本文關(guān)鍵詞：多相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》 2011年

雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究

楊金波  

【摘要】：與傳統(tǒng)三相電機(jī)相比,多相電機(jī)具有低壓大功率輸出、容錯(cuò)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在船艦電力推進(jìn)、電動(dòng)汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,電機(jī)的相數(shù)已不再是傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)制約因素,多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注。論文以相移30°雙三相永磁同步電機(jī)(PMSM)為研究對(duì)象,對(duì)多相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。 論文首先通過(guò)坐標(biāo)變換,得到了雙三相PMSM在雙d-q和矢量空間解耦(VSD)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,并給出了基于兩種模型的矢量控制策略。雙d-q矢量控制等效于對(duì)兩臺(tái)三相電機(jī)的控制,VSD矢量控制將對(duì)電流的控制放在了兩個(gè)相互正交的子空間中。通過(guò)對(duì)兩種矢量控制策略的比較,指出在相同的控制參數(shù)下兩者對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的控制效果是一致的。由于VSD模型揭示了雙三相電機(jī)多諧波子空間的特點(diǎn),在保證轉(zhuǎn)速控制性能的前提下,既可以采用四維電流控制以得到最小的定子銅耗,也可以采用二維電流控制以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),電流控制更加靈活。 其次,對(duì)雙三相PMSM的脈寬調(diào)制(PWM)算法進(jìn)行深入分析。傳統(tǒng)兩矢量空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)具有更高的母線(xiàn)電壓利用率但是注入諧波電壓過(guò)大,而四矢量SVPWM只用于輸出正弦電壓,限制了其調(diào)制范圍。針對(duì)以上問(wèn)題,論文將四矢量SVPWM擴(kuò)展到非正弦電壓調(diào)制區(qū),得到了和兩矢量SVPWM同樣的調(diào)制范圍,同時(shí)降低了注入的諧波電壓,進(jìn)而減少了諧波電流。將四矢量非正弦電壓SVPWM統(tǒng)一到雙零序注入PWM中,提出三段式調(diào)制策略,將線(xiàn)性調(diào)制范圍分為正弦電流調(diào)制區(qū)、正弦電壓調(diào)制區(qū)和非正弦電壓調(diào)制區(qū)。其中第一個(gè)調(diào)制區(qū)對(duì)應(yīng)的是四維電流控制,后兩個(gè)調(diào)制區(qū)對(duì)應(yīng)的都是二維電流控制,這種調(diào)制策略在全調(diào)制范圍內(nèi)對(duì)母線(xiàn)電壓進(jìn)行了最優(yōu)化利用。 再次,研究了永磁同步電機(jī)的非線(xiàn)性控制策略。通過(guò)輸出反饋線(xiàn)性化得到完全解耦的永磁同步電機(jī)線(xiàn)性化模型,在該模型下可以通過(guò)直接控制電壓來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。針對(duì)反饋線(xiàn)性化控制對(duì)電機(jī)參數(shù)較為依賴(lài)的問(wèn)題,將終端滑模(TSM)控制策略應(yīng)用到反饋線(xiàn)性化模型中,分別設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和直軸電流滑模控制器,推導(dǎo)出控制率并給出系統(tǒng)穩(wěn)定性證明。為了降低滑模增益,減小抖振,設(shè)計(jì)擾動(dòng)觀測(cè)器并對(duì)觀測(cè)到的擾動(dòng)量進(jìn)行補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明,基于擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆答伨�(xiàn)性化終端滑模控制提高了轉(zhuǎn)速的動(dòng)態(tài)性能且具有較強(qiáng)的魯棒性。 最后,針對(duì)多相電機(jī)具有多控制自由度的特點(diǎn)研究了電機(jī)缺相后的容錯(cuò)運(yùn)行問(wèn)題。多相電機(jī)在缺相后,不同的中線(xiàn)連接方式對(duì)應(yīng)著不同的電流優(yōu)化控制策略。根據(jù)不同的中線(xiàn)連接方式以及相應(yīng)的電流約束條件,選定矢量空間解耦變換陣,建立一相和正交兩相開(kāi)路雙三相永磁同步電機(jī)的VSD數(shù)學(xué)模型,將電機(jī)變量分別映射到與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的d-q子空間和與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換無(wú)關(guān)的z1-z2-z3子空間中。提出基于VSD模型的雙三相PMSM容錯(cuò)控制策略,通過(guò)在z1-z2-z3子空間中設(shè)定不同的電流參考值可以分別得到定子銅耗最小和定子電流幅值最小兩種電流優(yōu)化控制策略。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了容錯(cuò)控制方案的有效性。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TM341
【目錄】：

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【引證文獻(xiàn)】

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2 李深;楊斌;朱宏林;高丕國(guó);;同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置角的計(jì)算及應(yīng)用[A];2010年全國(guó)軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議文集[C];2010年

3 傅自清;李儉君;;同步電機(jī)負(fù)載勵(lì)磁電流的確定[A];四川省電工技術(shù)學(xué)會(huì)第七屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2003年

4 傅自清;李儉君;;同步電機(jī)負(fù)載勵(lì)磁電流的數(shù)值計(jì)算方法[A];四川省電工技術(shù)學(xué)會(huì)電機(jī)、電測(cè)專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2002年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2002年

