基于双向准Z源逆变器的无刷直流电机驱动系统研究
发布时间：2021-07-30 12:20
针对农用电动运输车直流电源电压降落而导致的动力降低,以及车辆行驶工况复杂多变等问题,设计一种基于双向准Z源逆变器的无刷直流电机驱动系统。以STM32F103C8T6为控制器,完成驱动系统的硬件电路设计。通过直流母线方波升压和SVPWM控制策略,使无刷直流电机驱动系统具有ON-PWM斩波、准Z源方波升压、准Z源SVPWM三种驱动模式。最后搭建驱动系统的试验平台,取直流电源电压Udc=24 V,直通占空比D0=0.2,准Z源方波升压和准Z源SVPWM都将逆变桥的直流母线电压提升至40 V以上,有效解决直流电源电压降落的问题。驱动系统根据加速、爬坡、重载等具体工况快速、准确地切换工作模式,满足车辆的动力需求,提高车辆行驶的安全性和可靠性。
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图1 双向准Z源逆变器结构
因增加了准Z源网络,使得逆变器在传统的工作状态基础上增加了直通工作状态。两种工作状态如图2所示。当桥臂直通时Q7关断,直流电源和电容C2一起为电感L1充电,电容C1给电感L2充电,iL1、iL2上升,UL1=UL2=Udc,为非直通升压储备能量。当桥臂非直通时Q7开通,直流电源电压Udc、电感电压UL1、UL2之和作为逆变桥母线电压Upn给电机供电实现升压,此时直流电源和电感L1给电容C1充电,电感L2给电容C2充电,iL1、iL2下降,电容电压UC1、UC2上升,为下一次直通做准备。设开关周期Ts,非直通时间T,直通时间t0。根据电感的伏秒平衡原理,得逆变桥的直流母线电压
STM32F103C8T6控制器主要用于完成驱动模式的选择、PWM信号的生成、位置检测、电流检测及保护。STM32F103C8T6利用定时器TIM1的周期中断输出PWM信号,即PA8、PA9和PA10引脚输出上桥臂的控制信号PWM1、PWM3、PWM5,PB13、PB14和PB15引脚输出下桥臂的控制信号PWM4、PWM6、PWM2[8-9]。STM32F103C8T6接线如图3所示。1.3 逆变桥及其驱动电路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群神经网络的无刷直流电机控制方法[J]. 田海林,宋珂炜,董铂龙,方辉. 电力电子技术. 2019(12)
[2]基于STM32的无刷直流电机控制系统[J]. 童宏伟,张莉萍,申景双,解大,陈宇晨. 传感器与微系统. 2019(07)
[3]基于Z源逆变器的改进SVPWM控制算法研究[J]. 雷永锋,孙莉莉. 中国农机化学报. 2019(05)
[4]电动环卫车动力系统优化研究[J]. 刘惠鸣,赵树朋,张桢,张世芳,赵松,胡淑明. 中国农机化学报. 2019(05)
[5]Z源逆变在电动汽车电机驱动系统中的应用研究[J]. 雷永锋,孙莉莉,徐慧博. 机械与电子. 2018(09)
[6]基于STM32的无刷直流电机控制器硬件电路设计及实验研究[J]. 张修太,翟亚芳,赵建周. 电子器件. 2018(01)
[7]中国电动拖拉机研究进展[J]. 沈文龙,周俊,姬长英,顾宝兴,Muhammad Sohail Memon. 中国农机化学报. 2017(10)
[8]一种准Z源升压型DC-DC变换器[J]. 房绪鹏,马伯龙,董召龙,郭久红,高冠中. 工矿自动化. 2017(04)
[9]基于STM32F4的机载三轴云台控制器设计[J]. 王成波,戈振扬,贺勇,顾文杰,雷锦涛. 中国农机化学报. 2016(08)
[10]温室用小型电动拖拉机研究[J]. 管春松,胡桧,陈永生,杨雅婷,曹曙明. 中国农机化学报. 2015(02)
博士论文
[1]永磁直驱风力发电半准Z源变流系统关键技术研究[D]. 张阳.湖南大学 2017
硕士论文
[1]电动汽车用无刷直流电机控制技术研究[D]. 陈丽.河北科技大学 2017
[2]基于STM32的无刷直流电机控制系统设计[D]. 赵伟.南京信息工程大学 2016
