發(fā)布時(shí)間：2017-08-04 03:22

  本文關(guān)鍵詞：船舶電力推進(jìn)用九相永磁電機(jī)的驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 新能源 船舶電力推進(jìn) 多相永磁電機(jī) DSP+FPGA 多相載波調(diào)制

【摘要】：由于在低壓大功率的場(chǎng)合中,多相永磁電機(jī)可以通過(guò)分?jǐn)偯肯嚯娏鹘档蛦蝹�(gè)開(kāi)關(guān)管上的功率,所以非常適合船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)等供電電壓受限的環(huán)境。其中三Y移20°九相永磁同步電機(jī)(PMSM)比六相電機(jī)具有更強(qiáng)的容錯(cuò)能力、更小的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和更靈活的控制方法,日益受到新能源電機(jī)、軌道交通和軍艦驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域的青睞。同時(shí)其非正弦繞組情況下的數(shù)學(xué)模型和驅(qū)動(dòng)控制策略也相對(duì)更加復(fù)雜,目前尚沒(méi)有完整的高性能控制方案,仍需廣大學(xué)者作進(jìn)一步的研究。本文以三Y移20°九相永磁電機(jī)為研究對(duì)象,圍繞其本體模型、控制策略和調(diào)制算法等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了如下工作:首先,對(duì)多相永磁電機(jī)的磁勢(shì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析,通過(guò)對(duì)多相永磁電機(jī)諧波子空間的分析從對(duì)稱(chēng)多相電機(jī)坐標(biāo)變換的一般形式中推導(dǎo)出了繞組非正弦式三Y移20°九相電機(jī)的Clarke變換矩陣,并由此進(jìn)一步推導(dǎo)出其在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型。其次,在三相載波PWM調(diào)制的理論基礎(chǔ)上,探究了多相載波PWM的實(shí)現(xiàn)方法。結(jié)合多維子空間矢量控制策略,提出繞組非正弦式三Y移20°九相電機(jī)的電流環(huán)控制框圖。并在MATLAB/Simulink下對(duì)基波子空間矢量控制和多維子空間矢量控制經(jīng)行了仿真分析,結(jié)果表明后者已經(jīng)可以有效抑制系統(tǒng)的諧波并具有較快的響應(yīng)速度。再次,針對(duì)九相永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了基于DSP+FPGA構(gòu)架的通用硬件平臺(tái),在該平臺(tái)下對(duì)DSP和FPGA進(jìn)行了合理的任務(wù)劃分。并在FPGA中實(shí)現(xiàn)了可并口配置的多路PWM發(fā)生器,給出了DSP中控制算法實(shí)現(xiàn)的軟件流程圖。最后,通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)了硬件平臺(tái)下HDL設(shè)計(jì)和主要外設(shè)設(shè)計(jì)的有效性。結(jié)果表明,硬件平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能并已初步具備實(shí)現(xiàn)三Y移20°九相電機(jī)基于載波調(diào)制多維子空間矢量控制算法的條件。
【關(guān)鍵詞】：新能源 船舶電力推進(jìn) 多相永磁電機(jī) DSP+FPGA 多相載波調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：U664.3;TM351
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 引言9
• 1.2 課題背景9-12
• 1.2.1 多相永磁電機(jī)9-10
• 1.2.2 船舶電力推進(jìn)技術(shù)10-11
• 1.2.3 多相永磁電機(jī)在船舶電力推進(jìn)中的應(yīng)用11-12
• 1.3 多相電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究綜述12-17
• 1.3.1 多相電機(jī)國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 多相電機(jī)本體研究13
• 1.3.3 多相電機(jī)控制策略13-15
• 1.3.4 多相電機(jī)控制系統(tǒng)的PWM調(diào)制策略15-16
• 1.3.5 控制系統(tǒng)硬件平臺(tái)的實(shí)現(xiàn)方案16-17
• 1.4 課題來(lái)源及本文工作17-18
• 第2章 多相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型18-34
• 2.1 引言18
• 2.2 多相永磁同步電機(jī)的定子繞組18-19
• 2.2.1 對(duì)稱(chēng)繞組與非對(duì)稱(chēng)繞組18-19
• 2.2.2 定子繞組的正弦式分布與非正弦式分布19
• 2.3 多相永磁同步電機(jī)的諧波磁勢(shì)分析19-22
• 2.3.1 電機(jī)定子的繞組函數(shù)20-21