5 唐志平;;同步電機(jī)自勵(lì)磁狀態(tài)空間分析[A];西部大開(kāi)發(fā) 科教先行與可持續(xù)發(fā)展——中國(guó)科協(xié)2000年學(xué)術(shù)年會(huì)文集[C];2000年

6 張瑜;路尚書(shū);李崇堅(jiān);趙曉坦;李凡;段巍;安虹;雷鳴;;三電平同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制系統(tǒng)介紹[A];中國(guó)計(jì)量協(xié)會(huì)冶金分會(huì)2008年會(huì)論文集[C];2008年

7 張瑜;路尚書(shū);李崇堅(jiān);趙曉坦;李凡;段巍;安虹;雷鳴;;三電平同步電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向控制系統(tǒng)介紹[A];2008全國(guó)第十三屆自動(dòng)化應(yīng)用技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2008年

8 胡彥奎;陶彩霞;;無(wú)阻尼繞組式感應(yīng)同步電機(jī)做步進(jìn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)的動(dòng)態(tài)仿真[A];中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)全國(guó)第九屆自動(dòng)化新技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

9 張瑜;路尚書(shū);李崇堅(jiān);趙曉坦;李凡;段巍;安虹;雷鳴;;基于三電平IGBT變流器的同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)[A];2008中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電力電子學(xué)會(huì)第十一屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2008年

10 孫清泉;胡坤;;大功率變頻調(diào)速ACS6000傳動(dòng)系統(tǒng)在濟(jì)鋼冷軋廠中的應(yīng)用[A];全國(guó)冶金自動(dòng)化信息網(wǎng)2009年會(huì)論文集[C];2009年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 沈忠;[N];科技日?qǐng)?bào);2004年

2 夏杰生;[N];中國(guó)冶金報(bào);2006年

3 曉強(qiáng) 劉俊勇 楊可 雷霞;[N];中國(guó)電力報(bào);2005年

4 ;[N];中國(guó)圖書(shū)商報(bào);2003年

5 付長(zhǎng)虹;[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2007年

6 郝紅;[N];中國(guó)電力報(bào);2003年

7 廣東 梁仲華;[N];電子報(bào);2004年

8 邵珍珍 本報(bào)記者 胡唯元;[N];科技日?qǐng)?bào);2005年

9 湘文;[N];中國(guó)工業(yè)報(bào);2007年

10 世淮;[N];中國(guó)電力報(bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 吳軒欽;電勵(lì)磁同步電機(jī)雙三電平矢量控制系統(tǒng)研究及其應(yīng)用[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2011年

2 王磊;電勵(lì)磁同步電機(jī)無(wú)傳感器控制檢測(cè)技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2012年

3 張卓然;新型混合勵(lì)磁同步電機(jī)特性研究[D];南京航空航天大學(xué);2009年

4 符曉;電勵(lì)磁同步電機(jī)低開(kāi)關(guān)頻率控制技術(shù)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2011年

5 田淳;無(wú)位置傳感器同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制理論研究與實(shí)踐[D];南京航空航天大學(xué);2002年

6 李浩;大功率三電平變換器關(guān)鍵技術(shù)及同步電機(jī)傳動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué);2010年

7 郭亮;新型同步電機(jī)的分析與優(yōu)化研究[D];浙江大學(xué);2006年

8 溫志偉;基于數(shù)值分析的大型同步電機(jī)內(nèi)溫度場(chǎng)的研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（電工研究所）;2006年

9 姚文熙;多電平六相同步電機(jī)變頻調(diào)速全數(shù)字控制技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2005年

10 王松;永磁同步電機(jī)的參數(shù)辨識(shí)及控制策略研究[D];北京交通大學(xué);2011年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王燦;同步電機(jī)變頻軟起動(dòng)智能并網(wǎng)的研究[D];武漢科技大學(xué);2013年

2 李亞楠;三級(jí)式同步電機(jī)變頻交流起動(dòng)/發(fā)電系統(tǒng)的研究[D];南京航空航天大學(xué);2011年

3 王瓊芳;選礦廠磨礦系統(tǒng)球磨同步電機(jī)勵(lì)磁控制系統(tǒng)的數(shù)字化改造[D];電子科技大學(xué);2010年

4 李新文;船舶電力推進(jìn)同步電機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2010年

5 蔣曉玲;同步電機(jī)故障運(yùn)行的計(jì)算機(jī)算法實(shí)現(xiàn)[D];上海交通大學(xué);2010年

6 沈錫全;變頻器并聯(lián)供電的同步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)研制及性能研究[D];華中科技大學(xué);2009年

7 楊溢煒;三級(jí)式同步電機(jī)的起動(dòng)控制策略研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

8 賈成禹;BSG混合動(dòng)力汽車(chē)同步電機(jī)磁場(chǎng)定向控制系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱理工大學(xué);2010年

9 周濤;同步電機(jī)變頻調(diào)速矢量控制技術(shù)問(wèn)題的研究[D];山東大學(xué);2013年

10 趙志旭;寬厚板粗軋機(jī)主傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D];內(nèi)蒙古科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：多相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：177667