检索结果-南通市图书馆

基于准z源网络的永磁无刷直流电机换相转矩脉动抑制方法

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中国电机工程学报 2015年第4期35卷 971-978页

作者：夏鲲朱琳玲曾彦能徐鑫悦杨益华上海理工大学光电信息与计算机工程学院上海市杨浦区200093

针对方波驱动的无刷直流电机普遍存在的换相转矩脉动较大的问题,提出了一种基于准z源网络抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动的方法。在三相桥臂前级增加准z源网络,换相期间由准z源网络调整直流母线电压,使电机关断相电流下降速率与开通... 详细信息

针对方波驱动的无刷直流电机普遍存在的换相转矩脉动较大的问题,提出了一种基于准z源网络抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动的方法。在三相桥臂前级增加准z源网络,换相期间由准z源网络调整直流母线电压,使电机关断相电流下降速率与开通相电流上升速率相等,从而有效抑制换相转矩脉动。分析了换相转矩脉动产生的原因,详细介绍了通过增加前级功率变换电路抑制换相转矩脉动的电路拓扑与控制算法。仿真及实验结果表明,该方法能够有效抑制永磁无刷直流电机换相转矩脉动,如采用合适的电路参数,仿真模型中转矩脉动可减少到平均转矩的4.6%以下,实际设计的系统实验可将转矩脉动抑制在平均转矩的12%以下。

关键词：无刷直流电机转矩脉动准z源网络功率变换电路

交直流配电网系统中准z源网络的小信号模型分析与验证

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电机与控制应用 2022年第5期49卷 94-102页

作者：张金鹏张仁和何玉鹏朱林冯晓群国网宁夏电力有限公司宁夏银川750001

配电网中z源网络的引入可以灵活控制电压的输出,实现高效率的电能变换。为了详细分析准z源网络拓扑的模型特征,利用状态空间法和小信号建模方法提出、分析并验证了一种应用于配电网中准z源网络的小信号模型特征。首先,利用状态空间法推... 详细信息

配电网中z源网络的引入可以灵活控制电压的输出,实现高效率的电能变换。为了详细分析准z源网络拓扑的模型特征,利用状态空间法和小信号建模方法提出、分析并验证了一种应用于配电网中准z源网络的小信号模型特征。首先,利用状态空间法推导了准z源网络的数学模型;然后,利用小信号模型对准z源网络进行暂态分析,并得出电感电流和电容电压传递函数。另外,详细分析了两种传递函数的零、极点分布情况,并得出了系统稳定性变化的特征。最后,利用MATLAB/Simulink软件仿真的结果和物理样机试验验证了所提方法的有效性。

关键词：配电网准z源网络状态空间法小信号模型传递函数

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开关电感型准z型网络的光伏逆变系统研究

开关电感型准Z型网络的光伏逆变系统研究

作者：宋鹤西安工业大学

学位级别：硕士

能源危机和严峻的环境污染,已经逐渐的影响到国家的经济建设与发展,也给人们的生活水平和身体健康带来不可逆转的严重后果。因此,全球各国开始将新能源的开发和利用并入到国家发展战略计划之中。其中,最具有代表性的光伏发电产业正因具... 详细信息

能源危机和严峻的环境污染,已经逐渐的影响到国家的经济建设与发展,也给人们的生活水平和身体健康带来不可逆转的严重后果。因此,全球各国开始将新能源的开发和利用并入到国家发展战略计划之中。其中,最具有代表性的光伏发电产业正因具有经济清洁环保和可持续发展等巨大优势而被视为未来新能源产业的支柱,受到了高度的关注和聚焦。论文深入研究了光伏发电逆变系统的主拓扑结构、结构参数和硬件电路设计和逆变控制策略等方面。从开关电感结构升压机理进行研究与探讨,引出开关电感型准z源网络的逆变拓扑结构,并详细分析该拓扑直通和非直通两种模式下的工作原理,并推导出拓扑结构参数方程,仿真对比传统z源网络拓扑,说明该拓扑能提高升压能力和降低开关器件电压电流应力。结合性能指标要求,确定系统结构的参数值,设计系统硬件原理图。建立光伏阵列的等效电路模型,分析研究太阳光光照温度和光照强度对光伏阵列输出特性的影响,在允许负载能力的情况下光伏阵列输出电压在小范围内变化。分析对比几种典型的直流母线电压控制策略的优缺点,光伏阵列输出电压前馈的直流母线电压控制策略被提出,实现能够实时跟踪调整直流母线电压的能力,并减小了开关管的电压电流应力。设计并优化输出滤波电路,采取电感电流外环输出电压内环的双环闭环控制策略,并通过配置状态空间方程的极点来设计控制器。利用MATLAB/Simulink软件建立光伏发电逆变控制系统的仿真模型,并分析仿真结果,设计系统的软件总体架构,根据系统所要实现的功能设计主程序和子程序流程图,并编写相应的程序代码,搭建相应的硬件平台进行系统软硬件的联调测试,仿真结果和实验验证表明了开关电感型准z源网络逆变拓扑的适用性和所设计的逆变控制策略的正确性,能够保证系统稳定可靠的运行和逆变输出的电能质量和品质。

