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基于免疫算法的逆变器无死区控制优化

电工技术学报 2013年第9期28卷 247-254页

作者：袁佳歆费雯丽魏亮亮潘建兵陈柏超田翠华武汉大学电气工程学院武汉430072

在电压源逆变器控制中为避免同一相桥臂上下两个功率器件发生直通,通常需要设置死区,但这易导致逆变器的输出电压和电流发生畸变。本文在分析各种减少或消除死区影响方法的基础上,针对单相全桥逆变器提出一种新的三电平死区控制策略。... 详细信息

在电压源逆变器控制中为避免同一相桥臂上下两个功率器件发生直通,通常需要设置死区,但这易导致逆变器的输出电压和电流发生畸变。本文在分析各种减少或消除死区影响方法的基础上,针对单相全桥逆变器提出一种新的三电平死区控制策略。在不需要精确的电流极性检测条件下,该方法可以实现在电流零点附近以及各区域之间无缝过渡的无死区控制。并借助于免疫算法对满足死区消除方法的脉宽调制(PWM)控制序列进行优化,提高逆变器输出波形质量。本文对新控制策略进行仿真研究和搭建了基于数字信号处理器(DSP)控制器的试验平台进行小容量模拟实验。实验和仿真结果证明该算法所产生的无死区最优PWM控制序列与常规控制策略相比不仅能有效地消除死区影响,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率(THD)。

关键词：免疫算法无死区最优PWM控制总谐波畸变率

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原边双绕组耦合的高效无死区直流变压器

中国电机工程学报 2017年第15期37卷 4503-4513页

作者：郑昕昕刘新天何耀潘轶山曾国建合肥工业大学新能源汽车工程研究院安徽省合肥市230009

该文提出一种适用于电动汽车无线充电系统的新型原边双绕组耦合直流变压器(DC transformer,DCT),在不增加额外电感的前提下,从拓扑上消除了桥臂直通问题,无需加入死区,提高了直流电压利用率。此外,功率管能够实现零电流开通,并通过变压... 详细信息

该文提出一种适用于电动汽车无线充电系统的新型原边双绕组耦合直流变压器(DC transformer,DCT),在不增加额外电感的前提下,从拓扑上消除了桥臂直通问题,无需加入死区,提高了直流电压利用率。此外,功率管能够实现零电流开通,并通过变压器并联效应减小漏感的影响,提高变压器传输效率。文中给出能够实现自动功率匹配的三级式无线充电系统结构,讨论DCT在系统中的作用与优势,详细分析所提出的DCT拓扑与工作原理,提出多线圈耦合电路的等效方法,最后通过与全桥DCT的仿真和实验结果对比,验证理论分析的正确性和所提出DCT的先进性。

关键词：直流变压器无线充电多线圈耦合无死区零电流开通

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基于TDC的无死区频率测量技术研究

电子与信息学报 2021年第9期43卷 2518-2525页

作者：刘涛陈国超陈法喜赵侃董瑞芳张首刚中国科学院国家授时中心西安710600 中国科学院时间频率基准重点实验室西安710600 西安电子科技大学西安710071 中国科学院大学北京100049

在精密时频测控领域中,高分辨率、无死区的时间间隔和频率测量非常关键,而时间数字转换器(Time to Digital Converter,TDC)是时间频率测量的常用手段。该文研制了基于ACAM公司生产的时间数字转换芯片TDC-GP21和Altera公司FPGA芯片EP4CE6... 详细信息

在精密时频测控领域中,高分辨率、无死区的时间间隔和频率测量非常关键,而时间数字转换器(Time to Digital Converter,TDC)是时间频率测量的常用手段。该文研制了基于ACAM公司生产的时间数字转换芯片TDC-GP21和Altera公司FPGA芯片EP4CE6E22C8N的时间频率测量设备,实现了高分辨率的时间间隔测量,测量分辨率达到13ps。同时采用时间间隔测量模块两两组合的方式实现了无死区频率测量,创新性地采用每组3个TDC芯片,共4组搭建了时间频率测量系统,并对组内3个TDC芯片测量结果采用平均值滤波法,使频率测量稳定度达到1.1 ×10^(-11)@1 s,5.6 × 10^(-15)@10000 s,与商用K+K FXE频率计数器指标相当。本设备具有体积小、无需校准、成本低等优点,能够广泛应用到高精度时间间隔和精密频率测量领域中。

