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磁场增强型内置式永磁电机电流分段控制策略研究

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磁场增强型内置式永磁电机电流分段控制策略研究

作者：刘永锋江苏大学

学位级别：硕士

随着能源危机和环境污染的不断加剧,绿色、节能、环保、高效发展成为当今世界发展的主流。纯电动汽车作为绿色零污染新能源汽车的主要发展方向之一,已经得到了各国政府和汽车企业的大力支持和重点发展。内置式永磁（Interior Permanent ... 详细信息

随着能源危机和环境污染的不断加剧,绿色、节能、环保、高效发展成为当今世界发展的主流。纯电动汽车作为绿色零污染新能源汽车的主要发展方向之一,已经得到了各国政府和汽车企业的大力支持和重点发展。内置式永磁（Interior Permanent Magnet,简称IPM）电机具有功率密度高、转矩密度高、效率高以及很好的动态性能等优点,已经在电动汽车中得到广泛地应用。然而,复杂度不断提升的行驶路况,对电动汽车用电机同时兼顾低速大转矩和高速宽调速的性能提出了更严苛的要求。此外,IPM电机由于采用较高矫顽力的永磁材料,永磁励磁磁场不易调节,电机恒功率运行区域调速范围有限,无法适应电动汽车低速大转矩和宽调速范围需求。近年来,磁场增强型内置式永磁（Flux-Intensifying Interior Permanent Magnet,简称FI-IPM）电机由于具有“直轴磁场增强”的特点,直轴电感大于交轴电感,呈反凸极特性,使得该类电机不仅具有IPM电机的优点,还具有更宽的恒功率调速范围以及高速时不宜退磁等特点。本文以该类FI-IPM电机为研究对象,针对该类电机反凸极特性导致的电流控制复杂,动态性能差等问题,提出一种新型的电流分段控制策略,主要工作如下:1)详细介绍了FI-IPM电机及其控制策略的国内外研究概况。分析了新型FI-IPM电机的拓扑结构和工作原理,并通过有限元进行了验证。构建了该类电机的数学建模,搭建了Matlab/Simulink仿真模型,并进行了矢量控制研究,验证了数学模型的正确性。2)介绍了基于FI-IPM电机的驱动控制系统与传统电流分段控制策略,阐述了最大转矩电流比（Maximum Torque Per Ampere,简称MTPA）控制与弱磁控制的原理,分析并对比了MTPA与弱磁控制的几种实现方法,分析了传统电流分段控制策略不能直接应用到FI-IPM电机的原理。3)提出了一种基于新型FI-IPM电机的电流分段控制策略,将整个运行区域分为增磁I区,增磁II区,弱磁I区,弱磁II区,在增磁II区设置一个可调节的基准电压,这样既能够根据电机不同的运行工况进行有针对性地设置,又解决了不同运行区域过渡环节的电流震荡问题,充分发挥了FI-IPM电机的反凸极特性。4)对比分析了传统MTPA加弱磁控制与本文提出的控制策略,验证了所提出算法的有效性。在此基础上,基于d SPACE DS1007上搭建实验平台,进行实验研究,验证了理论分析与仿真结果的正确性。

关键词：电流分段控制磁场增强型电机反凸极宽调速

基于多变运行工况的漏磁可控型永磁电机电流分段预测控制

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中国电机工程学报 2022年第21期42卷 7972-7981页

作者：朱孝勇李磊徐磊于宝鑫张丽江苏大学电气信息工程学院江苏省镇江市212013

漏磁可控型永磁(fluxleakagecontrollablepermanent magnet,FLCPM)电机是一类新型磁通可控永磁电机。针对该类电机在多变运行工况下永磁磁链、电感等参数随电流变化的问题,该文提出一种多变运行工况电流预测分段控制方法。根据漏磁可控... 详细信息

漏磁可控型永磁(fluxleakagecontrollablepermanent magnet,FLCPM)电机是一类新型磁通可控永磁电机。针对该类电机在多变运行工况下永磁磁链、电感等参数随电流变化的问题,该文提出一种多变运行工况电流预测分段控制方法。根据漏磁可控型电机的电磁特性,将电机的运行工况划分为:轻载区、中载区、重载区,以及饱和区4个区域。在此基础上,构建电机磁链变化与运行工况的映射关系,探究电流分配机理。分析多变运行工况下电机参数变化对电流预测控制误差的影响,提出考虑参数变化影响的分段预测控制策略。最后,通过实验验证了所提电流分段预测控制方法的有效性。

关键词：漏磁可控多变运行工况模型预测控制电流分段控制预测误差

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一种迟滞结构的高精度USB-PD驱动芯片

微电子学 2021年第4期51卷 539-545页

作者：柏殷实常昌远陈远明东南大学微电子学院南京210000 无锡华润矽科微电子有限公司江苏无锡214000 无锡力芯微电子股份有限公司江苏无锡214000

为了解决PD驱动电路的可靠性问题,在传统电路基础上设计并实现了一种迟滞结构的高精度PD驱动电路。采用对称双路结构,分别调节信号的上升、下降边沿时间,每一路使用迟滞导通的分段控制方式,提高了控制精度。采用限流方式,解决了因寄生... 详细信息

