C79451-Z1359-U9

死區(qū)時間對輸出電壓波形影響的解決方法

圖5 改進的控制框圖

由以上分析可知，當載波頻率一定時，死區(qū)時間引起電壓波形畸變的程度受電壓調制比的影響，當電壓調制比較低時，死區(qū)時間對輸出電壓波形畸變會相對增大，這也正是引起電動汽車在低速轉矩脈動的因素之一。從另一方面來看，提高電壓調制比可以在一定程度上抑制波形畸變，圖5所示為改進的控制框圖，通過轉速傳感器檢測電機的運行狀態(tài)，當電機低速運行時，減少電池輸出的直流母線電壓，從而提高電壓調制比，來減小死區(qū)時間對輸出電壓的影響，通過上述控制調節(jié)電池的輸出電壓，將電壓調制比控制在一個較高的范圍，從而減少死區(qū)時間引起的電壓波形的畸變。

2．基于C79451-Z1359-U9的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計

2.1硬件設計與實現(xiàn)

2.1.1 C79451-Z1359-U9電壓傳感器、電流傳感器、轉矩儀的選型及特性分析

驅動電機系統(tǒng)的工作電壓和電流范圍比較大，從幾十伏（安）到上千伏（安），這就要求電壓和電流傳感器不僅要有良好的絕緣性，還要將輸入信號和輸出信號*隔離，同時，傳感器的響應時間也應優(yōu)先考慮。試驗臺上驅動電機轉速與轉矩的測量需要轉矩儀有很好的輸出信號的穩(wěn)定性和重復性。結合電機試驗的要求，本文從傳感器的量程、精度以及動態(tài)響應時間方面考慮，分別選擇電壓傳感器CV 3-500，電流傳感器LF 505-S，轉矩儀F1i S，其特性如表1所示。

表1 電壓傳感器、電流傳感器、轉矩儀的特性

2.1.4 C79451-Z1359-U9數(shù)據(jù)采集卡

本論文的研究對數(shù)據(jù)采集卡提出了很高的要求，由上文可知，死區(qū)時間一般為3～7μ_s，實際中IGBT的開關過程有延時和滯后，以東芝公司的MG25N2S1型25A/1000V IGBT模塊為例，其電壓上升和下降時間分別為0.3μ_s和0.6μ_s，為了能夠真實的捕捉死區(qū)時間引起的電壓波形畸變，工程中用到的采樣率通常為信號中zui高頻率的6-8倍，這就要求數(shù)據(jù)采集卡的采樣率至少要達到10MS/s。

試驗平臺采用凌華公司生產的PCI-9846H數(shù)據(jù)采集卡，這是一款4通道同步并行采集，每通道采樣率高達16MS/s的多功能數(shù)據(jù)采集卡，該采集卡具有4個同步單端模擬輸入和16位的高分辨率A/D轉換器，同時C79451-Z1359-U9H在總諧波失真（THD）、信噪比SNR、無雜散動態(tài)范圍（SFDR）等方面性能能夠滿足本文對試驗精度的要求。此外，板載512M Byte內存，作為數(shù)據(jù)暫存空間，可以延長連續(xù)采集的時間，其數(shù)據(jù)傳輸方式采用DMA的方式，無需CPU直接控制傳輸，也沒有中斷處理方式那樣保留現(xiàn)場和恢復現(xiàn)場的過程，通過硬件為RAM與I/O設備開辟一條直接傳送數(shù)據(jù)的通路，使CPU的效率大為提高，提高了數(shù)據(jù)采集的實時性和動態(tài)響應特性，該數(shù)據(jù)采集卡能夠滿足本文對采樣率和精度的研究要求，其主要特性如表2所示。

表2 C79451-Z1359-U9數(shù)據(jù)采集卡特性

本文所研究的信號的頻率較高，因此需要板卡有足夠的帶寬滿足相應的研究要求。C79451-Z1359-U9帶寬為20MHz，能夠滿足本文對頻譜分析的要求，此外板卡的系統(tǒng)噪聲在±1V時僅為5.0LSBRMS，其在±1V時的頻譜特性如圖6所示。

圖6 ±1V時的FFT

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