关键词：光伏发电开关电感准z源网络 SPWM控制策略直流母线电压控制

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一种动态抑制无刷直流电机换相转矩脉动方法

系统仿真学报 2018年第2期30卷 543-550页

作者：夏鲲谭媛董斌卢晶上海理工大学电气工程系上海200093

提出了一种基于准z源网络的动态抑制换相转矩脉动的方法,可以在无刷直流电机(BLDCM)转速调整过程中动态抑制转矩脉动。考虑电机绕组相电阻,建立了系统的数学模型,通过前置的准z源网络,当电机转速及负载发生改变时,实时在线计算并调节换... 详细信息

提出了一种基于准z源网络的动态抑制换相转矩脉动的方法,可以在无刷直流电机(BLDCM)转速调整过程中动态抑制转矩脉动。考虑电机绕组相电阻,建立了系统的数学模型,通过前置的准z源网络,当电机转速及负载发生改变时,实时在线计算并调节换相电压Uup和换相时间tup以达到动态抑制转矩脉动的效果。在MATLAB/Simulink环境下完成了基于准z源网络的动态抑制无刷直流电机换相转矩脉动仿真模型,通过实验平台验证了该方法的可行性。

关键词：无刷直流电机换相转矩脉动准z源网络动态抑制

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一种准z源升压型DC-DC变换器

工矿自动化 2017年第4期43卷 68-71页

作者：房绪鹏马伯龙董召龙郭久红高冠中山东科技大学电气与自动化工程学院山东青岛266590

针对传统升压变换器存在升压能力有限、电容电压应力大等问题,提出了一种采用2个准z源网络级联的升压型DC-DC变换器,分析了该变换器的工作原理,推导了该变换器升压比、电容电压应力的表达式。与传统z源升压变换器相比,该变换器可在占空... 详细信息

针对传统升压变换器存在升压能力有限、电容电压应力大等问题,提出了一种采用2个准z源网络级联的升压型DC-DC变换器,分析了该变换器的工作原理,推导了该变换器升压比、电容电压应力的表达式。与传统z源升压变换器相比,该变换器可在占空比小的情况下实现更大的升压比,且在升压比相同的情况下具有更小的电容电压应力。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词： DC-DC变换器升压变换器准z源网络级联升压比电容电压应力

基于无位置传感器的无刷直流电机转矩控制方法研究

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基于无位置传感器的无刷直流电机转矩控制方法研究

作者：杨智程哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

无刷直流电机的性能十分优异,在工业电气自动化领域的应用尤为突出。针对当前无刷直流电机领域的问题症结所在,本文在无位置传感器方向的研究和对电机转矩控制的分析做了详细的说明。首先,针对该电机控制系统,我们研究了它的基本组成、... 详细信息

无刷直流电机的性能十分优异,在工业电气自动化领域的应用尤为突出。针对当前无刷直流电机领域的问题症结所在,本文在无位置传感器方向的研究和对电机转矩控制的分析做了详细的说明。首先,针对该电机控制系统,我们研究了它的基本组成、内部模型、算法实现以及当前该发展的焦点所在,明确了无位置传感器状态下电机平稳控制和转矩控制重要性。其次,针对有位置传感器的精度不够、换相错误时有发生、环境影响较大的问题,分析得到了无位置传感器控制模态下的无刷直流电机具有换相更可靠、降低外界干扰等优势。因此,本文在无位置传感器控制技术中做了相应的改进,并通过使用功能齐备的仿真实验平台对上述的方法进行了严格的验证。然后,针对该电机转矩脉动较大的先天缺陷,本文设计了一个改进型直接转矩无刷直流电机控制系统,改进目的是在具有理想的梯形波反电势无刷直流电机中能够平稳的产生相对连续、稳定的转矩。无刷直流电机工作时换相电流会有一定程度的浮动,转矩脉动会加大。为了要减小在每一个换相节点产生的大的转矩波动,本系统在逆变电路模块之前中增加准z源网络。电路进行补偿之后,直流无刷电机的开关相电流的升降速率达到平衡。最后,针对开环系统运行的不稳定性,本文设计了转速闭环和转矩闭环。利用观测出的反电动势生成位置信号的频率信息转换为速度信息,转速闭环控制器输出信号后,作为转矩滞环控制的输入信号。转矩矢量选择模块,作为直接转矩控制的基础,根据换相前后的无刷直流电机当前转矩矢量的判断,通过改变转矩矢量推动直接转矩控制的正常进行。在本课题实验中,电机的调速、换相、转矩和电流信号都十分稳定,与预想目标相契合。

