基于轉(zhuǎn)矩預(yù)測的無刷雙饋電機的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、無刷雙饋電機是一種新型交流電機。其結(jié)構(gòu)與籠型轉(zhuǎn)子異步電機相似，沒有滑環(huán)碳刷，然而可以實現(xiàn)雙饋運行——既可作為電動機運行于交流調(diào)速系統(tǒng)，也可作為發(fā)電機運行于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，具有變頻器容量小、功率因數(shù)可調(diào)的特點，特別適合應(yīng)用于風(fēng)機和泵類調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)以及變速恒頻風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。
　　 直接轉(zhuǎn)矩控制方法在異步電機中得到了成功的應(yīng)用，但是由于無刷雙饋電機結(jié)構(gòu)的特殊性以及數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性，不可能將其控制方法拿來就用。本文結(jié)合無刷雙饋電機的特

2、殊結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型就其直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)態(tài)特性、零矢量、減小轉(zhuǎn)矩脈動策略等進(jìn)行了深入的研究。
　　 針對不同文獻(xiàn)中無刷雙饋電機轉(zhuǎn)子速d-q坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型有差異的問題，本課題小組對相關(guān)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入的理論分析和推導(dǎo)，得出的結(jié)論為電機的控制奠定了有益的基礎(chǔ)。在研究無刷雙饋電機數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了無刷雙饋電機的功角δ與控制繞組三相靜止坐標(biāo)系下電壓初相角的關(guān)系；并在此基礎(chǔ)上搭建了仿真模型，對BDFM在不同運行狀態(tài)下的

3、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了研究。
　　 研究了零矢量在無刷雙饋電機中對轉(zhuǎn)矩的作用效果。結(jié)合開關(guān)表，在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)下對超同步、亞同步運行狀態(tài)下零矢量對轉(zhuǎn)矩作用效果進(jìn)行了仿真和實驗驗證。其結(jié)果一致表明：在雙饋超同步運行狀態(tài)下，零矢量使轉(zhuǎn)矩減小，與異步機中作用效果一致；而在亞同步運行狀態(tài)下，零矢量是使轉(zhuǎn)矩增大的矢量。
　　 針對無刷雙饋電機傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩脈動大的問題，本文推導(dǎo)了兩種減小轉(zhuǎn)矩脈動預(yù)測控制策略，其中方法一是

4、對含有電流磁鏈的轉(zhuǎn)矩方程求導(dǎo)；方法二是對含有磁鏈的轉(zhuǎn)矩方程求導(dǎo)。利用上述兩種控制策略在MATLAB環(huán)境下分別搭建了仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明，兩種預(yù)測方法均能有效減小轉(zhuǎn)矩脈動、改善定轉(zhuǎn)子電流波形。但是數(shù)字化實現(xiàn)時方法二編程更為方便。
　　 本文所提出的方法二首先在異步電機上實現(xiàn)，且該方法已在異步機中得到實驗驗證。
　　 本文在基于DSP2407A的實驗平臺上對無刷雙饋電機預(yù)測直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)(方法二)的各個部分進(jìn)行了程序編寫