性能,提出了一种转子极性判断的简便方法。根据永磁同步电机作电动机运行时的电磁转矩特性,分析得出电机转矩电流与转子极性间的关系,进而对用来估算转子角度的误差提取信号作了极性校正。实验结果表明,与传统高频信号注入法相比该方法确保了算法解的收敛性,角度观测结果能准确跟踪实际转子位置,不致因为解的不确定性而使电机进入失稳状态,有效提高了电机无速度传感器控制启动时的可靠性。

关键词：永磁同步电机高频信号注入无速度传感器控制极性检测

二极管钳位型五电平逆变器电容电压平衡域研究

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电工技术学报 2008年第1期23卷 77-83页

作者：高跃李永东清华大学电力系统国家重点实验室北京100084

分析了二极管钳位型多电平逆变器在全负载范围内的电容电压平衡问题。首先在五电平逆变器数学模型的基础上对电容电压平衡规律进行分析;然后详细研究了逆变器开关切换规则与PWM控制策略,进一步提出采用目标函数最优的方法对可行开关序... 详细信息

分析了二极管钳位型多电平逆变器在全负载范围内的电容电压平衡问题。首先在五电平逆变器数学模型的基础上对电容电压平衡规律进行分析;然后详细研究了逆变器开关切换规则与PWM控制策略,进一步提出采用目标函数最优的方法对可行开关序列寻优,实现电容电压平衡控制。仿真分析得出了全负载范围内的电容电压平衡域曲线。结果表明,在高功率因数和大调制比下电容电压很难达到动态平衡,五电平逆变器很难直接应用于全速度范围的中压交流调速领域。

关键词：五电平逆变器 PWM调制策略开关切换规则电容电压平衡域

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永磁同步电机转矩预测控制的磁链控制算法

中国电机工程学报 2010年第21期30卷 86-90页

作者：朱昊肖曦李永东清华大学电机工程与应用电子技术系北京市海淀区100084

与传统的直接转矩控制相比,采用转矩预测算法的直接转矩控制能够有效提高电机转矩和定子磁链的控制精度。现有算法一般在计算过程专注于转矩增量的控制,而对定子磁链的增量作近似处理,由此导致较大的磁链控制偏差,影响了电机的控制性能... 详细信息

与传统的直接转矩控制相比,采用转矩预测算法的直接转矩控制能够有效提高电机转矩和定子磁链的控制精度。现有算法一般在计算过程专注于转矩增量的控制,而对定子磁链的增量作近似处理,由此导致较大的磁链控制偏差,影响了电机的控制性能;为此提出一种定子磁链控制策略,对转矩预测控制中定子磁链增量进行了改进处理。实验结果表明,在保证转矩控制效果的前提下,所提方法可进一步提高定子磁链的控制精度,改善电机的整体控制性能。

关键词：直接转矩控制预测控制永磁同步电机

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一种新型的无变压器级联型多电平变换器拓扑

电工技术学报 2011年第8期26卷 1-6页

作者：王奎郑泽东李永东清华大学电机系电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室北京100084

H桥级联多电平逆变器在高压大容量变频调速领域得到了广泛的应用,其最大的不足之处是必须使用庞大、复杂而昂贵的多绕组移相隔离变压器。为了省去传统H桥级联多电平变换器中的多绕组移相变压器,提出了一种新型的无变压器级联型多电平变... 详细信息

H桥级联多电平逆变器在高压大容量变频调速领域得到了广泛的应用,其最大的不足之处是必须使用庞大、复杂而昂贵的多绕组移相隔离变压器。为了省去传统H桥级联多电平变换器中的多绕组移相变压器,提出了一种新型的无变压器级联型多电平变换器拓扑结构。该拓扑由通用拓扑结构派生而来,全部由基本单元级联而成,不需要大量独立直流电源,省去了多绕组移相隔离变压器,具有模块性强、结构简单、易于扩展等优点。和现有的主要多电平拓扑结构相比,随着电平数的增多,使用元件较少,更适合于五电平及以上多电平使用。以五电平拓扑为例进行了研究,分析了其工作原理和悬浮电容电压平衡控制方法,仿真和实验结果验证了其可行性。

关键词：多电平变换器无变压器拓扑基本单元级联悬浮电容