为了解决PD驱动电路的可靠性问题,在传统电路基础上设计并实现了一种迟滞结构的高精度PD驱动电路。采用对称双路结构,分别调节信号的上升、下降边沿时间,每一路使用迟滞导通的分段控制方式,提高了控制精度。采用限流方式,解决了因寄生效应而产生的振荡现象,提高了通信的可靠性。采用TSMC 0.18μm CMOS工艺设计驱动电路并流片。测试结果表明,在BMC方波外的接频率为300 kHz时,线缆上电压信号的上下边沿时间都为340 ns,无明显振荡。该电路的静态功耗小于400μA,具有较好的实用价值。

关键词： USB电力传输协议边沿时间控制迟滞结构电流分段控制

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基于恒压钳位技术的梯形波发射关键技术研究

基于恒压钳位技术的梯形波发射关键技术研究

作者：吴大用吉林大学

学位级别：硕士

伴随我国经济的腾飞，与经济发展密切相关的矿产资源的地位也越来越凸显出来。瞬变电磁法以其良好的大地穿透能力，高探测密度，大量的反应地质信息等优势，成为目前应用最为广泛的地球物理方法。应用领域包括能源勘探，城市建设，防灾... 详细信息

伴随我国经济的腾飞，与经济发展密切相关的矿产资源的地位也越来越凸显出来。瞬变电磁法以其良好的大地穿透能力，高探测密度，大量的反应地质信息等优势，成为目前应用最为广泛的地球物理方法。应用领域包括能源勘探，城市建设，防灾防害等方面。瞬变电磁仪器自上世纪50年代开始出现，迄今已发展出多种系统，多型号的仪器。其中发射机输出波形质量、产生电磁干扰的强弱，性能的稳定，是判断系统的整体性能的重要因素。目前，常见的激发波形有方波，梯形波，三角波及正弦波。从波形的激发响应来看，方波的激发效果最好。但在多数情况下，发射机所采用的负载是感性负载，使得发射波形为方波时，容易产生波形畸变，因而使用梯形波替代方波。本文主要研究梯形波波形质量的提高。国内外对梯形波发射机也作了一定研究，虽然已研制出了实际使用的仪器，但在波形上升沿利用、梯形波平顶段维持电流平稳、波形下降沿下降时间可控等方面还有待提高。本文针对上述问题，设计了基于恒压钳位技术的梯形波发射机，提高波形的质量，减小波形畸变。阐述影响各阶段波形质量的因素，并通过理论计算得到验证。提出了电流分段控制思路，通过对比各种方案的优缺点，为每段选定最佳的设计方案，并利用Simulink仿真软件进行仿真。设计电路主要包括充电单元、平顶维持单元、钳位单元、能量转移单元、电压监测单元、主控单元、驱动保护单元。主控单元是以msp430单片机为核心，通过键盘输入系统的工作频率，产生开关器件的驱动信号，并在1602液晶上显示。逻辑控制电路的作用是对单片机输出的信号进行与、或运算，防止系统程序出错时造成桥路大臂直通，影响系统正常工作。在驱动信号与发射桥路之间用信号隔离电路连接，使得强电弱电信号隔离，提高系统的安全性。发射机的充电单元利用的是RC充电电路，实现对平顶维持电容及钳位电容的充电。电压监测单元利用VSM025A型霍尔电压传感器采集电容电压，不断的监测电容上的电压，通过控制充放电电路的工作，维持电容上电压值为设定值。为了增加系统的抗干扰性，设计了施密特触发电路，通过设置合理的门限宽度，使得功率开关管不会频繁的开关。当发射电流值下降到零时，能量转移单元采用升压斩波电路，将钳位电容中多余的能量转移到电源两端，提高系统功率的利用率。为了保证系统的工作正常，通过选择能量转移电路中电感的参数，使得电路工作在电流断续工作状态。驱动保护单元采用的是带有降频功能的驱动保护电路，通过控制栅极电压降低速率，避免器件的过流。同时，设定一定的封锁时间，减少故障发生时，保护电路启动次数。按照设计方案搭建实验电路，实验结果验证了利用恒压钳位的方法，改善梯型电流脉冲波形质量的正确性。实现了上升段波形与下降段波形的对称，有效的利用了系统的功率，维持了平顶段波形平稳，同时波形线性度高，有效提高了发射波形质量。同时，对发射机不完善之处提出改进建议。

关键词：恒压钳位电流分段控制电压监测能量转移发射机

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缸内直喷汽油机高压喷油器驱动电路的设计

电子设计工程 2011年第11期19卷 139-141,144页

作者：胡颖智滕勤刘井生合肥工业大学机械与汽车工程学院安徽合肥230009

为了实现缸内直喷汽油机(GDI)喷油量、喷油正时和喷油速率的精确控制,对喷油器驱动电路提出更高的要求。设计了一种GDI发动机喷油器驱动电路,该电路由BOOST升压、高端自举驱动和电流分段控制电路等模块组成,采用双电源供电,以硬件控制... 详细信息

为了实现缸内直喷汽油机(GDI)喷油量、喷油正时和喷油速率的精确控制,对喷油器驱动电路提出更高的要求。设计了一种GDI发动机喷油器驱动电路,该电路由BOOST升压、高端自举驱动和电流分段控制电路等模块组成,采用双电源供电,以硬件控制方式实现三段驱动反馈电流控制,节省了软件资源。实验表明,该电路可以有效减小喷油器的开启时间和关闭时间,满足喷油器对驱动性能的要求。

关键词：喷油器驱动电路 BOOST升压高端自举驱动电流分段控制