无传感电压重构的原因

核心提示随着科技的发展,新能源产业得到了世界各国的大力推广,作为该产业中的重要组成部分,电机驱动受到了广大学者的关注[1,2]。异步电机具有高效、节能、可靠性好、成本低等优点,被广泛应用于工业、农业、军事等各领域。由于异步电机的动态数学模型是一个高

随着科技的发展,新能源产业得到了世界各国的大力推广,作为该产业中的重要组成部分,电机驱动受到了广大学者的关注[1,2]。异步电机具有高效、节能、可靠性好、成本低等优点,被广泛应用于工业、农业、军事等各领域。由于异步电机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,因此上个世纪60年代出现了矢量控制,实现了异步电机的解耦控制[3,4]。对于一些精度要求不高的场合,矢量控制中采用速度传感器会增加成本,因此采用无速度传感方式的矢量控制可很大程度上降低开发成本。采用电压模型法的无速度传感方式具有良好的性能[5],但因为需要采集三相电压,很大程度上增加了成本和硬件电路的复杂程度。因此,本文采用电压重构的方法,利用母线电压和三相PWM占空比构造三相电压,以此进行磁链和速度的估算,仿真和实验结果表明了该方法具有较好的实用性。

1三相电压重构原理

电机逆变器结构图如图1所示,设异步电机三相电压为Van,Vbn,Vcn,电机中心点电压为Vn。

图1电机逆变器结构图

电机三相电压可以表示为:

其中R为定子电阻,L为定子电感,ea、eb、ec为三相反电势。

当采用三线制接法时,三相电流和、电势和为零,因此将三相电压相加可得

由结构图可知,Va,Vb,Va可以由直流母线电压Udc与VT1,VT3,VT5开关函数Da,Db,Dc构造而来,其具体表示为

2 SVPWM调制下占空比的计算方法

21 扇区判断

由参考文献[6]可知,合成电压空间矢量的两个有效矢量T1,T2和零矢量T0的作用时间位为

本文采用7段式PWM波控制方式,传统的扇区计算需要用到三角函数公式,导致软件处理时花费大量的时间,本文采用新型的扇区判断方式,使计算更为简便,具体的计算方法如下。将电流经过处理后得到α轴和β下的电压分量Vα和Vβ,由图2可知三个基本电压Ua,Ub,Uc 为

图2 电压Ua,Ub,Uc对应扇区

因此,可以根据Ua,Ub,Uc的大小关系即可判断矢量所处扇区,如表1所示

22 PWM占空比及三相电压计算

以第一扇区为例,如图所示

图3第一扇区矢量合成图

根据正弦定理可得

根据七段式PWM波,可计算得到各矢量切换点为

3仿真及实验

为了验证理论分析的正确性,搭建了Matlab/Sinmulink仿真模型,采用电压模型法的无位置矢量控制方式,以一台三相异步电机为控制对象,进行了仿真验证。PWM频率设置为5K,周期为00002s。仿真结果如图所示,图4为A相占空比对应的马鞍波形,图5为电机输出端电压经过Clarke变换之后的波形,图6为重构后得到的相电压经过Clarke变换之后的波形,从图中可以看出定子相电压实际输出波形为阶梯波,重构得到的电压为正弦波,两者具有相同的相位与有效值。

图4 上桥臂占空比

图5实际测量相电压clarke变换输出

图6重构后相电压clarke变换输出

4 试验结果

为了验证理论分析正确性以及系统方案的可行性,基于TI DSP28069搭建了电机控制平台,利用相电压重构方法,结合异步电机无位置传感方案,进行了实验验证。其中图7为电机启动电流波形,图8为电机运行由空载到额定负载电流变换波形,图9为电机稳定时电流波形,从图中可以看出,采用电压重构方法对异步电机进行无位置传感控制,可以实现对电机启动,突加负载等控制,能够保证电机控制的良好动态性能。

图7 电机启动电流波形(2A/格)

图8负载突变电流波形(10A/格)

图9稳定运行电流波形(10A/格)

5结论

通过对三相电压重构方法的推导分析,结合SVPWM调制方式,给出了三相电压重构在异步电机无位置矢量控制方式上的应用,仿真和实验验证了该方法的正确性和可行性。可得出以下结论:

1)利用三相电压重构方式结合无位置传感方式,可实现对异步电机的控制,很大程度上降低了硬件成本和复杂度。

2)本文涉及到的SVPWM调制中,扇区判断方法更为简便无需复杂的三角函数计算,降低了软件复杂度。

客车里程表传感器传感信号线到仪表的电压是多少伏?

