大功率多相電機傳動系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、能源是支撐人類文明進步的物質(zhì)基礎，是現(xiàn)代社會發(fā)展不可或缺的基本條件。隨著經(jīng)濟和社會的發(fā)展，人類正以驚人的速度消耗著各類能源，特別是化石能源。能源問題對經(jīng)濟與社會發(fā)展的制約作用日益突出，對人類生存環(huán)境的影響也日益顯現(xiàn)。因此節(jié)能和環(huán)保成為當今社會的兩大主題。
　　大功率調(diào)速傳動系統(tǒng)是電機系統(tǒng)節(jié)能中的重要研究領(lǐng)域，本文針對大功率調(diào)速傳動系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)進行了研究，現(xiàn)摘要如下:
　　傳動系統(tǒng)采用多相技術(shù)可以利用現(xiàn)有功率等級的器件實

2、現(xiàn)大功率調(diào)速傳動，并且有助于提高傳動系統(tǒng)的性能和容錯能力，因此多相電機傳動系統(tǒng)的研究是大功率傳動系統(tǒng)的一個重要研究方向。本文在對多相電機的建模與分析基礎上，針對非對稱六相電機并聯(lián)傳動系統(tǒng)的PWM調(diào)制技術(shù)進行了研究。所選取的非對稱六相電機并聯(lián)傳動系統(tǒng)拓撲由兩臺完全相同的三相兩電平逆變器構(gòu)成，分別對六相電機的兩套相同結(jié)構(gòu)三相繞組供電。通過矢量空間分解的方法，推導并建立了六相電機的數(shù)學模型。在所建立的模型中，六相電機相坐標系下的六維變量被分解

3、至三組兩兩正交的子空間中，電機的轉(zhuǎn)矩由其中一組d-q子空間的變量控制;同樣兩臺傳統(tǒng)三相逆變器的開關(guān)狀態(tài)也分解到d-q子空間，得到了2套6扇區(qū)的空間矢量分布圖。根據(jù)參考電壓所在的扇區(qū)，通過選擇2個6扇區(qū)的空間矢量合成參考電壓，這樣2個6扇區(qū)空間矢量的綜合作用可以等效12扇區(qū)空間矢量的作用，該方法將復雜的6維、12扇區(qū)矢量空間調(diào)制問題化簡為兩個3維、6扇區(qū)矢量空間調(diào)整問題，可以利用傳統(tǒng)的三相矢量調(diào)制技術(shù)綜合等效12扇區(qū)空間矢量的作用，簡化了

4、調(diào)制過程，有效提高了變頻器的通用性，且可進一步向9相、12相等3×n相電機推廣。
　　永磁電機正逐漸應用在大功率傳動系統(tǒng)中，針對永磁電機的起動問題，論文提出了基于空間矢量參考電壓和基于靜起動轉(zhuǎn)矩的兩種起動方法。第一種方法利用控制系統(tǒng)可以設定參考電壓的幅值和位置的特性來起動電動機。電機起動時，保持參考電壓的幅值，控制系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)參考電壓一周來尋找可使電機起動的位置以起動電機;若電機未起動，可增大參考電壓的幅值，控制系統(tǒng)再次旋轉(zhuǎn)參考電壓一

5、周來尋找起動位置。重復上述起動控制方法直至電機順利起動。第二種起動方法是在分析永磁電動機定、轉(zhuǎn)子磁勢的基礎上，針對電機轉(zhuǎn)子的不同初始位置，通過設定（一次或二次設定）控制系統(tǒng)定子磁勢的位置，提高電機的靜起動轉(zhuǎn)矩以使電機起動。這兩種方法都不需要估算轉(zhuǎn)子的初始位置，可使電動機在空載和帶載情況下起動。
　　電機測速的準確性在很大程度上決定了調(diào)速傳動系統(tǒng)的控制精度，隨著大功率調(diào)速傳動系統(tǒng)性能的提高，對測速的要求也越來越嚴格。而大功率傳動系統(tǒng)

6、的運行環(huán)境和電動機本體對測速儀器的影響又非常大，這種工況下選用如金屬碼盤這樣結(jié)構(gòu)簡單、可靠的測速設備，是一個實際可行的選擇。本文在經(jīng)典M/T測速方法的基礎上，提出了可以同時測量電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的綜合M/T法。為彌補碼盤每轉(zhuǎn)線數(shù)較少，輸出的方波上升（下降）沿與測量時刻會有不重合，造成速度計算誤差的不足，綜合M/T法利用信號預處理電路，對碼盤輸出的方波進行計數(shù)，將計數(shù)結(jié)果分為整數(shù)和小數(shù)部分，整數(shù)部分稱為理想方波計數(shù)，它是一個測量周期內(nèi)所包