关键词：频率测量时间间隔测量时间数字转换器(TDC) 高精度无死区

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TNPC型逆变器无死区载波层叠PWM控制

系统仿真学报 2016年第7期28卷 1628-1636页

作者：李文娟冯杰王超哈尔滨理工大学电气与电子工程学院黑龙江哈尔滨150080

载波层叠PWM(Carrier Disposition Pulse Width Modulation)调制法在实际应用中加入死区后会引起电流波形畸变及电压利用率降低等问题,以TNPC(T-type Neutral Point Clamped)型三相三电平逆变器拓扑结构作为研究对象,提出一种应用于三... 详细信息

载波层叠PWM(Carrier Disposition Pulse Width Modulation)调制法在实际应用中加入死区后会引起电流波形畸变及电压利用率降低等问题,以TNPC(T-type Neutral Point Clamped)型三相三电平逆变器拓扑结构作为研究对象,提出一种应用于三电平逆变器的无死区载波层叠PWM调制法。该调制法采用三重载波生成三路PWM调制信号,通过分析不同工作状态时死区引起的效应,推导出功率开关管的导通和关断规律。在MATLAB/Simulink环境下进行仿真,结果表明该方法可降低电流中的谐波含量、提高电流的基波幅值和电压利用率,实现TNPC型三电平逆变器无死区控制。

关键词： TNPC型逆变器三电平载波层叠PWM 无死区

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三相逆变器无死区最优矢量控制研究

电力系统保护与控制 2014年第24期42卷 18-24页

作者：袁佳歆薛钢赵震周俊卫余长厅费雯丽武汉大学电气工程学院湖北武汉430072

目前死区时间补偿、减少死区时间和无死区控制是关于三相逆变器中死区影响的主要研究方向。在分析了多种死区控制策略局限性的基础上,提出了一种新型基于免疫算法的逆变器无死区优化算法。该方法的创新之处是采用的SVPWM划分扇区和优化... 详细信息

目前死区时间补偿、减少死区时间和无死区控制是关于三相逆变器中死区影响的主要研究方向。在分析了多种死区控制策略局限性的基础上,提出了一种新型基于免疫算法的逆变器无死区优化算法。该方法的创新之处是采用的SVPWM划分扇区和优化无死区控制方案,不需要精确的电流极性检测装置。对新控制策略进行大量仿真研究,仿真结果证明该算法所产生最优SVPWM控制序列与常规控制策略相比不仅无需设置死区时间,还能明显减小逆变器输出波形的总谐波畸变率和提高输出电压基波幅值。

关键词：免疫算法无死区 SVPWM 谐波畸变率三相逆变器

矿井提升机交流拖动系统无环流、无死区控制策略仿真研究

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煤矿机械 2011年第11期32卷 92-93页

作者：朱瑞卿李勇河南理工大学后勤集团公司河南焦作454010 信阳供电公司调度通信中心河南信阳464000

为满足交交变频矿井提升系统负载条件下自然无环流、无死区的设计,对传统的交-交变频触发策略和控制方式进行了大量分析研究,在此基础上提出了系统负载条件下自然无环流、无死区控制策略—"大波头"法。该控制方式能保证交交变频矿井提... 详细信息

为满足交交变频矿井提升系统负载条件下自然无环流、无死区的设计,对传统的交-交变频触发策略和控制方式进行了大量分析研究,在此基础上提出了系统负载条件下自然无环流、无死区控制策略—"大波头"法。该控制方式能保证交交变频矿井提升系统在负载条件下不产生环流,同时无死区,具有较大的实际应用价值。

关键词：矿井提升自然无环流无死区大波头

二极管钳位三电平逆变器混合无死区空间矢量脉宽调制策略研究

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二极管钳位三电平逆变器混合无死区空间矢量脉宽调制策略研究

