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车用电机模拟器并联多电平拓扑结构输出谐波抑制
| 论文题名： | 车用电机模拟器并联多电平拓扑结构输出谐波抑制 |
| 关键词： | 电机模拟器;并联多电平结构;碳化硅功率器件;谐波抑制;电压补偿 |
| 摘要： | 新能源汽车因具有节能、高效、低噪声等显著优点，从而成为当今汽车研究的主要方向。电机驱动技术是制约新能源汽车发展的关键技术之一，因此在电机控制器的研发和设计过程中需要对其进行全面的功能和安全测试。面向电机控制器进行功率级硬件在环测试的设备被称为电机模拟器，电机模拟器中逆变器的非理想特性和死区时间的嵌入会使逆变器输出波形产生谐波，进而影响电机模拟器的模拟精度。本文主要围绕基于碳化硅功率器件(SiCMOSFET)的电机模拟器并联拓扑结构输出谐波抑制问题展开研究。 论文在分析电机模拟器功率拓扑的结构特点和功能要求的基础上对死区效应和谐波形成机理进行分析，首先对三相电压型逆变器输出波形畸变的原因包括嵌入的死区时间、开关时间、开关管以及二极管的导通压降等因素进行分析，并以此为基础推导出在并联多电平结构下由于逆变器非理想特性引起的误差电压公式，最后在不同的电机工况下分析误差端电压对电机模拟器模拟精度的影响。 论文对SiCMOSFET的结构特点及其开关过程中的动态特性进行深入分析，并重点分析各种寄生参数对其开关过程的影响，推导出SiCMOSFET开关过程的数学模型，然后设计并搭建了双脉冲实验测试平台，从而获取SiCMOSFET在不同栅极电阻和栅源极电容下的开关时间。设计并搭建基于SiCMOSFET导通压降测试平台以此获取开关管以及反并联二极管的导通压降。 基于已经确定的并联多电平拓扑结构和载波移相的电流控制策略提出一种准确的电压补偿方案，通过对比分析可知所采用的电压补偿方案在保证有效性的同时具有实现简单的特点，通过仿真验证本文采用的电压补偿策略对输出电压电流谐波抑制的有效性。 为了证明理论推导和仿真分析的准确性，本文基于以上对SiCMOSFET特性分析完成驱动系统方案的设计，设计搭建电机模拟器系统实验平台。通过实验得出电机模拟器端逆变器的非理想特性会产生输出电流谐波的结论，采用提出的电压补偿策略对电机模拟器端逆变器进行电压补偿，实验结果证明了本文采用的电压补偿策略对于输出谐波抑制的有效性，进而提升电机模拟器的模拟精度。 |
| 作者： | 于泓 |
| 专业： | 机械工程 |
| 导师： | 王大方 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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