原创《线电压调制PWM逆变器相电流重构策略》：本文关于相电流论文范文,可以做为相关论文参考文献,与写作提纲思路参考。
摘 要关键词：PWM逆变器；相电流传感器；容错控制；线电压调制
DOI：10.15938/j.emc.2018.02.002
中图分类号文献标志码：A文章编号：1007-449X（2018）02-0009-08
CHENG Ming,JIANG Yunlei,WANG Wei,WANG Qingsong
（School of Electrical Engineering, Southeast University, Nanjing 210096, China）
Abstract：To ensure that pulse width modulation （PWM） inverter driving system can operate reliably once faults of phase current sensors occur, a phase current faulttolerant method based on line voltage modulation is proposed. Considering the principles of line voltages modulation, duty cycles of three bridges was calculated firstly.Then, duty cycles were rearranged in order to meet the sampling requirements by applying modification to the calculation results.Finally, compensation duty cycles were obtained for the purpose of balancing the changes added. Besides, causes of reconstructed current errors were analyzed in detail and a modified πtype snubber circuit was given, which aims to eliminate current errors from the resonant process between DClink and cushion capacitance while performance of snubber circuit was kept to a large extent. The effectiveness and reliability of the proposed faulttolerant method are verified by both simulated and experimental results.
Keywords： pulse width malulation inverter； phase current sensor；faulttolerant control；line voltage modulation
0引言
电机驱动系统的容错运行能力一直是国内外诸多学者关注的重点[1-2].当前对电机容错运行的研究主要集中于电机驱动系统中单相或多相发生开路、短路故障时的容错运行能力[3-5],而作为整个电机驱动系统重要部件的相电流传感器,其故障运行策略则相对较少被提及.
通常来说,为了获得安全、稳定的电机控制性能,三相电压源型PWM逆变器需要加装2个交流电流传感器进行电流闭环控制,1个直流电流传感器进行过载监测和短路保护.一旦交流电流传感器发生故障,PWM逆变器将无法正常运行.为了提高驱动系统的可靠性,有必要对电流传感器进行容错控制,使得故障发生后依然能夠依靠残留的电流传感器重构出三相电流.
目前,电压源型PWM逆变器电机驱动系统的相电流重构策略有基于电流滞环[6]、状态观测器[7]和矢量重构[8-11]等多种方法.前两种方法均不同程度存在响应滞后,参数设计复杂等问题.而对于基于矢量重构的PWM逆变器相电流重构,当施加有效电压矢量时,直流母线电流将能准确的映射某相相电流信息.通常情况下,经典的七段式空间矢量调制方法在一个周期内产生两个不同的有效电压矢量,这就意味着在一个开关周期内可以采集得到两相电流信息,另一相则通过三相电流之和为零计算出.但是,由于传感器A/D转换,直流母线电流建立都需要一定的时间[12],故矢量重构的方法会存在一定的采样盲区.
对采样盲区进行缩减的方式主要有两种.其一是减小A/D采样时间、死区时间或母线电流建立时间等.在电机驱动系统中,缩短A/D采样时间和死区时间对传感器和驱动电路的性能均提出了更高的要求.从不增加电机驱动系统成本的角度考虑,对影响母线电流建立时间的因素进行分析并加以处理具有重要的理论和工程意义.其二是通过矢量重构对采样盲区进行特殊处理,使得有效矢量的作用时间满足相电流重构的需求.显而易见,矢量重构方法的缺点在于计算相对复杂,不利于数字实现.
基于上述原因,本文提出了一种基于线电压调制策略的简化相电流重构方法并分析改进了直流母线缓冲电路.在保证和矢量重构方法相同的空间矢量利用面积的前提下,所提方法可以实现相电流传感器故障情况下的可靠容错运行.此外,相比于传统的PWM逆变器缓冲电路,所提出的π型缓冲电路具有缩短直流母线电流建立时间,提高母线电流采样质量的作用.本文基于一台5.5 kW三相永磁同步电机,通过仿真和实验验证了所提缓冲电路和控制策略的有效性.
1PWM逆变器相电流重构系统
图1所示为一台三相电压源型PWM逆变器,该系统的基本工作原理如下：定义三相上桥臂的开关管状态分别为Sa、Sb、Sc,定义导通时为状态“1”,关断为状态“0”.三相电压源型PWM逆变器理论上可以提供8种不同的开关状态.直流母线电流和电机相电流的关系可以由PWM逆变器的开关状态决定.当开关状态（111）和（000）作用时,电机三相绕组形成环路,逆变器不向电机绕组提供有效相电流,母线电流不能反映交流测电流的任何信息.图1所示开关状态为（100）时的电流流通路径.此时直流侧电流idc和A相电流ia相同,通过采样得到的母线电流可以直接反映a相电流.相似的,在其余5种开关状态中,都可以得到一相电流信息.这6种能从母线电流提取出相电流信息的开关状态被称为有效开关状态.
相电流论文参考资料：
结论：线电压调制PWM逆变器相电流重构策略为适合不知如何写相电流方面的相关专业大学硕士和本科毕业论文以及关于相电流表示论文开题报告范文和相关职称论文写作参考文献资料下载。
