云梯车集成功率变换器驱动模式下控制策略    中山港口出租云梯车, 中山港口租赁云梯车, 中山港口云梯车   θon是开通角，θoff是关断角，∆i是电流滞环宽度，ia,、ib、ic是电流传感器采集到的三相相电流，ω*是给定角速度，瞬时角速度能够通过角度位置传感器采集得到的位置信号θ计算的到。根据实际指令或者实际路况需要，可以选择纯耗油驱动模式、纯耗电驱动模式、混合驱动模式、发电机驱动充电模式四种驱动模式。电流参考值i*是通过PI控制器处理角速度差而产生的。电流滞环控制器和换相控制器通过处理开通角θon、关断角θoff、滞环宽度∆i、实际电流i、以及电流参考值i*得到功率变换器的驱动信号。 另外，详细分析了这种拓扑结构在单相导通下以及两相交叠情况下的控制方式。在导通角（关断角θoff-开通角θon）小于120时，电机控制处于单相导通，此时所对应的控制策略，当导通角在120与180之间时，两相处于交叠，此时所对应的控制策略。以A相为例，当前相A与前一相C相，以及后一相B都没有重合，电机工作在单相导通状态。忽略开关管以及二极管的导通压降。在区间1中，由于初始励磁情况下，希望电流快速升高，故而采用两电容串联励磁方式，即相电压等于2Vc。而当电流超过上限，应考虑将电流降低，考虑到开关频率以及开关损耗，可选择零电压回路，即对应区间2。当电流降低下限时，再将电流提升，这时如果再将两电容串联励磁，即2Vc励磁，那么开关频率就会增大，从而开关损耗也会随之增大，这里采用两电容并联励磁方式，即相电压为Vc。此后一直在斩波区，保持在区间2和区间3之间切换。角度θ超过关断角θoff之后，36电机需要快速退磁，将相绕组中存储的能量快速释放，电流需要快速降低，才不会在电感下降区还有电流从而产生负转矩，因此采用两电容串联退磁方式，即相绕组电压为-2Vc，对应区间4。

       为了验证这种用于混合动力的集成拓扑，搭建了MATLAB/Simulink仿真平台。选用三相12/8开关磁阻电机，基速2000r/min，相电流峰值为200A。仿真模型里的电机模型，是通过测得四个特殊位置的磁链波形，然后得出磁链-电流-角度(ψ-i-θ)37曲线，通过公式得出其余角度下的曲线波形，从而得到开关磁阻电机的模型。为了突出这种混合动力集成拓扑的优点，本文将这种集成拓扑两种重要驱动模态，即纯电动驱动模式、纯耗油驱动模式，与传统非对称桥式变换器作对比。图4.8展示的是传统非对称桥式变换器、纯电动驱动模式、纯耗油驱动模式这三种驱动拓扑下，500r/min转速下相电流相电压的波形。这里非对称桥式变换器的电源电压设定为336V，两电池组的电压也设定为336V，纯耗油等燃油机与发电机、整流器这三个部分等效为一个直流源，这个直流源电压设定为336V。纯电动驱动模式、纯耗油驱动模式这两种驱动模式下，相电压值明显更大，特别是在初始励磁区和关断退磁区，这主要是两电容串联以及前级Boost电路造成。且相电流波形随着相电压值的增大而变化更快。传统非对称桥式变换器的关断电压和退磁电压始终为336V。而纯电动驱动模式下的关断退磁电压为670V。纯耗油驱动模式下的关断退磁电压为710V。因为在纯电动驱动模式、纯耗油驱动模式这两种驱动模式关断退磁区，两电容都是处于串联充电状态，其相电压都是两倍电压，因此这个退磁时间会大大缩短。

      2500r/min转速下，三种驱动拓扑的仿真结果对比图。可以发现非对称桥式变换器在较高转速下，电流波形畸变，无法正常斩波，这是由于高转速下，反向电动势很大，如果不提升电压，相绕组实际承受的电压无法正常满足斩波，从而转矩降低。而纯电动驱动模式、纯耗油驱动模式这两种驱动模式下，电流波形保持正常，转矩也得到提升，同时由于电压的提升，恒转矩区域得到延长。

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     为了探究开关磁阻电机特性，以及辨识开关磁阻电机模型，从而进行相应控制或者搭建仿真模型，另外，也为了验证所提的几种功率变换器，搭建了开关磁阻电机调速系统模型。开关磁阻电机功率流向，以及实验所需基本设备。首先开关磁阻电机功率变换器需要直流电源，这里一般采用某种大功率整流设备将三相电源变成直流电源，为了实验安全一般会接有继电保护装置，另外空气开关必不可少。功率变换器的驱动信号来自于控制器，控制器信号需要通过检测传感器等获得所需信号，常用的主要包括电流传感器和位置信号传感器。功率变换器获得直流电源，并依据控制器给定驱动信号驱动开关磁阻电机。而实际实验中，为了方便测试、模拟各种工况，开关磁阻电机需要对拖装置来模拟负载。一般会选择额定点略高的对拖电机来当负载，例如恒转矩区的值是自身1.5~2倍左右的对拖电机，而这个对拖负载电机模拟不同转速，不同转矩等情况，主要通过变频器来驱动、实现。另外为了便于实验中立即获得电机转速、转速、功率等，通常会在开关磁阻电机和对拖电机之间加装一个扭矩仪，扭矩仪的主要作用是根据自身的传感器，检测相关信号，然后将信号传给配备的扭矩仪显示器，从而在扭矩仪显示器上可以直观的看到当前时刻电机转速、转矩、功率等数值，至于精度高低，主要由扭矩仪本身还有显示器内的信号处理单元共同决定，国内目前实际应用较广的扭矩仪厂商有北京三晶、三河燕郊华欣等，我们采用的也是北京三晶的扭矩仪，而国际上在扭矩仪这块比较著名的有HBM，精度非常高，但是相应的价格也特别高。电动车行业中电机驱动实验，普遍采用这种调速控制装置。

      平台实验器材所用设备：开关磁阻电机，开关磁阻电机驱动功率变换器（非对称桥式逆变器），对拖永磁电机，DSP控制器（TMS28335），扭矩仪及扭矩仪显示器，变频器，PV100（变频器驱动直流源），SC50(磁阻电机驱动功率变换器的直流源)。其中PV100使用的是合肥阳光电源光伏产品，可以为变频器提供驱动直流电源。而SC50是合肥阳光电源储能产品，可以实现198V~650V的电压输出，且可以实现能量双向流动，较适合用作磁阻电机驱动直流源。电机参数为额定功率35kw，额定电流115A，额定转速2000r/min，额定电压336V，冷却方式为自然风冷的开关磁阻电机。开关磁阻电机的参数额定功率35KW, 额定电流115A, 额定转速2000rpm, 额定电压336V, 冷却方式自然风冷,而对拖电机所选用的是永磁电机，其参数为额定功率50kw，额定电压540V，额定转矩318Nm，冷却方式为水冷。对拖电机的参数额定功率50KW,调速范围0-4500rpm,额定电压540V,额定转矩318Nm,峰值扭矩750N.m,冷却方式水冷峰值功率100KW.

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