永磁同步-雙凸極并列式混合勵磁電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)研究.pdf

1、永磁同步/雙凸極(PMSM/DSEM)并列式混合勵磁電機(jī)(PHEM)將永磁同步電機(jī)與定子勵磁變磁阻電機(jī)有機(jī)結(jié)合，兼具高效率、高功率密度、氣隙磁場可調(diào)及無刷勵磁的優(yōu)勢，在飛機(jī)起動/發(fā)電和電動汽車等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。本文即對PMSM/DSEM并列式混合勵磁電機(jī)驅(qū)動控制技術(shù)進(jìn)行研究。
　　本文首先闡述了PMSM/DSEM并列式混合勵磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)原理及數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)分析了其磁場、反電勢、電感等電磁特性，重點(diǎn)仿真分析了PMSM部分和D

2、SEM部分的電樞反應(yīng)及其工作模態(tài)。提出了5種新型的并列式混合勵磁電機(jī)拓?fù)洌τ来磐?變磁通磁阻(PMSM/VFRM)并列式混合勵磁拓?fù)溥M(jìn)行了簡要分析。
　　研究了適用于PMSM/DSEM并列式混合勵磁電機(jī)的控制策略。保證電樞銅耗相同，從電磁轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動率等方面對比了其采用BLAC與BLDC兩種運(yùn)行方式的優(yōu)劣，并分析了PHEM電機(jī)的轉(zhuǎn)矩-電流特性和轉(zhuǎn)矩-控制角特性。BLAC運(yùn)行在轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩脈動率方面稍優(yōu)于BLDC運(yùn)行方式，而勵

3、磁電流對轉(zhuǎn)矩-控制角特性影響不大。探討了PMSM/DSEM并列式混合勵磁電機(jī)采用BLAC運(yùn)行時(shí)的兩種控制方法，即矢量控制和預(yù)期電壓矢量直接轉(zhuǎn)矩控制策略，將電機(jī)運(yùn)行分為4個(gè)運(yùn)行區(qū)間：簡化MTPA控制—恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行、正向勵磁電流弱磁控制—恒功率運(yùn)行、負(fù)向勵磁電流弱磁控制—電動/發(fā)電運(yùn)行、電樞電流深度弱磁控制—電動/發(fā)電運(yùn)行。搭建了基于Maxwell-Simplorer-Simulink的場路耦合驅(qū)動控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真模型，分別對矢量控制、預(yù)期電

4、壓矢量直接轉(zhuǎn)矩控制、PWM電流斬波控制進(jìn)行了仿真分析，驗(yàn)證了三種控制方法的有效性。
　　對PMSM/DSEM并列式混合勵磁電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括前級270kW DP型18脈沖自耦變壓整流器(ATRU)以及后級250kW電機(jī)控制器。分別設(shè)計(jì)了驅(qū)動系統(tǒng)的硬件部分和軟件部分，并對整個(gè)驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試。在此基礎(chǔ)上，搭建了并列式混合勵磁電機(jī)試驗(yàn)平臺，分別對前級ATRU和電機(jī)矢量控制策略進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。輕載時(shí)，ATRU網(wǎng)側(cè)電流