有限狀態(tài)反饋下的srm模塊化功率變換器驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究

1、摘要摘要由于能源危機(jī)和環(huán)境問題，多全電飛機(jī)和混電動(dòng)汽車正逐步成為一種替代傳統(tǒng)交通工具的運(yùn)輸方式。開關(guān)磁阻電機(jī)因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)速范圍寬，可靠性高，惡劣環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，獲得了越來越多的關(guān)注，在航空航天和電氣化交通領(lǐng)域中展現(xiàn)出了廣泛的應(yīng)用前景。然而，由于開關(guān)磁阻電機(jī)傳統(tǒng)的功率變換器拓?fù)渑c交流電機(jī)通用的全橋驅(qū)動(dòng)不同，無法使用技術(shù)成熟的功率開關(guān)模塊，導(dǎo)致功率變換器集成度低；電機(jī)的雙凸極結(jié)構(gòu)和高度非線性化的磁場(chǎng)使得輸出轉(zhuǎn)矩存在嚴(yán)重脈動(dòng)；為了使電

2、機(jī)有更好的輸出性能，各相繞組需要配備獨(dú)立的電流、電壓等傳感器件，這不僅提高了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本，還增大了體積和重量，不利于開關(guān)磁阻電機(jī)的廣泛應(yīng)用。本論文以提高開關(guān)磁阻電機(jī)功率變換器集成度，減少電流傳感器數(shù)量，提高電機(jī)輸出平滑性為主要目的展開了理論研究、仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。提高功率變換器集成度的基礎(chǔ)，是采用技術(shù)成熟的交流電機(jī)通用模塊化功率開關(guān)器件。針對(duì)三相開關(guān)磁阻電機(jī)，本文采用的功率變換器由一個(gè)三相全橋和一個(gè)半橋功率開關(guān)模塊組成。電機(jī)繞組星形連接

3、且中線引出。針對(duì)該拓?fù)?，本文提出了一種雙極性勵(lì)磁控制策略，并與傳統(tǒng)不對(duì)稱半橋功率變換器驅(qū)動(dòng)下的開關(guān)磁阻電機(jī)性能進(jìn)行了對(duì)比。另外，本文還對(duì)比分析了模塊化功率變換器與傳統(tǒng)不對(duì)稱半橋功率變換器的效率。針對(duì)開關(guān)磁阻電機(jī)高性能控制方法各相所需電流傳感器的問題，基于上述模塊化功率變換器和所提雙極性勵(lì)磁控制策略，本文提出了一種基于母線電流傳感器的相電流重構(gòu)方法。結(jié)合脈沖注入方法，整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)只需要一個(gè)電流傳感器便可重構(gòu)出三相完整的相電流波形。依據(jù)重構(gòu)

4、出的相電流，實(shí)現(xiàn)了開關(guān)磁阻電機(jī)傳統(tǒng)的控制方法，如單脈沖控制和電流滯環(huán)控制，并實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制。進(jìn)一步地，將該方法應(yīng)用于直接瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩控制，可在低成本、高集成度的驅(qū)動(dòng)器下，有效抑制電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。搭建了模塊化功率變換器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)提出的雙極性勵(lì)磁控制策略，以及基于母線電流檢測(cè)的相電流重構(gòu)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，驗(yàn)證了方法的有效性。關(guān)鍵詞：開關(guān)磁阻電機(jī)，功率變換器，模塊化，雙極性勵(lì)磁，電流重構(gòu)，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)IAbstractAdvancedcontro

5、lmethodssuchasdirectinstantaneoustquecontrolwasalsopresentedwheretheinstantaneoustquewasestimatedbasedonthereconstructedphasecurrent.SRMdrivesystemwithmodularconverterwasbuilttheeffectivenessoftheproposedmethodwasverifie