本文關(guān)鍵詞：多相永磁同步電機(jī)驅(qū)動技術(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、容錯能力強(qiáng)等優(yōu)點,在船艦電力推進(jìn)、電動汽車、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)已不再是傳動系統(tǒng)設(shè)計中的一個制約因素,多相電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)得到了越來越多的關(guān)注。論文以相移30°雙三相永磁同步電機(jī)(PMSM)為研究對象,對多相電機(jī)的驅(qū)動控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。 論文首先通過坐標(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矢量控制等效于對兩臺三相電機(jī)的控制,VSD矢量控制將對電流的控制放在了兩個相互正交的子空間中。通過對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,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化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu),電流控制更加靈活。 其次,對雙三相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)具有更高的母線電壓利用率但是注入諧波電壓過大,而四矢量SVPWM只用于輸出正弦電壓,限制了其調(diào)制范圍。針對以上問題,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)。其中第一個調(diào)制區(qū)對應(yīng)的是四維電流控制,后兩個調(diào)制區(qū)對應(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)對母線電壓進(jìn)行了最優(yōu)化利用。 再次,研究了永磁同步電機(jī)的非線性控制策略。通過輸出反饋線性化得到完全解耦的永磁同步電機(jī)線性化模型,在該模型下可以通過直接控制電壓來控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。針對反饋線性化控制對電機(jī)參數(shù)較為依賴的問題,將終端滑模(TSM)控制策略應(yīng)用到反饋線性化模型中,分別設(shè)計轉(zhuǎn)速和直軸電流滑�？刂破�,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)計擾動觀測器并對觀測到的擾動量進(jìn)行補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明,基于擾動補(bǔ)償?shù)姆答伨�性化終端滑�？刂铺岣吡宿D(zhuǎn)速的動態(tài)性能且具有較強(qiáng)的魯棒性。 最后,針對多相電機(jī)具有多控制自由度的特點研究了電機(jī)缺相后的容錯運行問題。多相電機(jī)在缺相后,不同的中線連接方式對應(yīng)著不同的電流優(yōu)化控制策略。根據(jù)不同的中線連接方式以及相應(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)換無關(guān)的z1-z2-z3子空間中。提出基于VSD模型的雙三相PMSM容錯控制策略,通過在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。仿真和實驗結(jié)果驗證了容錯控制方案的有效性。

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

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5 田淳;無位置傳感器同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制理論研究與實踐[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)傳動控制系統(tǒng)研究[D];中國礦業(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)溫度場的研究[D];中國科學(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)辨識及控制策略研究[D];北京交通大學(xué);2011年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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

2 李亞楠;三級式同步電機(jī)變頻交流起動/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)故障運行的計算機(jī)算法實現(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;三級式同步電機(jī)的起動控制策略研究[D];南京航空航天大學(xué);2013年

8 賈成禹;BSG混合動力汽車同步電機(jī)磁場定向控制系統(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)主傳動控制系統(tǒng)設(shè)計[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)動技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：177667