无刷直流电机由级联多层互连

文摘

多电平逆变器电力行业引起了极大的兴趣。很容易产生一个大功率的,高压变频器的多级结构因为电压应力控制的设备。多电平逆变器的独特结构使他们达到高电压和低次谐波。级联多电平逆变器获得了更大的兴趣,因为它优于其他多层互连配置像diode-clamped飞电容逆变器。无刷直流电机有永磁体转子装配产生稳定的磁场,感应电动机由于它有更多的优势。因为这些优势刷电机中使用广泛。,from very small motors used in hard disk drives to large motors used in electric vehicles. In this paper BLDC motor which is used in electric vehicles which requires high power is fed by cascaded multilevel inverter and results are evaluated.

关键字

多级逆变器,永久磁铁,diode-clamped飞行电容器,级联,无刷直流电机

介绍

传统的直流电机有吸引力的属性,如效率高和线性高频矩特征。直流电机的控制也很简单,不需要复杂的硬件。然而,直流电机的主要缺点是需要定期保养。最终的刷机械换向器磨损,需要更换。机械换向器火花等不良影响,噪声和碳粒子来自刷子。无刷直流电机在许多情况下可以取代传统的直流电机。尽管这个名字,刷电机实际上是一种永磁同步电机。他们是由直流电压驱动的,但当前的变换是通过固态开关。机械换向器由电子换向取代。换向瞬间是由转子位置和转子的位置检测通过位置传感器或无传感器技术。 BLDC motor have many advantages over conventional dc motors:

一个¯‚·长使用寿命

一个¯‚·高动态响应

一个¯‚·效率高

一个¯‚·更好的速度和转矩特性

一个¯‚·无声的操作

一个¯‚·速度更高的操作

一个¯‚·更高的速度范围

一个¯‚·高力矩重量比率

永磁同步电动机的分类的基础上他们的感应电动势的波形,即。、正弦和梯形。正弦类型被称为永磁同步电动机和梯形类型被称为点直流无刷电机。高功率评级为两级逆变器是不可能的(即它给+直流、直流),半导体设备必须连接在系列获得所需的高压操作,这可以通过总结几个二级转换器的输出变压器和电感器,或直接串联,或者通过一些拓扑如二极管夹逆变器和飞电容逆变器通常称为多级电压源逆变器。多级转换器的一般结构,通常的倍数六开关三相逆变器中发现,是合成一个正弦电压从几个层次的电压,通常来自电容器电压源。随着层数的增加,合成的输出波形,楼梯像波方法所需的波形,降低谐波失真。在本文中,我们选择在级联h桥逆变器由于其优点:

1。它使用更少的组件比其他类型。

2。它有一个简单的控制,因为转换器呈现相同的结构。

3所示。软交换技术可以用来降低切换损失和设备压力。

无刷直流电机模型

的造型进行基于假设)由于定子转子感应电流的谐波是被忽视的。

b)铁和杂散损失也被忽视。

定子电压方程的电常数

Rs -转子电阻在哪里

洛杉矶,磅,Lc -自我每相绕组的电感

Lm -互感

ias,肠易激综合症,ics——在定子绕组电流

东亚峰会,ebs, ecs -感应电动势的。

给出了电磁诱导动势

f(Θ)表明,感应电动势取决于转子位置

电磁转矩是由

在wm -转子速度机械rad / s, B -摩擦系数,J -电机轴的惯性

模拟级联h桥多层互连

通过使用MATLAB模拟多层互连进行。级联多层互连由串联H桥、H - H桥由系列桥梁,每个桥由四个开关,如图1所示

生成的输出每个h桥是三个不同水平的我。e + Vdc, 0,直流对交流输出端通过连接直流源的不同组合的四个开关,S1, S2、S3、S4。打开S1, S4 +直流。打开S2、S3收益率vdc。关闭所有开关给0 v。以同样的方式输出每一层。单桥的开关序列如下,上层的触发脉冲开关S1, S3相位延迟1800。较低的开关是赞美点火脉冲通过非门。连接的桥梁也是好任何没有在单相或三相。三相级联多层互连是模拟。 For N-level output no of bridges required per phase is given by N=2n+1.

控制进行角度在不同逆变器水平可以减少输出电压的谐波失真。的没有水平增加了输出电压正弦。

答:切换技术

开关由正弦脉宽调制实现。在脉冲宽度调制所需的发射脉冲半导体开关是通过比较参考波载波。正弦脉宽调制技术的正弦波是参考波和三角波作为载波。逆变器的输出即振幅和频率可以通过改变不同的参考波振幅分别与载波频率。振幅调制指数参考波振幅比载波振幅m一个= Vr/ Vc。频率调制是指载波频率参考波频率的比例f= fc/ fr。摘要调幅是m一个m = 1和频率调制f= 21。如下图生成的脉冲

这里给出了多层互连是三相触发脉冲的相位延迟1200到每条腿。开关在一个单一的腿相连,如图4所示

开关S1和S2的相位延迟180°。开关S1和S5 90°的相位延迟。开关S3、S4恭维开关S1, S2分别和类似的S7 S8恭维开关S5, S6。在相同的另两条腿连接和交换是在类似的方式完成的。

切换模式列表下面是三相逆变器的一条腿

整个仿真软件模型如下

仿真结果

a级联多层互连输出

我发射脉冲。

的发射脉冲开关为单腿如figure.7所示

二世。输出电压

三个阶段的输出相电压波形5级联多层互连程度如图所示

三世。FFT分析的输出相电压

三相电压总谐波失真是如图所示

b .无刷直流电机输出

我)EMF的:无刷直流电机梯形波形

(二)定子电流

3)速度、转子位置,Elctromagnetic扭矩

结论

本文仿真的五个级别的级联多层互连使用MATLAB完成。三相电压是美联储MATLAB模型无刷直流电机。仿真结果显示无刷直流电机的性能特征,即感应电动势是梯形的形状。定子电流和电磁转矩震级也获得的图形。转子位置发现在每一个瞬间,如图表所示。

表乍一看

表1

数据乍一看

图1 图2 图3 图4 图7 图8 图9

引用

r·克里希南“电动马达驱动建模、分析和控制”,普伦蒂斯霍尔出版社,2001。 M。拉希德“电力电子手册”,AcademicPress。 约翰威利& Sons,帕克,r,“Advances in Permanent Magnetism”, 1990. NedMohan、Undeland Riobbins“电力电子转换器、应用程序和设计”,威利学生版。 r·克里希南“永磁同步无刷直流电机驱动器”,CRC出版社,2010年。