電機控制系統(tǒng)電流傳感與脈沖寬度調制技術

前言
第1章電機控制器電流檢測方法1
1.1三相橋式逆變電路電流檢測1
1.2電流傳感器2
1.2.1霍爾電流傳感器2
1.2.2磁通門電流傳感器3
1.2.3分流器5
1.3多電流傳感器電流檢測方法6
1.3.1高端電流檢測方法6
1.3.2低端電流檢測方法6
1.3.3復合電流檢測方法7
1.4單電流傳感器電流檢測方法8
1.4.1直流母線單電流傳感器采樣9
1.4.2多位置耦合電流檢測方法12
1.5多/單電流傳感器電流檢測誤差分析16
1.5.1固有誤差17
1.5.2采樣誤差18
1.6本章小結21
參考文獻22
第2章直流母線電流采樣方法29
2.1交流電機矢量控制系統(tǒng)拓撲結構29
2.2SVPWM原理30
2.2.1電壓與磁鏈的關系30
2.2.2逆變器基本輸出電壓矢量31
2.2.3期望電壓矢量合成及作用時間計算33
2.2.4開關順序34
2.3直流母線電流采樣原理36
2.4相電流不可觀測區(qū)域分析37
2.5本章小結40
參考文獻41
第3章直流母線電流采樣空間矢量脈沖寬度調制43
3.1SSVPWM工作原理43
3.1.1扇區(qū)邊界區(qū)域解決方案43
3.1.2低調制區(qū)域解決方案44
3.2SSVPWM電流重構45
3.2.1SSVPWM電流采樣策略45
3.2.2SSVPWM相電流重構策略46
3.3實驗及結果分析47
3.4本章小結53
參考文獻53
第4章非對稱電壓空間矢量脈沖寬度調制54
4.1ASVPWM工作原理54
4.2ASVPWM電流重構57
4.2.1ASVPWM電流采樣策略57
4.2.2ASVPWM相電流重構策略65
4.3實驗及結果分析67
4.4本章小結70
參考文獻71
第5章混合空間矢量脈沖寬度調制相電流重構策略72
5.1MSVPWM工作原理72
5.2MSVPWM相電流重構原理74
5.3MATLAB/Simulink仿真分析75
5.3.1仿真模型75
5.3.2仿真結果分析80
5.4實驗結果分析83
5.4.1PWM波形和采樣脈沖83
5.4.2重構準確度83
5.4.3相電流諧波86
5.5本章小結90
參考文獻91
第6章誤差擴大效應及其抑制方法92
6.1電流零點漂移自校正方法92
6.1.1直流母線電流零點漂移分析92
6.1.2動態(tài)電流雙采樣方法93
6.1.3誤差自校正策略95
6.2實驗結果分析95
6.3本章小結99
參考文獻99
第7章T型三電平逆變器及電壓空間矢量調制101
7.1T型三電平逆變器拓撲結構101
7.1.1拓撲結構概述101
7.1.2開關狀態(tài)分析102
7.1.3換流過程分析102
7.2T型三電平逆變器的電壓空間矢量調制105
7.2.1基本電壓空間矢量105
7.2.2電壓矢量合成107
7.2.3開關順序優(yōu)化110
7.3T型三電平逆變器SVPWM的仿真實現(xiàn)114
7.3.1目標矢量扇區(qū)、幅值和扇區(qū)輻角判斷114
7.3.2目標矢量區(qū)域判斷115
7.3.3基本矢量作用時間計算115
7.3.4調整基本矢量作用順序116
7.3.5七段式時間分配117
7.3.6ABC各相矢量狀態(tài)確定118
7.3.7矢量狀態(tài)轉換為PWM波形輸出119
7.3.8完整T型三電平SVPWM系統(tǒng)119
7.3.9T型電平SVPWM系統(tǒng)RL串聯(lián)負載時的開環(huán)運行120
7.4T型三電平逆變器矢量控制系統(tǒng)仿真121
7.5本章小結124
參考文獻124
第8章T型三電平逆變器CSVPWM相電流重構策略126
8.1T型三電平逆變電路中點電流采樣126
8.1.1中點電流采樣原理126
8.1.2中點電流不可觀測區(qū)128
8.2CSVPWM發(fā)波原理129
8.2.1A1區(qū)域129
8.2.2A2~A4區(qū)域132
8.3CSVPWM電流重構132
8.3.1CSVPWM電流采樣策略132
8.3.2CSVPWM相電流重構策略133
8.4實驗及結果分析134
8.4.1實驗裝置134
8.4.2實驗結果分析134
8.5本章小結139
參考文獻139
第9章單電流傳感與脈沖寬度調制的硬件和軟件實現(xiàn)141
9.1系統(tǒng)硬件結構141
9.1.1直流動力電源142
9.1.2逆變主電路及其驅動保護單元144
9.1.3低壓輔助電源單元145
9.1.4母線及相電流采樣與信號處理單元145
9.1.5控制單元149
9.2硬件平臺及參數(shù)158
9.2.1硬件平臺構成158
9.2.2關鍵參數(shù)160
9.3交流電機控制系統(tǒng)軟件162
9.3.1前/后臺軟件總體結構162
9.3.2系統(tǒng)時鐘及主中斷軟件實現(xiàn)163
9.3.3標準SVPWM脈沖發(fā)生及電流采樣軟件實現(xiàn)164
9.4單電流傳感交流電機控制系統(tǒng)軟件166
9.4.1軟件總體結構166
9.4.2系統(tǒng)時鐘及采樣中斷的軟件實現(xiàn)167
9.5本章小結168
參考文獻169
附錄170
附錄A異步電機矢量控制系統(tǒng)170
A.1異步電機基本結構與工作原理170
A.1.1異步電機結構170
A.1.2異步電機工作原理171
A.2交流電機矢量控制基本原理176
A.2.1運動控制系統(tǒng)的基本運動方程176
A.2.2直流電機電磁轉矩177
A.2.3交流電機電磁轉矩178
A.2.4矢量控制基本原理178
A.3異步電機數(shù)學模型179
A.3.1靜止三相坐標系中的異步電機數(shù)學模型179
A.3.2靜止兩相坐標系中的異步電機數(shù)學模型 181
A.3.3旋轉正交坐標系中的異步電機模型184
A.4異步電機轉子磁鏈定向矢量控制186
A.4.1轉子磁鏈定向原理186
A.4.2轉子磁鏈觀測188
A.4.3異步電機轉子磁鏈定向矢量控制系統(tǒng)189
參考文獻190
附錄B永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)190
B.1永磁同步電機結構及工作原理190
B.1.1永磁同步電機結構191
B.1.2永磁同步電機工作原理192
B.2永磁同步電機數(shù)學模型193
B.2.1永磁同步電機物理模型193
B.2.2靜止三相坐標系中的永磁同步電機數(shù)學模型194
B.2.3旋轉正交坐標系中的永磁同步電機模型196
B.3永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)197
B.3.1永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)總體結構197
B.3.2弱磁控制與轉子位置估算