关键字 |
| 磁场定向控制，空间矢量调制，Boost转换器，功率因数校正 |
我的介绍。 |
| 本文介绍了一种带升压PFC变换器的永磁同步电机的性能。在大多数电子电源中，交流输入是整流的，在二极管整流桥[1]后直接连接散装电容器。这种类型的实用程序接口吸收过多的峰值输入电流，因此它产生高水平的谐波和低输入功率因数。由于功率因数低，负载效率降低。为了满足谐波限制，新的交直流变换器设计必须在输入端采用有源功率因数校正。为此，采用boost变换器设计了boost PFC变换器，并采用PMSM驱动器[4]实现。通过仿真可以研究永磁同步电动机系统的特性，并给出仿真结果。 |
2永磁同步电机的磁场定向控制 |
| 磁场定向控制表明，通过定子mmf或电流矢量相对于转子磁链的方向，可以像单独激励的直流电动机一样控制同步电机，以达到预期的目标。FOC方法的目的是通过控制定子电流的d和q分量或相对磁通[5]来控制磁场和转矩。利用定子电流和转子角度的信息，FOC技术可以有效地控制电机转矩和磁通。该技术的主要优点是响应速度快，减小了转矩脉动。该技术的实现将使用两个电流调节器进行，一个用于直轴组件，另一个用于正交轴组件，以及一个速度调节器。控制系统中有三个PI调节器。一个用于机械系统(速度)，另外两个用于电气系统(d和q电流)。首先将参考转速与实测转速进行比较，并将误差信号反馈给转速PI控制器。该调节器比较实际和参考速度和输出扭矩命令。一旦得到转矩指令，就可以把它转换成正交轴电流参考，Iq,ref。 There is a PI controller to regulate the d component of the stator current. The reference value, Id,ref, is zero since there is no flux weakening operation. The d component error of the current is used as an input for the PI regulator. Moreover, there is another PI controller to regulate the q component of the current. The reference value is compared with the measured and then fed to the PI regulator. |
| FOC框图的性能可以总结为以下步骤: |
| 1.定子电流被测量以及转子角度。 |
| 2.定子电流通过克拉克变换转换为两轴参考系。 |
| 3.α，β电流转换为转子参考框架使用Park变换。 |
| 4.利用调速器，得到了正交轴电流基准。d电流控制气隙磁通，q电流控制转矩产生。 |
| 5.电流误差信号在控制器中用于产生逆变器的参考电压。 |
| 6.参考电压被转回abc域。 |
| 7.用这些值计算驱动逆变器所需的PWM信号。 |
3空间矢量调制 |
| SVPWM的原理不同于正弦脉宽调制(SPWM)。SPWM旨在实现电压频率可调的对称三相正弦电压波形，而SVPWM将逆变器和电机作为一个整体，利用8个基本电压矢量实现电压调速[6]的变频。SVPWM的目的是通过逆变器[3]的各种开关方式产生一个接近参考圆的电压矢量。图1为三相电压源逆变器模型的典型示意图。对于三相逆变电路的开断状态，每一相都可以看作是一个开关s，这里分别用SA(t)、SB(t)和SC(t)作为三个相的开关函数。 |
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| 逆变器输出电压的空间向量可以表示为 |
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| 其中Vdc为逆变器直流母线电压，α=ej120。如果用“1”表示上臂的通，用“0”表示断，则三个相的通断有8种组合，对应形成8个电压空间向量，如图2所示。T为同一区域内相邻两个非零电压空间向量的运算次数。V0(000)和V7(111)都称为零电压空间向量，其余六个向量称为大小为2Vdc/3的有效向量。例如，当输出电压矢量V在区域1内时，由V4、V6、V0和V7组成，可由 |
| Vout = T4V4/ T+T6V6/T |
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| 逆变器的八种通断状态列在表中。我 |
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四、提出的有源功率因数校正PMSM驱动器(apfc) |
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| 图3为带有源功率因数校正的永磁同步电机的框图。APFC由能量存储元件、开关装置和控制模块组成。它通常安装在电源整流器和直流链路母线之间。APFC的主要目的是使电源的输入看起来像一个纯电阻。换句话说，就是使输入电流波形与输入电压波形相一致，使两者之间没有相位移。APFC的工作基本上基于一个控制器，该控制器可以将信号输出到开关设备，以控制在无功元件[1]中存储或释放的能量。这样，输入电流波形就可以进行调整。通过适当控制，输入电流波形的幅值和相位可以跟随输入电压波形的幅值和相位。因此，可以实现功率因数的提高，并进一步获得电压稳定[2]。逆变器的直流链路电压由PFC块获得。 The stator currents and rotor position of PMSM are given to the FOC, which controls the flux and torque components. The current error signals are used in controllers to generate reference voltages Vα and Vβ, which are the inputs of SVM. Space Vector modulation gives signals required for driving the inverter. By using inverter three phase supply is given to the PMSM |