关键词：无刷直流电机无位置传感器控制准z源网络直接转矩

基于准z源直流变换器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制控制策略研究

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基于准Z源直流变换器的无刷直流电机换相转矩脉动抑制控制策略研究

作者：杨益华上海理工大学

学位级别：硕士

无刷直流电机因为其控制简单、可靠性高、惯量小、动态响应快、输出转矩大，所以应用日益广泛。评价无刷直流电机一个重要性能指标就是转矩脉动，特别对于高精度伺服系统。转矩脉动产生原因主要有齿槽转矩、反电动势非理想梯形和换相转... 详细信息

无刷直流电机因为其控制简单、可靠性高、惯量小、动态响应快、输出转矩大，所以应用日益广泛。评价无刷直流电机一个重要性能指标就是转矩脉动，特别对于高精度伺服系统。转矩脉动产生原因主要有齿槽转矩、反电动势非理想梯形和换相转矩影响。对于一台设计制作精良的无刷直流电机，换相转矩是转矩脉动的主要组成部分，有时换相转矩脉动会占到平均转矩的50%。因此，本文针对换相转矩脉动提出了一种新的控制电路拓扑，使用准z源直流变换器，在换相时调整逆变器母线电压来抑制转矩脉动，通过开关选择电路决定电源电压或者准z源直流变换器输出电压作为电机逆变器直流母线的输入电压。本文首先简要分析了换相转矩脉动产生的原因，提出通过增加前级直流变换器抑制换相转矩脉动的新方法。介绍了z源逆变器和四种准z源逆变器的优缺点，推导准z源网络工作原理及其参数计算，提出使用电流连续的电压源准z源网络作为前级直流变换器。在MATLAB/Simulink环境下构建了无刷直流电机换相转矩脉动抑制仿真模型，对提出的电路拓扑进行了仿真和分析。仿真实验表明，该电路转矩脉动抑制效果较为显著，转矩脉动可减少到平均转矩的2%以下，并且能适当提高电机平均输出转矩。完成了基于准z源网络的电机控制器样机，详细说明了电机控制器各个硬件模块包括电路设计和参数计算。结合硬件说明控制器MCU程序运行过程。最后通过实验对比不采取抑制策略的相电流波形，验证了本文提出的新电路拓扑抑制换相转矩脉动效果明显。

关键词：无刷直流电机准z源网络转矩脉动

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无刷直流电机转矩脉动抑制方法研究

无刷直流电机转矩脉动抑制方法研究

作者：王世铎兰州交通大学

学位级别：硕士

随着自动化领域的快速发展,机电设备对无刷直流电机的控制精度要求不断提高。转矩脉动抑制一直是电机领域从业人员和相关科研工作者所关注的重要方向,无刷直流电机在本体设计以及换相过程中都会产生转矩脉动,对工业生产效率和运行安全... 详细信息