• 2.3.2 多相永磁電機(jī)的合成磁動(dòng)勢(shì)21-22
• 2.4 多相永磁同步電機(jī)的建模方法22-23
• 2.5 多相永磁電機(jī)的相變量數(shù)學(xué)模型23-24
• 2.6 多相永磁同步電機(jī)的坐標(biāo)變換24-32
• 2.6.1 三相永磁同步電機(jī)的坐標(biāo)變換25-26
• 2.6.2 多相交流電機(jī)的廣義坐標(biāo)變換26-29
• 2.6.3 不對(duì)稱(chēng)九相永磁同步電機(jī)的Clarke變換29-31
• 2.6.4 不對(duì)稱(chēng)九相永磁同步電機(jī)的Park變換31-32
• 2.7 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下非對(duì)稱(chēng)九相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型32-33
• 2.8 本章小結(jié)33-34
• 第3章 非對(duì)稱(chēng)九相永磁同步電機(jī)的控制策略研究34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 九相逆變電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)34-36
• 3.3 九相永磁同步電機(jī)的PWM調(diào)制策略36-43
• 3.3.1 負(fù)載等效電路36-37
• 3.3.2 基于最大矢量SVPWM的調(diào)制思想37-39
• 3.3.3 基于載波的多相PWM調(diào)制策略39-43
• 3.4 多相永磁電機(jī)的多維子空間矢量控制策略43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-46
• 第4章 MATLAB/Simulink建模與仿真分析46-56
• 4.1 引言46
• 4.2 不對(duì)稱(chēng)九相永磁電機(jī)本體仿真模型46-49
• 4.2.1 電機(jī)的電氣部分仿真模型47-49
• 4.2.2 電機(jī)的機(jī)械部分仿真模型49
• 4.3 基于載波的逆變系統(tǒng)仿真模型49-50
• 4.4 模擬測(cè)功機(jī)的仿真模型50
• 4.5 基波子空間的矢量控制系統(tǒng)仿真50-53
• 4.6 基于多維矢量空間解耦控制系統(tǒng)仿真53-55
• 4.7 本章小結(jié)55-56
• 第5章 九相永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)56-78
• 5.1 引言56
• 5.2 控制系統(tǒng)電氣平臺(tái)的設(shè)計(jì)方案56-58
• 5.3 九相永磁電機(jī)控制器硬件平臺(tái)總體設(shè)計(jì)58-60
• 5.3.1 硬件平臺(tái)總體框圖58-59
• 5.3.2 數(shù)字處理系統(tǒng)的芯片選型59
• 5.3.3 主要外設(shè)的芯片選型59-60
• 5.4 硬件平臺(tái)電源設(shè)計(jì)60-64
• 5.4.1 電源的總體配置60-61
• 5.4.2 數(shù)字處理系統(tǒng)專(zhuān)用電源設(shè)計(jì)61-64
• 5.5 旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路設(shè)計(jì)64-66
• 5.5.1 旋轉(zhuǎn)變壓器解碼電路工作原理64-65
• 5.5.2 旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)65-66
• 5.6 基于DSP的控制算法實(shí)現(xiàn)66-69
• 5.6.1 數(shù)值的標(biāo)幺化66-67
• 5.6.2 DSP軟件流程67-69
• 5.7 FPGA的HDL設(shè)計(jì)69-77
• 5.7.1 FPGA的開(kāi)發(fā)流程和總體設(shè)計(jì)69
• 5.7.2 基于FPGA的并.通信設(shè)計(jì)69-71
• 5.7.3 基于FPGA的PWM發(fā)生器模塊71-73
• 5.7.4 基于FPGA的SPI通信接.設(shè)計(jì)73-74
• 5.7.5 基于FPGA的故障邏輯處理74-77
• 5.8 本章小結(jié)77-78
• 第6章基于硬件平臺(tái)的實(shí)驗(yàn)78-82
• 6.1 引言78
• 6.2 硬件的基本功能驗(yàn)證78-80
• 6.2.1 專(zhuān)用電源的帶載上電實(shí)驗(yàn)78-79
• 6.2.2 基于FPGA和旋變解碼電路的位置檢測(cè)試驗(yàn)79-80
• 6.3 基于FPGA的三相SPWM發(fā)波實(shí)驗(yàn)80-81
• 6.4 本章小結(jié)81-82
• 第7章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 全文總結(jié)82
• 7.2 工作展望82-84
• 參考文獻(xiàn)84-87
• 致謝87-88
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在校期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果88

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本文編號(hào)：617541