【摘要】：隨著科技的進步和社會的發(fā)展,電機在國民生產生活當中的重要作用日益突出�，F代電力電子技術的飛速發(fā)展打破了傳統三相供電制的限制,使多相電機驅動系統得到了廣泛的關注。與傳統的三相電機驅動系統相比,多相電機驅動系統具有輸出功率大、可靠性高、控制靈活、轉矩紋波小等諸多優(yōu)點,因此被廣泛應用于船艦推進、航空航天、機車牽引、電動汽車等關鍵領域。多相電機驅動系統的故障不僅會影響系統可靠運行,還可能造成嚴重的經濟甚至是人員損失。此外,多相電機驅動系統中PWM型逆變器產生的共模電壓,不利于電網的安全穩(wěn)定運行更嚴重影響了電機繞組絕緣與軸承的壽命。本文依托國家自然科學基金青年科學基金項目(51707007),以五相電機驅動系統為研究對象,對五相驅動系統的單相斷相故障診斷和共模電壓的抑制方法進行了深入的理論研究與實驗驗證。首先,建立了自然坐標系下五相感應電機的數學模型,利用Matlab搭建了五相感應電機故障診斷的仿真模型,根據對五相驅動系統單相斷相時三次諧波平面電流軌跡特征的分析,設計了用于故障檢測的故障因子,定義了用于故障識別的電流軌跡位置角,并通過相應變量的閾值設定與檢測,提出了一種基于三次諧波平面電流檢測的五相電機驅動系統單相斷相故障診斷方法,實現了五相電機驅動系統單相斷相故障診斷。仿真結果證明了所提方法理論分析的正確性。然后,詳細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生機理,基于兩種現有的PWM策略的對比分析得出了抑制共模電壓的思路,即通過PWM策略將開關狀態(tài)之和限制在最小,進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,對死區(qū)的影響、諧波注入的影響均進行了詳細的分析,得出了死區(qū)不會產生共模電壓尖峰的結論,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動系統仿真模型。仿真結果與理論分析一致。最后,利用五相感應電機驅動系統實驗平臺對所提的故障診斷方法和SCPWM策略進行了實驗驗證。實驗結果證明,本文提出的五相電機驅動系統單相斷相故障診斷方法能在電流基波周期的18%以內完成故障診斷,并且在指令轉速與負載轉矩突變的瞬態(tài)工況保持不誤報警,體現了該方法良好的快速性與魯棒性。同時,與傳統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,對于SCPWM策略,應用諧波抑制技術可以優(yōu)化相電流THD,并且在可行區(qū)域內注入三次諧波不會影響共模電壓的抑制效果。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM346

【參考文獻】

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本文編號：2737243