【摘要】：永磁同步電動機(jī)以其高功率密度、高可靠性、低損耗等優(yōu)點(diǎn),在電動汽車、數(shù)控機(jī)床、航空航天等動力領(lǐng)域得到了廣泛的研究和應(yīng)用。永磁同步電機(jī)的獨(dú)特特性使其非常適用于高速傳動領(lǐng)域。電機(jī)的高速運(yùn)行會導(dǎo)致定子電流諧波的顯著增加,從而導(dǎo)致電機(jī)損耗增加和轉(zhuǎn)矩脈動增大,使系統(tǒng)的控制效果變差,嚴(yán)重影響永磁同步電機(jī)在高速場合的應(yīng)用。研究表明,可調(diào)直流母線電壓不僅能抑制大電流諧波,而且能降低永磁同步電機(jī)的熱應(yīng)力、功率開關(guān)模塊的電流應(yīng)力,大大提高系統(tǒng)的控制性能。為了克服傳統(tǒng)高速驅(qū)動變換器的局限性,提供雙向功率流的可調(diào)直流母線電壓,本文介紹了一種基于Z源降壓型整流器的新型AC-DC-AC變換器。阻抗Z網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特特性使得這種新型的變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以獲得高于或低于電網(wǎng)電壓的直流母線電壓,并且可以根據(jù)電機(jī)的參考轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)整,這是因?yàn)閆源整流器可以通過“直通狀態(tài)”實(shí)現(xiàn)降壓。為了提高該變換器的降壓能力,并相應(yīng)地改善系統(tǒng)在低速時的電流和速度特性,采用一種改進(jìn)的Z網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),這種拓?fù)渚哂袀鹘y(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的所有優(yōu)點(diǎn)。此外,論文研究改進(jìn)Z源拓?fù)涞墓ぷ髟砗蛿?shù)學(xué)模型。本文建立永磁同步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型,研究改進(jìn)型Z源整流器的空間矢量脈寬調(diào)制策略,并介紹與之相應(yīng)的控制算法,對基于Z源整流和逆變的高速永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。對改進(jìn)Z源整流器和傳統(tǒng)Z源整流器進(jìn)行對比仿真,仿真結(jié)果表明,新的改進(jìn)Z源整流器能夠極大提升變換器的降壓能力,改善低壓供電特性和電機(jī)低速運(yùn)行性能,并且采用改進(jìn)Z源AC-DC-AC變換器可以顯著降低高速永磁同步電機(jī)的電流總諧波含量。最后,搭建3kW永磁同步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。分析和研究系統(tǒng)的電壓和電流特性,對該方法的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

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本文編號：2744850