雙三相永磁同步電機驅動系統(tǒng)的研究.pdf

1、多相電機驅動系統(tǒng)因其轉矩脈動小、可靠性高、在本質上可以很好地滿足大功率電氣傳動系統(tǒng)的要求成為電氣傳動領域的研究重點。多相電機驅動系統(tǒng)側重于軍事、對可靠性要求高以及大功率的應用場合，目前這類驅動系統(tǒng)在艦船推進系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。然而，作為一種新興技術，它的控制方法在理論上和實踐中仍然存在著大量值得研究和探討的問題。雙三相永磁同步電機從電機內(nèi)部看是一個繞組對稱的十二相系統(tǒng)，從電機外部看是不對稱的六相系統(tǒng)。因此從主電路和控制電路的設計上講

2、，雙三相永磁同步電機是一個六相系統(tǒng)，只需要六個逆變橋和六條主連接電纜。但是，從內(nèi)部時空諧波磁勢的分布來講，這種繞組結構消除了三相電機中的5、7次諧波磁場對電磁轉矩的危害，其最低次磁勢諧波是13次，與十二相電機相同。正是雙三相永磁同步電機的這些特點，使之成為多相電機驅動系統(tǒng)中最有發(fā)展前景的結構形式之一。
　　本文以雙三相永磁同步電機驅動系統(tǒng)為研究對象，對雙三相永磁同步電機驅動系統(tǒng)的幾個關鍵問題進行了全面、深入的研究。主要研究內(nèi)容包括

3、：⑴雙三相永磁同步電機的數(shù)學模型和基本控制方法。利用雙反應理論推導出雙三相永磁同步電機定子繞組的自感和互感，構建了雙三相永磁同步電機的數(shù)學模型，尋找到一組由彼此正交的六維矢量組成的標準正交基，通過坐標變換得到雙三相永磁同步電機在坐標系和坐標系下的數(shù)學模型；對雙三相永磁同步電機的矢量控制方法作了詳細的說明，提出了一種易于工程實現(xiàn)的最大轉矩電流比矢量控制方法；將三相永磁同步電機的無速度傳感器控制方法引入雙三相永磁同步電機，構建了基于滑模觀測

4、器的無速度傳感器控制系統(tǒng)；通過仿真和實驗對上述方法進行了驗證。⑵雙三相永磁同步電機的空間矢量調(diào)制技術。對傳統(tǒng)的雙三相永磁同步電機空間矢量調(diào)制方法進行了簡要的介紹；考慮到兩矢量空間矢量調(diào)制方法會在z1-z2平面上產(chǎn)生不必要的諧波損耗，增加了兩個基本電壓矢量，通過增加的電壓矢量抵消在z1-z2平面上形成的電壓作用效果，并對三種四矢量的空間矢量調(diào)制方式進行了詳細的說明；為了進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空間矢

5、量過調(diào)制技術，根據(jù)調(diào)制度將過調(diào)制分為4種模式，并對輸出電壓的諧波成份和諧波總畸變率進行分析；通過仿真和實驗對上述方法進行了驗證。⑶雙三相永磁同步電機的直接轉矩控制技術dqαβ。從數(shù)學建模的角度對雙三相永磁同步電機的直接轉矩控制理論進行了詳細的分析討論，證明了其與普通三相永磁同步電機的磁鏈方程與轉矩方程幾乎是一致的；構建了雙三相永磁同步電機的直接轉矩控制系統(tǒng)；針對常規(guī)雙三相永磁同步電機直接轉矩控制中轉矩脈動和存在k=6m±1(m=1,3,

6、5…)次諧波電流問題，提出了一種基于模糊邏輯和重構電壓矢量的雙三相永磁同步電機直接轉矩控制策略；為了增加可供選擇的電壓矢量數(shù)目完全補償系統(tǒng)轉矩和定子磁鏈誤差，本文將SVM引入雙三相永磁同步電機的直接轉矩控制中，構建了基于SVM的雙三相永磁同步電機的直接轉矩控制系統(tǒng)；同時，構建了基于轉子磁鏈觀測的雙三相永磁同步電機無速度傳感器直接轉矩控制系統(tǒng)；通過仿真和實驗對上述方法進行了驗證。⑷二極管箝位式三電平雙三相永磁同步電機控制系統(tǒng)。對二極管箝位