【摘要】：與傳統(tǒng)的三相電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)相比,多相電機(jī)具有低壓大功率輸出、高可靠性等優(yōu)點,特別適合應(yīng)用于電動汽車、航空航天等領(lǐng)域。隨著電力電子技術(shù)和控制理論的發(fā)展,電機(jī)的相數(shù)不再是電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的一個制約因素,多相電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)得到了越來越多的關(guān)注。直接轉(zhuǎn)矩控制具有結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)矩響應(yīng)迅速的特點,但面臨轉(zhuǎn)矩脈動大和電流諧波含量高的問題。論文以雙三相永磁同步電機(jī)為研究對象,對直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。論文首先介紹了雙三相永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)及其在自然坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,通過坐標(biāo)變換,得到了雙三相永磁同步電機(jī)在矢量空間解耦坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,在Simulink中進(jìn)行仿真建模,驗證了電機(jī)模型的正確性。其次,詳細(xì)描述了雙三相永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理,介紹了控制系統(tǒng)各個組成部分的功能,分析了六相電壓源逆變器的開關(guān)狀態(tài)以及不同電壓矢量對轉(zhuǎn)矩和磁鏈的作用,以轉(zhuǎn)矩響應(yīng)最快為目標(biāo),給出了傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制的矢量開關(guān)表。針對傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)存在轉(zhuǎn)矩脈動大的問題,提出了改進(jìn)的直接轉(zhuǎn)矩控制策略,包括高階轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器和占空比調(diào)制兩種方法。利用六相逆變器提供了豐富的電壓矢量,將傳統(tǒng)的三階轉(zhuǎn)矩滯環(huán)比較器擴(kuò)展為七階滯環(huán)比較器,實現(xiàn)了對轉(zhuǎn)矩誤差的分級控制。對于直接轉(zhuǎn)矩控制中一個有效矢量作用于整個采樣周期的問題,引入占空比調(diào)制,通過合理分配有效矢量和零矢量的作用時間,達(dá)到減小轉(zhuǎn)矩波動的目的,并且同時給出了兩種不同的占空比計算方法,包括基于在線計算的占空比DTC和基于離線查表的占空比DTC。最后,為了抑制雙三相永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制中的電流諧波,深入分析了逆變器開關(guān)矢量在兩個子平面的分布規(guī)律,基于輸入諧波平面的電壓幅值為零的約束,提出了合成虛擬矢量的控制算法,詳細(xì)對比了兩類不同的虛擬矢量合成方式。仿真結(jié)果表明,基于虛擬矢量的直接轉(zhuǎn)矩控制可以有效抑制諧波電流。
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM341
【圖文】：

不利于對目標(biāo)控制變量的量空間解耦的方法，通過正交解耦變換矩下的數(shù)學(xué)模型，可以對兩個子平面獨立雙三相永磁同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型構(gòu)空間位置分布，可以分為對稱六相電機(jī)（雙 Y 移 30°），其中雙 Y 移 30°的六成，因而可以將三相電機(jī)中成熟的控制雙三相永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖，ABC 和組都采用 Y 型連接，兩套三相繞組的定

電磁轉(zhuǎn)矩由式（2.3）變?yōu)? [( ) ]e p d q d q q fT n L L i i i （2.15）同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的定子電感陣變?yōu)閷顷�，并且�?shù)值恒定，不再隨轉(zhuǎn)子位置角變化而變化，從而實現(xiàn)了磁鏈方程的定常和解耦。雙三相永磁同步電機(jī)由一個六維空間變成了三個正交的二維子空間，其中 d-q 子空間的模型和三相電機(jī)在 d-q 坐標(biāo)系的模型一致，這為將三相電機(jī)中成熟的控制策略應(yīng)用到雙三相電機(jī)系統(tǒng)提供了參考。雖然z1-z2 子空間的電流不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，但該子空間的電流僅由定子電阻和漏感決定，而電阻和漏感都比較小，所以很小的電壓也總是能產(chǎn)生較大的諧波電流。2.4 Matlab/Simulink 建模與仿真分析2.4.1 Simulink搭建模型在現(xiàn)有的 Matlab 版本中沒有雙三相永磁同步電機(jī)模型，因此，首先需要搭建基于2.3 節(jié)中的數(shù)學(xué)模型的電機(jī)模塊，如圖 2.2 所示。模型主要有五個部分：電壓 Park 變換模塊、電壓方程模塊、運(yùn)動方程模塊、電流反 Park 變換模塊、輸出與測量模塊。

圖 2.4 運(yùn)動方程模塊Fig. 2.4 Motion equation module電壓 Park 變換模塊：輸入量是自然坐標(biāo)系下的六個相電壓，通過變換矩陣6 s /2rT，得到的輸出量為d q z1 z2u 、 u 、 u 、 u。矩陣6 s /2rT如圖 2.5 所示。電流反 Park 變換模塊：該模塊將輸入電流d q z1 z2i 、 i 、 i 、 i通過變換陣16 s /2r T得到自然坐標(biāo)系下的六相電流。輸出與測量模塊：整個電機(jī)模型的輸出信號包括了自然坐標(biāo)系下的六相電流；矢量解耦坐標(biāo)系下的電壓d q z1 z2u 、 u 、 u 、 u和電流d q z1 z2i 、 i 、 i 、 i；轉(zhuǎn)子的機(jī)械角度the m 、機(jī)械角速度m 以及電磁轉(zhuǎn)矩eT 。

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本文編號：2752094