作者：潘建廷华中科技大学

学位级别：硕士

二极管钳位三电平逆变器是多电平逆变器的基础拓扑,具有电压等级高、容量大、输出波形质量好的特点,在光伏和风力发电、电动汽车等领域有广泛前景。但是,三电平逆变器输出波形质量也受到死区的插入的影响:由于电力电子开关管的开通关断... 详细信息

二极管钳位三电平逆变器是多电平逆变器的基础拓扑,具有电压等级高、容量大、输出波形质量好的特点,在光伏和风力发电、电动汽车等领域有广泛前景。但是,三电平逆变器输出波形质量也受到死区的插入的影响:由于电力电子开关管的开通关断过程并非瞬时完成,为避免桥臂直通损坏电路,需要在开关序列中插入死区。死区时的电路输出与期望的输出存在差距,死区的插入会提高输出波形的总谐波失真、降低直流电压利用率。本文的研究主要关注用于二极管钳位三电平逆变器的无死区的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM,Space Vector Pulse Width Modulation)技术,利用负载侧电压与电流相位间的关系,提出了一种无死区SVPWM调制策略。本文对三电平逆变器的主要拓扑进行了介绍,并分析了主流的死区补偿和消除策略。逆变器死区补偿策略主要有基于脉冲误差伏秒平衡补偿的方法、基于模型观测的方法和基于电流谐波监测的方法。死区消除策略主要是根据桥臂输出电流极性调整开关控制信号来实现。在此基础上,本文研究了二极管钳位逆变器的工作原理,分析了输出电平切换时的中间状态和死区对输出波形的影响,为无死区策略的研究奠定了基础。在分析了传统三电平SVPWM的实现过程后,本文提出了混合无死区SVPWM策略,包括三矢量无死区SVPWM和混合矢量无死区SVPWM。从理论上分析了混合无死区SVPWM策略的可行性。在理论分析的基础上,基于Matlab/Simulink搭建了二极管钳位逆变器仿真模型,将混合无死区SVPWM策略的仿真结果与传统三电平SVPWM结果进行对比,验证了混合无死区SVPWM策略的可行性。最后基于型号为TMS320F28335的数字信号处理器搭建实验电路,生成了控制代码,通过实际电路实验验证了所提出控制策略的可行性。

关键词：二极管钳位三电平逆变器无死区空间矢量脉冲宽度调制功率因数角

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基于多周期同步的无死区频率测量方法研究

基于多周期同步的无死区频率测量方法研究

作者：张文浩西安电子科技大学

学位级别：硕士

时间是国际单位制中七个基本物理量之一,具有最高测量精度,其它物理量的测量均可溯源于时间。频率与时间本质上是同一量,因此时频技术在计量测试领域具有极其举足轻重的地位。由于传统测量方法存在测量死区以及信号处理速度较慢的问题,... 详细信息

