关键字 |
| 永磁同步机、空间矢量脉宽调制(SVPWM),电动车(电动车) |
介绍 |
| 汽车发动机排放标准的计量单位公认的主要提供有针对性的污染,尤其是在城市地区。虽然在内燃机技术和价格的原因仍然是占主导地位的原动力,而且越来越多的化石燃料的依赖,以及私人交通工具对环境的影响日益受到关注,已导致该国政府分析和全球赞助商研究不同的车辆,以避免浪费消耗能量。在这些未来的技术之一是混合动力电动汽车(HEV),通常包括每副内部内燃机和电机制造低排放的目标而卓越的燃油经济性。 |
| 电源转换器区域单元逐步用于汽车应用程序有几个原因,像电力收购,电源管理,减少消费。控制系统的设计和管理技术已经成熟到一个特定的学位。然而,一些形式的突然变频器故障发生所以在贸易领域。 |
| 不对称的多电平逆变器的主要优势是,优化水平的最小范围的电力供应。然而,这种优化的多级系统仍然需要一个超大范围的孤立和浮动直流供应,使这些转换器的实现电动汽车(电动汽车),结果将迫使几个独立系统的电池组。 |
| 本文的目的是开发一种全新的直流环节副不对称的多级电变换器拓扑,支持一个简单的高频(hf)链接,允许开发一个权力提供(电池、燃料电池或其他人)。这一个dc -供应系统尤其适合电动汽车但是也可能用于戊肝病毒和工业机驱动器。固有的系统将提供的电压调节H-bridges中;所以,完整的范围的水平通常在任何电压幅度,单纯依赖唯一dcsupply监管,这可能是控制斩波器。 |
| 电气和热指标的变化面积单位发现定期观测系统。顶部的检查(达到损伤准则或失败),完全不同的分析执行(声学扫描和扫描电镜成像),因此始终列出的伤害。 |
| (VSI)包含半导体器件,该地区单位崎岖然而遭受失败像短路(SC)或开路(OC)由于多余的电和热应力区域单元实验在几个应用程序[1][2]。这次失败将归类为几个形式的缺点。因此,有关错误的信息和知识行为区域单位重要的系统设计、保护和容错控制。逆变器的故障可能会影响整个系统的运行。也,以阻止有害的影响而且对提高系统的信赖,故障检测和诊断区域单位的需要。在此采用MOSFET逆变器工作。提到的故障可能导致传动系统shut-dawn寻找系统的状态。然而,该系统还可以继续下面的错误,因为它并不不断导致系统操作的无能。 |
| 几个失败将影响电机驱动器,和很多完全不同的补救技术预计[3]。因此,远、冗余或保守的设计一直被应用在工业领域,无论的连续性操作可能是一个关键特性。这可能是特别重要的在高影响汽车应用程序中,如电动汽车(EVs)和混合动力电动汽车(hev),无论驱动系统应该特性,其中,高诚信和实力为各种vehicle-operating条件。由于即使limp-back操作是最受欢迎的在没有操作,补救技术可能导致short-torque瞬变,甚至永久减少驱动器的性能故障后,条件是驱动器仍然运行。 |
四条腿逆变器驱动 |
| 驱动器由一个3相star-connected永磁同步电机(永磁同步电动机)和四条腿的四条腿电气转换器连接到电机绕组的中性点灵活地处理大多数电气故障,至少如果只有1电气转换器腿或一台机器变得不可用一部分[4]。与副开放部分进行驱动,这个引用需要修改保持可接受的旋转机械设备领域[10][11]。管理重组的操作由控制管理引用一旦故障发现和认识。这重新配置取决于控制习惯驱动机器的[5][6]。 |
| 驱动模型组成的三相star-connected永磁同步电动机和一个四条腿逆变器是图1所示。它需要故障隔离接触器[4]。雷竞技网页版 |
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| 第四单元第四季和开关S7 S8扮演备用角色一旦一个或2细胞Q1 (S1或S4), Q2 (S3或者S6),第三季(S2或者S5)连接到永磁同步电动机的各个阶段失败。第四单元第四季度是不活跃在电压逆变器的正常运行,在替代词其开关S7和S8失控如果没有失败,并且处于断开状态。第四单元第四季在等待模式。重新配置后形成已经检测到故障时,有缺陷的细胞是孤立的,因此第四备用电池然后到主动模式,第四季度其开关S7因此S8控制创建或者接通和断开在可接受的时间。一次观察和管理诊断与检测设备有故障在细胞内相关,例如Q1,它迫使其开关S1, S4不要断开状态,所以部队相关的电气设备到断开状态。 |
| 如果绕组故障发生在永磁同步电动机,指责阶段孤立通过保持打开相应的两个电源开关。辅助逆变器的腿将继续驱动电流,保证几乎正常电流通过保持健康的阶段。由于额外的逆变器的腿是连接到中性点的永磁同步电动机,中性电流龋齿阶段电流剩下的阶段: |
| i0 = ia + ib +集成电路 |
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| 很明显,对于一个转换器的正确操作添加额外的故障检测模块,也相隔离的逻辑,将电源开关命令在错误操作[7][8]。 |
| 这个设计需要利用故障隔离接触器,这将增加价格。雷竞技网页版这常常是一个劣势有关诚信电气车辆应用程序。在下一节中给出了提出的决议。 |
3 - h桥逆变器架构 |
| 拟议中的权力结构包括三个H-bridges,他们每个人都提供一个单独的点同步电机(永磁同步电动机)运动阶段。此体系结构不需要故障隔离接触器。雷竞技网页版它使用一台机器没有中性点。这允许完整的直流环节电压的每个定子绕组永磁同步电动机。 |
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| 更常见的、基本的修改提出了涉及额外的机器绕组连接(例如,一个星形连接了)和一个额外的开关或开关控制器。激进的方法包括独立逆变器(多相H桥)为每个阶段[5]和完全重新设计的机器本身提供电和磁隔离电路。 |
驱动电机控制模型 |
| 使用非突极永磁同步电动机在提出系统和电动机阻尼效应是不考虑。通过使用广义Concordia转换,diagonalisation定子电感矩阵, |
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| 该马达驱动架构的零序电流不能为空。(1)给两个虚拟机(主机和零序虚拟机)与零线和α-β坐标系。三相机建模通过使用电阻R和相电感(等于漏电感)l .主机产生转矩,给出了 |
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| 马达驱动的目的是生产所需的扭矩和降低损失的h桥变换器逆变器功率开关控制利用SVPWM控制方法,在下一节中解释。 |
空间矢量脉宽调制(SVPWM) |