差放大器(OP1)、乘法器、电流放大器(OP2)、比较器(C1~C3)、运算跨导放大器(OTA1~OTA3)、触发器(FF1)和 PFC 输出驱动器等电路。PWM部分主要包括振荡器(与 PFC 共用)、比较器(C4~C10)、触发器(FF2)和PWM图腾柱(脉冲的上升和下降沿很陡,是近理想的矩形)栅极驱动器等单元电路。此外,TDA16888 还内置 75V 的精密带隙基准、欠电压锁定(UVLO)和电源控制电路。

TDA16888控制器可以在连续或断续方式下工作,采用平均电流和电压传感双环控制及前沿触发宽度调制,最大占空比为 94%。改进的电流型控制PWM电路可用作设计正向或回扫式变换器。为防止变压器饱和、后沿触发的PWM最大占空比限制在 50%。PFC 和PWM控制器在内部保持同步,在相同的频率上工作,固定频率范围从 15kHz 直至 200kHz。PFC 与PWM均采用快速软开关图腾柱栅极驱动(IA)。TDA16888 启动电源电流典型值为 50μA,静态工作 电流仅 15mA,具有低待机功耗。监视和保护特征主要包括 PFC 直流输出过电压和欠电压监测、峰值电流限制和 IC 电源欠电压闭锁等。TDA16888 可用作设计适用于世界各国AC线路、

输入电压从 90V 到 270V 的高品质离线开关电(SMPS),满足国际标准关于 AC 输入电流的谐波限量要求,实现高于 099 的线路功率因数,并具有低成本、低损耗和高可靠等优点。

3、双运放IC-LM393 LM393是双运算放大器,其电源工作电压的范围很宽,单电源是2-36V,双电源供电是1-18V。

四、液晶开关稳压电源的工作原理

1、待机电源部分

当电源接入交流220V市电后,交流电通过进线滤波器(原理上节已分析)经桥式整流器和LC组成的高频滤波器变为100HZ的脉动直流,经电阻R80A-D与U2内部电路分压后,给U2送入启动电源,U2开始工作,其6脚送出驱动信号使功率开关管MOSFET开始工作,通过高频变压器T1和对应的整流管整流后,送出如下电源:

1)T1线组4经D4整流后,给U2(TS3843)送入工作电源。 2)T1绕组7经D23、D24整流后,给电视板送出待机电源5Vsb。 3)T1绕组8经D8整流后,提供本电源板使用的待机辅助电源30Vsb 4)T1绕组5经D5整流,Q14稳压,产生TDA16888的工作电源Vcc1 2、工作电源(12V、24V)部分

当电视机送入高电平开机信号(on/off)后,Q13导通,光耦U5工作,Q11导通,使Vcc1产生Vcc2,送入TDA16888的9脚,使芯片内PFC控制电路工作,8脚输出PFC驱动信号,功率开关管Q1、Q2工作,经升压电感L1和升压二极管D1后,输出400V直流电压。

PWM控制电路经软起动时间过渡后,10脚输出PWM驱动信号,功率开关管Q5Q6工作,经高频变压器T2耦合,整流滤波后,输出24V、12V电压。稳压调整取自24V电源,通过U11误差放大,光耦U4隔离,送入TDA16888的14脚,调整10脚输出的驱动脉冲信号宽度,以此来稳定输出电压。