[3]电动汽车无刷直流电机驱动用双向准Z源逆变器的研究[D]. 孙浩.江苏大学 2016
[4]电动汽车电机驱动用Z源逆变器的实验研究[D]. 薛平.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3311394
【文章来源】：中国农机化学报. 2020,41(09)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图1 双向准Z源逆变器结构
因增加了准Z源网络,使得逆变器在传统的工作状态基础上增加了直通工作状态。两种工作状态如图2所示。当桥臂直通时Q7关断,直流电源和电容C2一起为电感L1充电,电容C1给电感L2充电,iL1、iL2上升,UL1=UL2=Udc,为非直通升压储备能量。当桥臂非直通时Q7开通,直流电源电压Udc、电感电压UL1、UL2之和作为逆变桥母线电压Upn给电机供电实现升压,此时直流电源和电感L1给电容C1充电,电感L2给电容C2充电,iL1、iL2下降,电容电压UC1、UC2上升,为下一次直通做准备。设开关周期Ts,非直通时间T,直通时间t0。根据电感的伏秒平衡原理,得逆变桥的直流母线电压
STM32F103C8T6控制器主要用于完成驱动模式的选择、PWM信号的生成、位置检测、电流检测及保护。STM32F103C8T6利用定时器TIM1的周期中断输出PWM信号,即PA8、PA9和PA10引脚输出上桥臂的控制信号PWM1、PWM3、PWM5,PB13、PB14和PB15引脚输出下桥臂的控制信号PWM4、PWM6、PWM2[8-9]。STM32F103C8T6接线如图3所示。1.3 逆变桥及其驱动电路
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于粒子群神经网络的无刷直流电机控制方法[J]. 田海林,宋珂炜,董铂龙,方辉. 电力电子技术. 2019(12)
[2]基于STM32的无刷直流电机控制系统[J]. 童宏伟,张莉萍,申景双,解大,陈宇晨. 传感器与微系统. 2019(07)
[3]基于Z源逆变器的改进SVPWM控制算法研究[J]. 雷永锋,孙莉莉. 中国农机化学报. 2019(05)
[4]电动环卫车动力系统优化研究[J]. 刘惠鸣,赵树朋,张桢,张世芳,赵松,胡淑明. 中国农机化学报. 2019(05)
[5]Z源逆变在电动汽车电机驱动系统中的应用研究[J]. 雷永锋,孙莉莉,徐慧博. 机械与电子. 2018(09)
[6]基于STM32的无刷直流电机控制器硬件电路设计及实验研究[J]. 张修太,翟亚芳,赵建周. 电子器件. 2018(01)
[7]中国电动拖拉机研究进展[J]. 沈文龙,周俊,姬长英,顾宝兴,Muhammad Sohail Memon. 中国农机化学报. 2017(10)
[8]一种准Z源升压型DC-DC变换器[J]. 房绪鹏,马伯龙,董召龙,郭久红,高冠中. 工矿自动化. 2017(04)
[9]基于STM32F4的机载三轴云台控制器设计[J]. 王成波,戈振扬,贺勇,顾文杰,雷锦涛. 中国农机化学报. 2016(08)
[10]温室用小型电动拖拉机研究[J]. 管春松,胡桧,陈永生,杨雅婷,曹曙明. 中国农机化学报. 2015(02)
博士论文
[1]永磁直驱风力发电半准Z源变流系统关键技术研究[D]. 张阳.湖南大学 2017
硕士论文
[1]电动汽车用无刷直流电机控制技术研究[D]. 陈丽.河北科技大学 2017
[2]基于STM32的无刷直流电机控制系统设计[D]. 赵伟.南京信息工程大学 2016
[3]电动汽车无刷直流电机驱动用双向准Z源逆变器的研究[D]. 孙浩.江苏大学 2016
[4]电动汽车电机驱动用Z源逆变器的实验研究[D]. 薛平.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3311394
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