在資源與環(huán)境問題日益嚴(yán)峻的情況下,船舶電力推進(jìn)、電力機(jī)車牽引、純電動(dòng)或混合動(dòng)力汽車等綠色環(huán)保的交通工具得到了廣泛的關(guān)注與研究。相較于傳統(tǒng)的三相電機(jī),多相電機(jī)因其具有的低壓大功率輸出、轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、容錯(cuò)能力強(qiáng)等特點(diǎn)而更適用于上述這些具有高功率、高可靠性要求的應(yīng)用領(lǐng)域。由于多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)仍主要采取PWM調(diào)制技術(shù),而與PWM技術(shù)緊密相關(guān)的一個(gè)負(fù)面影響就是共模電壓問題。高頻的共模電壓會(huì)對電機(jī)本身和電網(wǎng)都帶來不利的影響,是電機(jī)繞組發(fā)生故障以及電機(jī)軸承老化或失效的一個(gè)重要原因。本課題的研究圍繞雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)展開,對其矢量控制策略進(jìn)行研究并重點(diǎn)分析和解決矢量控制過程中的共模電壓問題。本文首先對雙三相電機(jī)在靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了介紹,并通過基于雙d-q和基于矢量空間解耦的坐標(biāo)變換得到其在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的數(shù)學(xué)表達(dá)形式,在兩種坐標(biāo)變換的基礎(chǔ)上進(jìn)一步研究了對應(yīng)的矢量控制方法,在MATLAB/Simulink中的仿真研究說明了在相同的控制參數(shù)下兩種控制方式中雙三相電機(jī)具有幾乎一致的輸出性能并選用基于矢量空間解耦模型的雙三相矢量控制作為課題研究的基本策略。其次,分析了兩電平電壓源型PWM多相逆變器的共模電壓的產(chǎn)生機(jī)理并推導(dǎo)了其表達(dá)形式,利用傅里葉分析的方法從頻域的角度對共模電壓的諧波特性進(jìn)行了分析,并針對逆變器實(shí)際應(yīng)用中的死區(qū)問題對共模電壓的影響進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。再次,為了有效的抑制雙三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的共模電壓問題,研究了考慮定子諧波電流抑制的基于六個(gè)過渡矢量的SVPWM控制策略,在其基礎(chǔ)上進(jìn)一步提出了可以增大直流母線電壓利用率的基于十二個(gè)過渡矢量的SVPWM控制策略,并采用優(yōu)化基本矢量作用順序的方法減小了死區(qū)的存在對共模電壓抑制的影響,仿真實(shí)驗(yàn)證明了控制策略的可行性。最后,在理論分析與仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,利用基于TMS320F28379的雙三相永磁同步電機(jī)同軸拖動(dòng)平臺(tái)對雙三相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的矢量控制和共模電壓抑制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)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】：2018
【中圖分類】：TM30
【部分圖文】：

圖 2-4基于矢量空間解耦坐標(biāo)變化的雙三相電機(jī)的矢量控制框圖2.5 雙三相永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真分析利用MATLAB/Simulink 建立的雙三相電機(jī)矢量控制系統(tǒng)的模型如圖2-5所示，其中按照雙三相電機(jī)的電磁方程與運(yùn)動(dòng)方程，并參照普通三相電機(jī)的模型，搭建的基于雙 d-q 變換和基于矢量空間解耦變換的雙三相電機(jī)的仿真模型如圖2-5(c)-(e)所示。(a) 基于雙 d-q坐標(biāo)變換的電機(jī)矢量控制系統(tǒng)仿真模型

00.05 0.1 0.15時(shí)間t/s00.05 0.1 0.15時(shí)間t/s圖 2-7 速度響應(yīng)曲線從上述仿真結(jié)果可以看到，在兩種控制方式下，雙三相電機(jī)具有幾乎一致輸出性能。實(shí)際上由[17]中的推導(dǎo)可知，當(dāng)基于雙 d-q 的電機(jī)矢量控制系統(tǒng)中， 軸電流的給定滿足 ，軸電流給定為 時(shí)，它與基于矢量間解耦的電機(jī)控制系統(tǒng)中的 ， 具有著相同的控制效果。于基于矢量空間解耦的雙三相電機(jī)控制系統(tǒng)更能體現(xiàn)出多相電機(jī)多矢量空間度的特點(diǎn)，同時(shí)對于諧波平面的諧波電流的控制也更加的靈活，因此在本課中選用基于矢量空間解耦模型的雙三相矢量控制作為基本控制策略。2.6 本章小結(jié)本章主要分析了雙三相電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和對應(yīng)的矢量控制方法。首先對雙相電機(jī)做了簡單介紹并說明了其可以提高最低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)次數(shù)至12次，然后在然坐標(biāo)系下建立起了雙三相電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，按照基于雙 d-q 和矢量空間解的坐標(biāo)變換得到了其在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并在矢量空間解耦坐標(biāo)變* *q1 q 2Qi i i* *1 20d di i *q Qi i* * *1 1 20d z zi i i

圖 3-6 相電流根據(jù)方向的區(qū)間劃分三相逆變器的開關(guān)狀態(tài)由{101}切換到{100}發(fā)生一相橋臂的開關(guān)狀態(tài)發(fā)生切換時(shí)的共模電壓情況。不發(fā)生變化，橋臂輸出電壓分別為 /2dcV 和 /2dc V 死區(qū)時(shí)間dt 內(nèi)，i1S 中 C 相由于下橋臂的二極管續(xù)在低電平，i2S 中 C 相由于上橋臂的二極管續(xù)流導(dǎo)高電平。但這兩種情況下均不會(huì)有共模電壓尖峰dtAovBovCovt /st /st /sCov/2dcV/2 V/2dcV/2dc V/2dcV/2dc VAovBov
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2863083