大功率多相感應電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的研究.pdf

1、與三相驅(qū)動系統(tǒng)相比,多相驅(qū)動系統(tǒng)(相數(shù)n大于3)轉(zhuǎn)矩性能平穩(wěn),易于通過低壓功率器件實現(xiàn)大功率,可靠性高,適用于大功率工業(yè)場合尤其是艦船驅(qū)動、機車牽引和航天電氣等領域,近年來一直受到人們的關注。
　　 本文對多相感應電機理論及其控制策略等方面展開研究,全文的主要內(nèi)容如下:
　　 基于繞組函數(shù)理論對多相電機的磁動勢分布進行了分析,根據(jù)多回路理論建立了多相集中整距繞組感應電機的數(shù)學模型,分析了集中整距繞組結(jié)構(gòu)的多相感應電機特性

2、.闡述了多相電機多自由度的特性,分別采用解析法、有限元法、實驗測量法對一臺九相集中整距繞組感應電機的電機參數(shù)進行了計算與測量,并分析了其數(shù)據(jù)處理中的相關問題。
　　 介紹了大功率多相感應電機變頻調(diào)速系統(tǒng)的硬件實現(xiàn),包括系統(tǒng)主回路結(jié)構(gòu)、并聯(lián)型多脈波不控整流系統(tǒng)和多相逆變系統(tǒng)。分析了并聯(lián)型多脈波不控整流系統(tǒng)中移相變壓器和平衡電抗器的設計,對由于移相變壓器副邊繞組輸出電壓不相等或阻抗不匹配產(chǎn)生的直流環(huán)流進行了分析；從電力電子系統(tǒng)集成的

3、角度,介紹了多相逆變系統(tǒng)中標準化功率模塊單元的設計和基于信息流的分層控制結(jié)構(gòu),探討了FPGA在多相感應電機變頻調(diào)速系統(tǒng)中的應用。
　　 以九相電壓源逆變器為例,闡述了多相SVPWM的基本原理及算法實現(xiàn),建立了輸出非正弦電壓空間矢量PWM(NSVPWM)的數(shù)學模型,分析了NSVPWM與基于諧波注入的多相載波PWM技術的內(nèi)在聯(lián)系。提出了一種基于中間矢量的多相SVPWM技術,不僅能夠有效抑制定子諧波電流,同時可降低系統(tǒng)1／3的共模電壓

4、。
　　 多相電機中可注入諧波來改善磁場分布和提高電機轉(zhuǎn)矩密度。分析了多相感應電機非正弦供電的基本原理以及諧波注入對電機氣隙(齒部)磁密和軛部磁密的影響,分別探討了電壓源供電下V／F控制和轉(zhuǎn)子磁場定向矢量控制時各次諧波的注入方式:諧波如何選擇、各次諧波含量比例和相位如何確定以及如何合理的控制各次諧波以獲得更好的性能，以九相集中整距繞組感應電機為例,利用1、3、5、7、9次諧波優(yōu)化氣隙磁密波形為平頂波以充分利用鐵心和提高電機轉(zhuǎn)矩密

5、度,在相同的氣隙磁密幅值,軛部磁密幅值以及定子銅耗下比較了正弦供電和非正弦供電下的電機性能,并分析了諧波注入后電機轉(zhuǎn)矩密度和效率得到提高的原因,最后對比分析了4種基于諧波注入的多相載波:PWM技術。
　　 分析了定子電阻壓降、諧波漏抗壓降以及死區(qū)效應對非正弦供電下多相感應電機的低速性能造成的影響,并對其進行了補償，在此基礎上,提出了非正弦供電下基于定子電壓定向的多相感應電機V／F低速補償控制策略,改善了系統(tǒng)的低速性能。