【摘要】：伴隨著交流變頻調(diào)速系統(tǒng)大功率、高可靠性化的進程,雙三相永磁同步電機逐漸嶄露頭角。高效率、低損耗、高功率密度,較低的磁動勢諧波、平滑的轉(zhuǎn)矩波動以及較強的容錯運行能力等優(yōu)點,使得其在艦船推進、全電飛機、新能源發(fā)電等場合得到了廣泛的運用。以雙三相電機為代表的多相電機是交流變頻調(diào)速系統(tǒng)電機未來的主要發(fā)展方向之一。本文圍繞雙三相永磁同步電機,對其數(shù)學(xué)模型、諧波電流控制以及定子電樞繞組開路故障后的容錯控制策略等主要問題進行了分析研究。電機的數(shù)學(xué)模型是電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵,本文對六相靜止坐標(biāo)系下雙三相永磁同步電機數(shù)學(xué)方程分別采用雙d-q理論以及矢量空間解耦理論進行旋轉(zhuǎn)變換,得到了兩種坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并建立了相應(yīng)的等效電路來分析變換后電機模型變量間的耦合關(guān)系。針對雙三相永磁同步電機諧波電流平面解耦的特點,本文建立了采用改進型比例諧振控制器的矢量控制方案,通過比例諧振控制器諧振點處高增益的特點來抑制諧波子平面的電流,同時省去旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換,在兩相靜止坐標(biāo)系下直接實現(xiàn)了對雙三相電機的控制,節(jié)省了控制器資源。本文分析了雙三相永磁同步電機定子繞組開路故障后,基于電流滯環(huán)控制的容錯控制方案,根據(jù)電機輸出功率恒定、旋轉(zhuǎn)磁動勢不變兩個原則,選取定子總銅耗最小和相銅耗最大值最小兩個指標(biāo)來優(yōu)化求解開路故障后電機剩余相電流的表達式,建立了采用電流滯環(huán)控制技術(shù)的容錯控制系統(tǒng),同時仿真分析了該容錯控制系統(tǒng)的電流以及轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。本文分析了雙三相永磁同步電機定子繞組開路故障后保持剩余相電流不變時電機的磁動勢及輸出轉(zhuǎn)矩。同時基于矢量空間解耦變換的思想對W相繞組開路故障后的雙三相永磁同步電機進行建模,分析了缺相故障電機在正常矢量控制下的性能,并基于缺相后電機的數(shù)學(xué)模型,分析了采用二次變換的容錯控制策略,消除了缺相后電機產(chǎn)生的二次轉(zhuǎn)矩波動。最后本文搭建了雙三相永磁同步電機驅(qū)動控制實驗平臺,并對相關(guān)理論進行了實驗研究與驗證。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文，因此，其比較容易實現(xiàn)并且可靠性也較高，但是在對進行抑制時，，需要進行復(fù)雜的濾波處理和坐標(biāo)變換，同號的無靜差追蹤。由于比例諧振（PR）控制器能夠在靜信號的無靜差追蹤、不需要進行坐標(biāo)變換，不存在耦合也易于實現(xiàn)對低次諧波抑制，因此更具有優(yōu)勢。振（PR）控制器由比例環(huán)節(jié)與廣義積分環(huán)節(jié)兩部分組成，傳遞函數(shù)如下PR P I2 202= +sG K Ks IK 分別為比例部分以及積分部分的時間常數(shù)；0 為諧振諧振角頻率處具有較大的增益，選取IK =200,0 =62.8r節(jié)波特圖如下所示：

可以看出c 的變化并不影響諧振點處的峰值增益，隨著 波動逐漸增大，選頻特性變好但同時會影響控制系統(tǒng)的穩(wěn)相 PMSM 低次諧波電流抑制策略分析可知，雙三相 PMSM 的 5 次、7 次諧波電流被映射到1 2z -z 平面采用 PI 電流調(diào)節(jié)器時，無法完全抑制住諧波電流電樞繞組電流畸變，帶來不必要的銅耗和噪聲。因此可以考R 電流調(diào)節(jié)器。相 PMSM 正常運行時，兩套定子繞組采用星形接法，并且可以抑制電樞電流中的 3k k 0,1,2 次諧波成分，此時量為零。而雙三相 PMSM 發(fā)生某一相或某兩相繞組斷路故中性點相接可以充分利用多相電機高冗余度的特點，但是電流成分可以流通，導(dǎo)致相電流產(chǎn)生較大的畸變，增加定要考慮對零序電流進行控制，利用 PR 控制器可以實現(xiàn)對波成分的抑制。進型 PR 控制器并聯(lián)時，可以對指定次數(shù)的諧波進行抑制
【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】：2018
【分類號】：TM341

【參考文獻】

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本文編號：2634125