时间是国际单位制中七个基本物理量之一,具有最高测量精度,其它物理量的测量均可溯源于时间。频率与时间本质上是同一量,因此时频技术在计量测试领域具有极其举足轻重的地位。由于传统测量方法存在测量死区以及信号处理速度较慢的问题,导致在无线电对抗战中,不能对敌方电台的跳变频率实现高精度的识别;在研究多普勒频率变化时,不能对频率实现连续观测;在平常使用示波器的时候,也会丢失关键地偶发信号;因此研究无死区的频率测量方法具有很广泛的应用价值。本文从相位比对法、模拟内插法以及双混时差法等传统频率测量方法着手,详细分析比较了几种方法的基本原理架构以及各自优势和不足,提出了一种基于多周期同步无死区的频率测量方法,通过精确检测被测信号与参考信号的最小公倍数周期信号的边沿作为实际测频时的闸门信号前后沿,从而实现被测信号、参考信号和闸门信号的同步,不仅在传统的多周期同步测量方法上消除了计数过程中存在的±1误差,实现了对被测信号两个采样周期之间相位信息的无死区采样,并且在较宽的频率范围内实现相同分辨率的测量。基于多周期同步的无死区频率测量系统的硬件电路,根据功能将其分为五个子模块,其中包括信号变换模块、DDS模块、脉冲提取模块、信号同步模块和电源模块。信号处理过程中利用ECL电平处理速度快,逻辑电平摆幅小的特点,降低信号处理的响应时间,增强抗干扰能力。电源模块是自主设计的线性电源,具有线性电源输出电压波动小、瞬态响应快以及稳定性好的特点,减少了电源模块的电磁干扰。本系统的软件部分主要完成对被测信号的初步测量算法,并控制DDS模块产生参考信号;在与FPGA进行通信过程中,配合脉冲提取模块和信号同步模块,完成从FPGA提取被测信号和参考信号的计数值实现对被测信号的高精度测量,该设计理念充分发挥了MCU开发流程简单与FPGA高并发低延时的优点,保证了系统的可靠性和数据的完整性。最后对整体方案进行多次实验测试,完成系统的自校实验和互比实验,并对导致系统产生误差的主要因素进行全面分析研究,提出对应的优化措施。经过实验验证,该测量方案的测量秒级稳定度能够达到10/s量级,并且该测量方法具有系统稳定、结构简单和背景噪声低等特点,实现了对被测信号的无死区测量,对时频测量领域利用多周期同步测量具有一定的参考意义。后期,计划对PCB的布局进行更加完善的设计,对易受干扰的元器件进行隔离和屏蔽处理,进一步增强系统的抗干扰能力,并考虑增添精密控温模块,改善系统整体的温度特性,从而更好的提升系统测量精度。

关键词：无死区多周期同步测频法 ECL DDS

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无线供电装置无死区异物检测系统设计

无线供电装置无死区异物检测系统设计

作者：白鹏飞重庆大学

学位级别：硕士

磁耦合式无线电能传输技术由于在工作状态时会在发射线圈与接收线圈之间形成一个高频的强磁场环境。金属在此环境中由于本身的涡流效应会产生热量,而小尺寸金属异物通常容易遭到忽略,但是也会对整个无线电能传输系统产生安全隐患。同时... 详细信息

磁耦合式无线电能传输技术由于在工作状态时会在发射线圈与接收线圈之间形成一个高频的强磁场环境。金属在此环境中由于本身的涡流效应会产生热量,而小尺寸金属异物通常容易遭到忽略,但是也会对整个无线电能传输系统产生安全隐患。同时,关于磁耦合式无线充电的各个应用场景在不同的标准里都不断的推出了电磁环境限制和测试要求,这也说明了电磁环境对生物体健康可能会产生影响。因此需要对磁耦合式无线电能传输系统进行无死区的异物检测,保证系统的安全运行,同时减少对生物体的影响。本文以异物检测的死区问题为研究对象,提出了一种基于检测线圈阵列化阻抗特征的无死区异物检测判别方案。该方案对常规形状的线圈在空间中的磁场公式做了相应分析;对线圈激励信号的频率以及配谐电路参数做了仿真分析;对单层线圈进行了线圈分区,且对线圈各区的参数进行仿真分析,从而减小了检测死区;在单层线圈基础上,提出了用于磁耦合式无线电能传输异物判别系统的多层检测线圈,且对各个区的参数进行仿真并选取较优值,从而大大提升了检测灵敏度并降低了检测死区;在单个线圈设计基础上,对线圈的阵列化做了激励和检测的分析。并给出了无线供电装置无死区异物判别系统的解决方案。针对多个线圈同时存在异物的情况,设计了相应的软件运行流程,并搭建了系统硬件实验平台,在强磁场环境下对异物检测的可靠性进行了验证。实验结果表明,在多层线圈分区后对各区参数进行仿真下的线圈参数选择,在有无强磁场环境时,设计的系统都能够做到对回形针大小的金属异物进行无死区的检测,满足设计目标。而本文设计的系统包括检测线圈都针对的是所有的磁耦合式无线电能传输系统,检测线圈的参数设计思路不变,参数和数量的选取可以根据检测区域做出相应的调整。

关键词：无线电能传输异物检测阻抗特性双层线圈无死区