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| 图4。给出了带升压变换器的功率因数校正电路电路。采用带升压变换器的不可控二极管整流器，将单相交流电压转换为恒定的直流链路电压，并将其馈送给提供永磁同步电机的三相逆变器。升压变换器是实现功率因数校正[2]的常用拓扑结构。该变换器从交流市电中提取几乎统一的功率因数电流，并消除谐波电流，即使在交流市电电压波动条件下也能调节直流链路电压。该电路采用二极管桥式整流器，电感与电源串联，开关MOSFET和输出电容。大容量储能电容器位于变换器的输出端，而不是仅仅在二极管整流桥的后面。为散装电容器充电的平均电感电流与公用事业线路电压成正比。为了正常工作，输出电压必须高于峰值线电压，从线中引出的电流必须与线电压成正比。在电路运行中，假设升压电感电感较大，可以用恒流源表示;假设输出纹波电压可以忽略不计，可以用恒压源表示输出滤波电容上的电压。 |
五、升压功率因数校正电路的设计方程 |
| 功率因数校正电路的交流输入电压为100V，输入频率为50Hz。升压变换器部件的选择是根据以下公式进行的 |
| 最大输入功率 |
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| KΔIL =电感电流纹波因子(本设计为20%)r=高频电压纹波因子，一般为3% ~ 9%(本设计为5%)。 |
| 开关频率，fsw= 100KHz最小输入峰值电压， |
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| 其中fsw为开关频率，ΔV为期望峰值输出电压纹波。 |
六、仿真结果 |
| 利用MATLAB / SIMULINK对一种定向可控永磁同步电动机进行了仿真。采用表II中总结的参数对永磁同步电动机进行了仿真。表三给出了PFC升压变换器的参数。所用模拟时间为0.5s。 |
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| 可以看出，采用所设计的PFC电路实现了较好的功率因数0.99。所提出的转换器提供了改进的功率因数和效率。输入电压如图5所示。图6和图7分别为无PFC和有PFC时的输入电流波形。该波形清楚地表明，采用PFC时，电压和电流波形是同相的。直流链路电压如图8所示。得到了恒定的直流链路电压200V，并将其输入到三相逆变器中。 |
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| 调速器参数设置为Kp=10, Ki=1;q轴电流调节器Kp=1, Ki =.005;d轴电流调节器设为Kp=。005, Ki =。0001时，PMSM的仿真电流、转矩和转子转速分别如图9、10和11所示。结果表明，仿真结果符合一般的运行特性，证明了所提模型的有效性。模拟参考速度设置为400 rad/s。加载扭矩为2.5 Nm。从仿真中可以看出，电机的启动速度较快，能够跟随参考转速。仿真模型中所用的永磁同步电机参数如表二所示。 |
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7结论 |
| 本文阐述了采用永磁同步电动机驱动的boost PFC变换器的仿真研究。通过安装所提出的有源PFC控制器，可以实现平滑输出直流链路电压，并应用于永磁同步电动机驱动，获得总谐波失真较低的正弦线电流波形。通过仿真研究，确定了带boost PFC变换器的永磁同步电动机的输入功率因数为0.99。介绍了一种空间矢量调制-永磁同步电机驱动。与传统的正弦PWM逆变器相比，SVM逆变器提高了输出电压，降低了输出谐波失真。使用空间矢量调制的场定向控制可以轻松实现谐波较少的PMSM驱动器。仿真结果验证了该驱动器的优越性。因此，APFC的PMSM驱动器的功率因数和整体效率可以预测大大增加。 |
参考文献 |
- 阿里皮奥BC，大卫FC，伊莎贝尔RS，胡安CNM。曼纽尔AE。比较间歇式、搅拌流室实验和柱式实验研究了呋喃在两种酸性土壤中的吸附、解吸和迁移。臭氧层。2012;88(1): 106 - 120。
- 阿尔诺B，理查德C，米歇尔S.五种农药吸附和解吸过程的比较在13个对比农田土壤。臭氧层。2005;61(5): 668 - 676。
- 王春贤，W靳军，Z苏枝，钟中明。土壤中甲硫吡磺隆的吸附与解吸。土壤圈。2011;21(3): 380 - 388。
- W春贤，Z素芝，N国，Z中明，W进军。除草剂单磺隆酯在中国土壤中的吸附与解吸。环境科学学报，2011;23日(9):1524 - 1532。
- Christine MFB, Josette MF。苯脲类除草剂在土壤中的吸附-解吸和淋滤。Talanta。1996;43(10): 1793 - 1802。
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