雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研究.pdf

1、多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)因其轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小、可靠性高、在本質(zhì)上可以很好地滿足大功率電氣傳動(dòng)系統(tǒng)的要求成為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)側(cè)重于軍事、對(duì)可靠性要求高以及大功率的應(yīng)用場(chǎng)合，目前這類驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在艦船推進(jìn)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而，作為一種新興技術(shù)，它的控制方法在理論上和實(shí)踐中仍然存在著大量值得研究和探討的問(wèn)題。雙三相永磁同步電機(jī)從電機(jī)內(nèi)部看是一個(gè)繞組對(duì)稱的十二相系統(tǒng)，從電機(jī)外部看是不對(duì)稱的六相系統(tǒng)。因此從主電路和控制電路的設(shè)計(jì)上講

2、，雙三相永磁同步電機(jī)是一個(gè)六相系統(tǒng)，只需要六個(gè)逆變橋和六條主連接電纜。但是，從內(nèi)部時(shí)空諧波磁勢(shì)的分布來(lái)講，這種繞組結(jié)構(gòu)消除了三相電機(jī)中的5、7次諧波磁場(chǎng)對(duì)電磁轉(zhuǎn)矩的危害，其最低次磁勢(shì)諧波是13次，與十二相電機(jī)相同。正是雙三相永磁同步電機(jī)的這些特點(diǎn)，使之成為多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最有發(fā)展前景的結(jié)構(gòu)形式之一。
　　本文以雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為研究對(duì)象，對(duì)雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了全面、深入的研究。主要研究?jī)?nèi)容包括

3、：⑴雙三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和基本控制方法。利用雙反應(yīng)理論推導(dǎo)出雙三相永磁同步電機(jī)定子繞組的自感和互感，構(gòu)建了雙三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，尋找到一組由彼此正交的六維矢量組成的標(biāo)準(zhǔn)正交基，通過(guò)坐標(biāo)變換得到雙三相永磁同步電機(jī)在坐標(biāo)系和坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型；對(duì)雙三相永磁同步電機(jī)的矢量控制方法作了詳細(xì)的說(shuō)明，提出了一種易于工程實(shí)現(xiàn)的最大轉(zhuǎn)矩電流比矢量控制方法；將三相永磁同步電機(jī)的無(wú)速度傳感器控制方法引入雙三相永磁同步電機(jī)，構(gòu)建了基于滑模觀測(cè)

4、器的無(wú)速度傳感器控制系統(tǒng)；通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)上述方法進(jìn)行了驗(yàn)證。⑵雙三相永磁同步電機(jī)的空間矢量調(diào)制技術(shù)。對(duì)傳統(tǒng)的雙三相永磁同步電機(jī)空間矢量調(diào)制方法進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹；考慮到兩矢量空間矢量調(diào)制方法會(huì)在z1-z2平面上產(chǎn)生不必要的諧波損耗，增加了兩個(gè)基本電壓矢量，通過(guò)增加的電壓矢量抵消在z1-z2平面上形成的電壓作用效果，并對(duì)三種四矢量的空間矢量調(diào)制方式進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明；為了進(jìn)一步提高直流電壓利用率，本文提出了一種新穎的雙三相永磁同步電機(jī)空間矢

5、量過(guò)調(diào)制技術(shù)，根據(jù)調(diào)制度將過(guò)調(diào)制分為4種模式，并對(duì)輸出電壓的諧波成份和諧波總畸變率進(jìn)行分析；通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)上述方法進(jìn)行了驗(yàn)證。⑶雙三相永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)dqαβ。從數(shù)學(xué)建模的角度對(duì)雙三相永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制理論進(jìn)行了詳細(xì)的分析討論，證明了其與普通三相永磁同步電機(jī)的磁鏈方程與轉(zhuǎn)矩方程幾乎是一致的；構(gòu)建了雙三相永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)；針對(duì)常規(guī)雙三相永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和存在k=6m±1(m=1,3,

6、5…)次諧波電流問(wèn)題，提出了一種基于模糊邏輯和重構(gòu)電壓矢量的雙三相永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制策略；為了增加可供選擇的電壓矢量數(shù)目完全補(bǔ)償系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈誤差，本文將SVM引入雙三相永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制中，構(gòu)建了基于SVM的雙三相永磁同步電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)；同時(shí)，構(gòu)建了基于轉(zhuǎn)子磁鏈觀測(cè)的雙三相永磁同步電機(jī)無(wú)速度傳感器直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)；通過(guò)仿真和實(shí)驗(yàn)對(duì)上述方法進(jìn)行了驗(yàn)證。⑷二極管箝位式三電平雙三相永磁同步電機(jī)控制系統(tǒng)。對(duì)二極管箝位