| 空间矢量调制的PWM控制方法多相交流,经常参考信号的采样;每个样本后,零有源开关向量相邻的参考向量和一个或多个零开关矢量选择采样周期的适当的分数以合成参考信号的平均使用向量。 |
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| 参考电压矢量,VREF 3调制电压的向量求和,可以用下面的方程表示: |
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| Sa,某人,Sc是代表每个阶段的状态切换。 |
| 的三个定子绕组永磁同步电动机分别连接到每个h桥。为每个h桥四个离散状态现在和生产3 +直流电压水平0,直流。对于完整转换器提供27切换状态。给出了定子电压如表。 |
| 表定子电压 |
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| 两台机器控制PWM控制器需要一个空间矢量(V0 * Vα* Vβ*)T。3 h桥逆变器只能提供这个电压设置点的平均值,用PWM技术。因此,四个不同的离散电压向量{V V V - 1, 2, 3, 4}在27日为解决这个SVPWM逆变器可能是必要的问题。 |
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| 最小化切换损失,是至关重要的构造序列保证公平分配的开关的数量每腿获得有限数量的开关和部门时避免过度转换改变。以第一个扇区为例,图4显示了接通和断开。 |
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| 三个H-bridges由三个矩形。点里面描述开关实现的数量从一开始的半周期:红点描述当前的开关,而黑色点象征着以前的开关。例如,一个单一的h桥需要两个开关,即。,one turn-on switch and one turn-off switch, to switch from the normalized voltage +1 to −1 or −1 to +1. |
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| 图12显示了一个SVPWM实现图允许大门的确定信号的电源开关。在一个开关周期天水围,该算法定位参考电压V0αβ∗在α−β坐标系和定义当前的行业,因此,正确的四个向量。接下来,它发现每个工作周期。然后,它定义了相关的转换序列。最后门信号生成小的采样时间。 |
仿真结果 |
| 下面给出仿真模块和结果为三相逆变器通过将第四个额外的桥中性点的永磁同步电动机和3 - h桥逆变器驱动喂养永磁同步电动机在正常和退化的操作模式。 |
| 参数仿真分析有: |
| 输入直流电压= 500 v |
| 切换频率= 1 khz |
| 负载电阻= 10欧姆。 |
| 负载电感mh = 10 |
| 一)四条腿变频器在正常操作模式: |
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| 4-leg逆变器的仿真模型是图7所示。范围给出了当前永磁同步电动机的三相绕组在正常状态。 |
| 逆变器是利用MOSFET器件设计。逆变器的开关信号门产生的SVPWM控制方法。图7显示了生成的选通脉冲逆变器功率开关和也显示了失效机理的帮助下手动开关。 |
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| 输入(直流电源电压= 500 v): |
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| 输入直流供电图8所示。 |
| 输出: |
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| 图9显示了三个定子绕组中的电流在正常操作。 |
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| 在降解模式电机供应两个阶段,这使得中性线电流的流动如图10所示。 |
| B)提出3 h桥INVERER开车 |
| 讨论正常运行和容错的一个基本完整的h桥拓扑的危险。在正常情况下顶部和底部阶段的h桥的一半一个分支从来都不是在同一时间,除非收到一个故障命令其控制系统。这可以避免通过监测控制系统的工作。 |
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| 3 - h桥逆变器给永磁同步电动机的仿真模型是图11所示。这里每个h桥是用来提供每个单独三定子绕组永磁同步电动机。 |
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| 生成的选通脉冲逆变器功率开关在图12所示。 |
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| 选通脉冲生成,在图13中通过使用图12所示。图13显示了S1到S4的脉冲开关。 |
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| 直接短路会发生如果同一分支的顶部和底部开关同时打开。故障是由变化的优点。开关的位置在图12所示。在切换失败影响h桥只能生产两个离散级别(0,+伏直流电),而不是三个。18因此,逆变器可以产生空间向量。然后输出电流获得如下: |
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| 另一个问题,一个短路的电源开关更难以解决。解决方案是整个部门的总隔离,并保持永久所有相应的电源开关打开。这种方式确保了容错的物理分离受损的分支。当然在这种情况下,必须容错电机能够继续工作(即使在低转矩和高扭矩波纹)。 |
结论 |
| 这个工作给成功effortsfor SVPWM控制方法的实现h桥功率转换器喂养三相永磁同步电动机在电动汽车。的主要优点包括:与逆变器之间的切换开关的均等分配损失降低,平衡三个H-bridges之间的转换速度,工作周期不敏感,驱动器性能最大化,和当前的涟漪。这种方法,使用Matlab / Simulink实现环境。 |
| 拟议的系统与3 H-Bridges提供三个阶段的永磁同步电动机单独有能力操作在正常和退化模式。 |
引用 |
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