随着自动化领域的快速发展,机电设备对无刷直流电机的控制精度要求不断提高。转矩脉动抑制一直是电机领域从业人员和相关科研工作者所关注的重要方向,无刷直流电机在本体设计以及换相过程中都会产生转矩脉动,对工业生产效率和运行安全存在一定的影响。现有的无刷直流电机控制系统大多都存在转矩脉动问题,因此,研究可以实现对无刷直流电机转矩脉动进行抑制的技术,是保障无刷直流电机运行稳定的现实需求。目前,对控制方法的创新逐渐成为了主流研究方向。本文主要研究了准z源网络在无刷直流电机转矩脉动抑制中的应用,并根据本课题所研究对象的特点进行了针对性的改进以满足具体要求,主要研究内容如下:(1)对无刷直流电机的运行原理进行分析,并建立了电机的数学模型,同时对其机械特性与运行特性进行分析。为了研究换相过程中电阻对转矩脉动抑制的影响,从考虑电阻和忽略电阻两个方面进行研究,忽略电阻时研究了ab相换至ac相过程中的三种转矩脉动情况,得出直流母线电压与反电势之间存在四倍的关系。以理论分析为基础建立了无刷直流电机的仿真系统模型,通过仿真发现转矩脉动会随着负载的增大而减小,且与相电流脉动之间存在联系。(2)为了解决传统准z源网络在抑制转矩脉动方面效果不理想的问题,提出了一种新的转矩脉动抑制方法,并对其直通状态与非直通状态进行分析。该方法可以通过新的升压因子得到更高的直流母线电压,且从开始升压到直流母线电压稳定的时间更短。核心思路是通过合理控制换相时间和两个开关管的关断使直流母线电压在数值上等于反电势的四倍。最后,通过建立仿真模型来进一步验证该网络的转矩脉动抑制效果,与传统的准z源网络和开关电感型准z源网络相比,该方法的转矩脉动抑制效果更好;(3)为了解决传统PI控制方法在转矩脉动抑制中存在控制精度低的问题,提出了基于深度强化学习的无刷直流电机转矩脉动抑制方法。该方法通过训练智能体来实现转速和转矩的精确跟踪。在诸多强化学习算法中,本文根据算法特点选择了PPO2算法,并将其应用于无刷直流电机转矩脉动抑制系统。为了提高直流母线电压,在逆变器前加入了新型准z源网络拓扑结构。在此基础上,将传统PI控制器替换为深度强化学习PPO2算法自适应控制器,并搭建了PPO2自适应控制器网络,进行了程序设计。最后对智能体进行训练,将训练结束后的智能体代入仿真模型加以验证,证明了PPO2算法对于无刷直流电机转矩脉动抑制具有一定的作用。综上所述,本文提出了基于改进的准z源网络和基于深度强化学习的无刷直流电机转矩脉动抑制方法,通过理论分析与仿真相结合,验证了所提出方法的可行性。该研究对保障无刷直流电机的稳定运行和提高生产效率具有重要意义。

关键词：无刷直流电机转矩脉动准z源网络深度强化学习 PPO2算法

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无刷直流电机驱动系统故障诊断与容错控制

无刷直流电机驱动系统故障诊断与容错控制

作者：姬淼鑫郑州大学

学位级别：硕士

钻井工艺对石油工业的发展起着关键作用。传统的螺杆钻具和地面驱动的电动钻具存在工作效率低,能耗大等缺陷。本文研制一种全新的完全不同于现在钻井技术的特殊钻井工艺,即遁甲钻井技术。遁甲钻井设备中所有环节一旦启动工作就不能更换... 详细信息

钻井工艺对石油工业的发展起着关键作用。传统的螺杆钻具和地面驱动的电动钻具存在工作效率低,能耗大等缺陷。本文研制一种全新的完全不同于现在钻井技术的特殊钻井工艺,即遁甲钻井技术。遁甲钻井设备中所有环节一旦启动工作就不能更换,故对可靠性要求极高。电机作为遁甲技术中的钻井执行机构,其性能和可靠性直接决定能否钻到指定位置。采用高效的变频驱动+高效的无刷直流电机是执行机构的最佳选择。逆变器中的功率半导体元器件及其控制电路是最易发生故障的薄弱环节。所以对遁甲电机中的逆变器故障诊断和容错后的工作性能研究很有必要。本文以遁甲钻井电机为对象,建立无刷直流电机的数学模型。针对无刷直流电机最易发生故障的逆变器环节,分析各种故障类型以及各故障状态下工作特性的变化,建立故障诊断表,并结合实际工程中的条件,对故障诊断表实现优化。在诊断出驱动系统发生故障后,对故障位置实现隔离并进行容错运行是关键环节。通过对故障相诊断后的容错研究,提出传统容错状态存在转矩脉动大的不足,并建立了基于准z源网络三相四开关逆变器的容错拓扑结构。该拓扑根据换相时刻转子位置信息,通过开关选择电路决定电源电压或者准z源网络输出电压作为电机逆变器直流母线的输入电压,使准z源直流变换器调整容错逆变器换相时刻的直流母线电压。从而有效抑制转矩脉动,并减小了电机的振动和噪声。最后文章运用matlab/simulink软件搭建无刷直流电机驱动系统故障状态和容错状态的仿真模型,并以TMS320F28335为主控芯片搭建了遁甲钻井电机驱动系统的实验平台,编写了遁甲钻井电机运行时的软件程序,对遁甲电机驱动系统的故障诊断和容错控制进行了仿真研究和实验验证。通过仿真与实验结果中相关参数波形的分析,验证了在容错状态下,准z源网络三相四开关容错逆变器在抑制转矩脉动上的可行性和有效性。

关键词：无刷直流电机故障诊断准z源网络三相四开关容错拓扑转矩脉动