2、 保护电路

1) TDA16888本身自带的保护功能有: ① 其19脚的输入电压(PFCR的分压)过高就过压保护,过低是欠压保护,立即关闭PFC和PWM的栅极驱动。

② 其11脚是PWM的工作电流取样,即R2上的压降,若过大立即关闭PWM的栅极驱动。 ③ 其6脚上电压取自PFC的开关管的工作电流,即R1上的压降,若过大立即关闭PFC的栅极驱动。

2) 输出电压的保护

①12V、24V的过流保护信号分别取自MR2和MR1上的压降,加到 U7(双运放)的同相输入端,其运放的反相输入端是U9和U10提供的基准电压。过流时,运放输出高电平,使Q7、Q8饱和导通接地,光耦U5输入也跟着接地而截止, Q11将断开TDA 16888的工作电源Vcc2,PFC与PWM电路都不工作,无12V和24V电压输出。

②12V、24V的过压保护:分别来自ZD4与D18串联,ZD3与D19串联结点的过压保护信号,加到运放U8B的反相端,当大于设定值,运放输出高电平,使Q12、Q15饱和导通接地,光耦U5输入也跟着接地而截止, Q11将断开TDA 16888的工作电源Vcc2,PFC与PWM电路都不工作,无12V和24V电压输出。

五、电源的维修

1、维修方法 1)外观目视法

观察电路板有哪些元件有发烫,或烧伤变色的痕迹,再分析与此有关的电路,这种方法可以邦我们很快缩小故障范围。 2)电阻法

测量有关电路或元件的阻值,常用此法电阻、电容、晶体管的好坏。 3电压法

测量有关电压值,特别是直流电压值,来判断故障。一般不用电流测量法,因为测量电流要断开有关电路,很麻烦。 4外灌DC法

此法主要是外灌控制信号,如高电平或低电平信号,给芯片提供工作电压,来判定芯片或有关电路的工作是否正常。

5关键点或组件切除法如对有关电路或有关组件进行开路,若故障消除,则故障就在切除的部分。

3、 故障分析

该电源的组成框图如图3-4-8所示,该电源的待机电源与12V、24V电路无关。但12V、24V与它有关,因为TD16888的工作电源Vcc2是待机电路高频变压器一专用绕组提供的。见原理图3-4-8,保护电路三个通道运放的输出端是合在一起的,然后去控制Q12、Q15的

接地,使光耦U5的输入端也随之接地,Q5断开,TDA16888失去Vcc2而不工作,达到保护

奥迪a6 进气温度传感电压低怎么回事

现在的里程表传感器一般是霍尔式即一般都提供为5V的精准电压。x0d三根导线分别是,电源VCC线,搭铁线GND,信号线Vout,x0d里程表霍尔如果正常,将信号线间歇搭铁,里程表指针会摆动。x0d线路就用万用表电阻档测量每个线路两端,如果断线就是阻值无穷大。

1、氧传感器:当氧传感器故障时,ECU无法获取这些信息,就不知道喷射的汽油量是否正确,而不合适的油气空燃比会导致发动机功率降低,增加排放污染;

2、轮速传感器:它主要是收集汽车的转速来判断汽车有没有打滑的征兆,所以,就有一一个专门收集汽车轮速的传感器来完成这项工作,一般安装在每个车轮的轮毂上,而一旦传感器损坏,ABS会失效;

3、水温传感器:当水温传感器故障后,往往冷车启动时显示的还是热车时的温度信号,ECU得不到正确的信号,只能供给发动机较稀薄的混合气,所以发动机冷车不易启动,且还会伴随怠速运转不稳定,加速动力不足的问题;

4、电子油门踏板位置传感器:当传感器失效后,ECU无法测得油门位置信号,无法获得油门门踏板的正确位置,所以会出现发动机加速无力的现象,甚至出现发动机不能加速的情况;

5、进气压力传感器:进气压力传感器顾名思义就是随着发动机不同的转速负荷,感应一系列的电阻和压力变化,转换成电压信号,供ECU修正喷油量和点火正时角度。一般安装在节气门边上,假如故障了会引起点火困难、怠速不稳、加速无力等问题。

 
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