单相开路故障的五相永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)采用有限集模型预测转矩和磁链控制(finite-control-set model predictive torque and flux control,FCS-MPTFC)策略,存在转矩脉动大、价值函数的权重系数整...单相开路故障的五相永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)采用有限集模型预测转矩和磁链控制(finite-control-set model predictive torque and flux control,FCS-MPTFC)策略,存在转矩脉动大、价值函数的权重系数整定困难、迭代计算量大以及共模电压(commonmode voltage,CMV)高等问题。为此,该文提出一种简化FCS-MPTFC策略。首先,建立五相PMSM在单相开路故障情况下的数学模型,并分析CMV产生的机理。其次,以抑制3次谐波电流的原则合成等幅值虚拟电压矢量(virtual voltage vector,V^(3)),并将转矩和磁链价值函数等效转化为电压价值函数,同时采用无差拍控制思想计算出参考电压矢量,进而通过合理划分扇区,直接获得最优V^(3)。最后,选择方向相反的两个基电压矢量代替零矢量,以减小开路故障下的CMV。仿真和实验结果表明:所提控制策略不仅能抑制单相开路故障导致的转矩脉动、降低计算负荷和CMV、抑制电流谐波,而且具有优良的稳态和动态性能。展开更多
文摘单相开路故障的五相永磁同步电机(permanent-magnet synchronous motor,PMSM)采用有限集模型预测转矩和磁链控制(finite-control-set model predictive torque and flux control,FCS-MPTFC)策略,存在转矩脉动大、价值函数的权重系数整定困难、迭代计算量大以及共模电压(commonmode voltage,CMV)高等问题。为此,该文提出一种简化FCS-MPTFC策略。首先,建立五相PMSM在单相开路故障情况下的数学模型,并分析CMV产生的机理。其次,以抑制3次谐波电流的原则合成等幅值虚拟电压矢量(virtual voltage vector,V^(3)),并将转矩和磁链价值函数等效转化为电压价值函数,同时采用无差拍控制思想计算出参考电压矢量,进而通过合理划分扇区,直接获得最优V^(3)。最后,选择方向相反的两个基电压矢量代替零矢量,以减小开路故障下的CMV。仿真和实验结果表明:所提控制策略不仅能抑制单相开路故障导致的转矩脉动、降低计算负荷和CMV、抑制电流谐波,而且具有优良的稳态和动态性能。
文摘碳化硅(SiC)MOSFET器件的短路耐受能力差是阻碍其广泛应用的关键难题,对于国产高压SiC MOSFET器件,其短路保护研发缺乏有力的技术、经验支撑。同时,缺乏快速、准确的仿真模型也是国产高压SiC MOSFET器件应用研发面临的核心问题之一。为此,该文提出一种适用于高压SiC MOSFET器件的、考虑器件实际物理特性的、可准确描述器件短路故障中电流、电压等外特性的行为模型。该行为模型针对高压SiC MOSFET的特点修正沟道电流模型中的电压,并基于元胞层面的电流路径对JFET区及漂移区电阻进行建模。该模型考虑了国产高压SiC MOSFET的实际器件设计、工艺等因素的影响,依据半导体、器件物理计算模型的关键参数,提升模型在短路故障仿真中的精度。并且,该文明确了模型所用参数的提取方法,其中关键参数获取自器件设计环节,建立起器件设计者与应用者之间的桥梁。最后,对国网智能电网研究院有限公司研制的6.5 kV/400 A SiC MOSFET器件开展短路测试实验,仿真结果与实验结果表现出较好的一致性,短路电流关键特征的相对误差小于2.5%,验证了该行为模型的准确性。
