永磁同步電機(jī)(permanent magnet synchronous motor,PMSM)由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、功率密度高、節(jié)能高效等優(yōu)良的特性而得到了廣泛的應(yīng)用。電機(jī)的三相繞組有傳統(tǒng)的閉繞組連接方式和開(kāi)繞組連接方式,開(kāi)繞組永磁同步電機(jī)(Open end winding permanent magnet synchronous motor,OEW-PMSM)可以避免開(kāi)關(guān)器件對(duì)電機(jī)功率等級(jí)的限制,解決高壓大功率電機(jī)系統(tǒng)中電磁干擾、開(kāi)關(guān)損耗、器件安全可靠性等問(wèn)題。在伺服領(lǐng)域,Z源網(wǎng)絡(luò)可以用來(lái)提升直流母線電壓擴(kuò)大電機(jī)的調(diào)速范圍,同時(shí)避免死區(qū)時(shí)間的不利影響。本文將兩者的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合研究了基于Z源網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)繞組永磁同步電機(jī)系統(tǒng),具體的研究?jī)?nèi)容如下:首先,研究了Z源網(wǎng)絡(luò)的工作模態(tài)、升降壓工作原理,對(duì)比分析了不同零電壓矢量插入方法形成的Z源網(wǎng)絡(luò)不同調(diào)制策略。分析計(jì)算了Z源網(wǎng)絡(luò)的元器件參數(shù),并對(duì)主電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)。其次,建立了基于Z源網(wǎng)絡(luò)的共直流母線型和隔離直流母線型OEW-PMSM這兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)模型。開(kāi)繞組結(jié)構(gòu)將零序回路打開(kāi),在建模時(shí)需要考慮反電動(dòng)式中的三次諧波分量的影響。建立了電壓方程、磁鏈方程、電磁轉(zhuǎn)矩方程,解耦得到了d軸、q軸、零軸的等效電路,便于分析零序回路和系統(tǒng)控制。再次,研究了基于Z源網(wǎng)絡(luò)的共直流母線型OEW-PMSM的共模電壓和零序電流。Z源網(wǎng)絡(luò)可以增大調(diào)制比并避免死區(qū)時(shí)間對(duì)應(yīng)的共模電壓分量,分析了雙兩電平逆變器的電壓矢量分布和電壓矢量造成的共模電壓。根據(jù)逆變器輸出的共模電壓分量、三次諧波反電動(dòng)勢(shì)分量與零序電流的關(guān)系,建立了零序電流閉環(huán)控制以實(shí)現(xiàn)對(duì)零序電流的抑制,并采用12段直通式調(diào)制策略進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。最后,針對(duì)基于Z源網(wǎng)絡(luò)的隔離直流母線型OEW-PMSM拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),研究了兩個(gè)Z源網(wǎng)絡(luò)輸出電壓比不同時(shí)開(kāi)繞組電機(jī)獲得的電平數(shù)情況和電壓矢量分布情況,具體分析了Z源網(wǎng)絡(luò)輸出電壓比為2:1和1:1時(shí)的供電效果。研究了部分電壓矢量可能造成低壓側(cè)Z源網(wǎng)絡(luò)電容過(guò)充的問(wèn)題,利用仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)基于Z源網(wǎng)絡(luò)的隔離型OEW-PMSM系統(tǒng)調(diào)制策略進(jìn)行驗(yàn)證。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM341
【部分圖文】：

圖 4-13 采用最大六邊形的無(wú)零序電流抑制的基于 Z 源網(wǎng)絡(luò)的 SVPWM 調(diào)制輸出結(jié)果4.5.2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證為了更好地驗(yàn)證 Z 源網(wǎng)絡(luò)的升壓效果和本文提出的基于 Z 源網(wǎng)絡(luò)的OEW-PMSM 零序電流的抑制策略的合理有效性，對(duì)開(kāi)繞組永磁同步電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了硬件平臺(tái)的搭建和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。整個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)包括 Z 源網(wǎng)絡(luò)模塊、負(fù)載開(kāi)繞組永磁同步電機(jī)、電機(jī)控制器、直流穩(wěn)壓電源和示波器等。Z 源網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)等值電感值為 1.6mH，兩個(gè)等值電容采用兩個(gè) 220μF 的電容并聯(lián)構(gòu)成，二極管選用超快恢復(fù)二極管，型號(hào)為 MUR860G。開(kāi)繞組永磁同步電機(jī)參數(shù)和仿真參數(shù)大體一致，功率等級(jí)為 400W，4 對(duì)極，額定轉(zhuǎn)速為 1000r/min，定子電阻約 2.58 ，如圖 4-14 a)所示。雙逆變器采用富士公司(Fuji Electric)生產(chǎn)的 IPM 模塊 6MBP75RA060 其內(nèi)置保護(hù)電路和制動(dòng)電路，模塊如圖 4-14 b)。IPM 的隔離驅(qū)動(dòng)模塊采用推薦的光耦 HCPL4504 進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。開(kāi)繞組電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制芯片采用 TI 公司生產(chǎn)的 DSP TMS320F28335，開(kāi)關(guān)頻率為 10kHz，IGBT 的開(kāi)關(guān)頻率也為 10kHz。采用增量式編碼器采集電機(jī)的轉(zhuǎn)速信息。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文相橋臂的切換過(guò)程，逆變器的開(kāi)關(guān)頻率為 10kHz。Z 源網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出電壓波形示于圖 b)，可知 Z 源網(wǎng)絡(luò)將輸入為 60V 的直流母線電壓泵升至 85V，實(shí)驗(yàn)和理論推導(dǎo)相符合。由圖 c)中 Z 源網(wǎng)絡(luò)輸入的電流波形可知 Z 源網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有出現(xiàn)非正常工作狀態(tài)即在非直通狀態(tài)輸入電流沒(méi)有出現(xiàn)斷續(xù)。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文流波形畸變程度較為改善，總畸變率降為 34.26%。實(shí)驗(yàn)、仿真以及理論分析相吻合，零序回路中雙逆變器產(chǎn)生的共模電壓源抵消后零序電流在一定程度上可以被抑制，然而由于反電動(dòng)勢(shì)中三次諧波的存在使零序電流無(wú)法完全消除。60V/格逆變器1輸出Ua1b12A/格A相電流i
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本文編號(hào)：2842932