【摘要】：隨著科技的進(jìn)步和社會(huì)的發(fā)展,電機(jī)在國民生產(chǎn)生活當(dāng)中的重要作用日益突出。現(xiàn)代電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展打破了傳統(tǒng)三相供電制的限制,使多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到了廣泛的關(guān)注。與傳統(tǒng)的三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)相比,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有輸出功率大、可靠性高、控制靈活、轉(zhuǎn)矩紋波小等諸多優(yōu)點(diǎn),因此被廣泛應(yīng)用于船艦推進(jìn)、航空航天、機(jī)車牽引、電動(dòng)汽車等關(guān)鍵領(lǐng)域。多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的故障不僅會(huì)影響系統(tǒng)可靠運(yùn)行,還可能造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)甚至是人員損失。此外,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中PWM型逆變器產(chǎn)生的共模電壓,不利于電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行更嚴(yán)重影響了電機(jī)繞組絕緣與軸承的壽命。本文依托國家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(51707007),以五相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象,對(duì)五相驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的單相斷相故障診斷和共模電壓的抑制方法進(jìn)行了深入的理論研究與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,建立了自然坐標(biāo)系下五相感應(yīng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,利用Matlab搭建了五相感應(yīng)電機(jī)故障診斷的仿真模型,根據(jù)對(duì)五相驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單相斷相時(shí)三次諧波平面電流軌跡特征的分析,設(shè)計(jì)了用于故障檢測(cè)的故障因子,定義了用于故障識(shí)別的電流軌跡位置角,并通過相應(yīng)變量的閾值設(shè)定與檢測(cè),提出了一種基于三次諧波平面電流檢測(cè)的五相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單相斷相故障診斷方法,實(shí)現(xiàn)了五相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單相斷相故障診斷。仿真結(jié)果證明了所提方法理論分析的正確性。然后,詳細(xì)分析了五相兩電平電壓源型逆變器的PWM原理與其共模電壓的產(chǎn)生機(jī)理,基于兩種現(xiàn)有的PWM策略的對(duì)比分析得出了抑制共模電壓的思路,即通過PWM策略將開關(guān)狀態(tài)之和限制在最小,進(jìn)而提出一種基于鏡像鋸齒載波的能夠有效降低共模電壓幅值和頻率的SCPWM策略。此外,對(duì)死區(qū)的影響、諧波注入的影響均進(jìn)行了詳細(xì)的分析,得出了死區(qū)不會(huì)產(chǎn)生共模電壓尖峰的結(jié)論,并繪制了三次諧波注入的可行區(qū)域。利用Matlab/Simulinkd搭建了基于五相兩電平電壓源型逆變器的五相驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)仿真模型。仿真結(jié)果與理論分析一致。最后,利用五相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)所提的故障診斷方法和SCPWM策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明,本文提出的五相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單相斷相故障診斷方法能在電流基波周期的18%以內(nèi)完成故障診斷,并且在指令轉(zhuǎn)速與負(fù)載轉(zhuǎn)矩突變的瞬態(tài)工況保持不誤報(bào)警,體現(xiàn)了該方法良好的快速性與魯棒性。同時(shí),與傳統(tǒng)SPWM策略相比,本文所提的SCPWM策略能夠有效地將共模電壓幅值和頻率分別降低80%和40%。另一方面,對(duì)于SCPWM策略,應(yīng)用諧波抑制技術(shù)可以優(yōu)化相電流THD,并且在可行區(qū)域內(nèi)注入三次諧波不會(huì)影響共模電壓的抑制效果。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TM346

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2737243