六相永磁同步發(fā)電機控制技術研究.pdf

1、微電子技術和電力電子技術的飛速發(fā)展，為電機控制系統(tǒng)擺脫傳統(tǒng)的三相拓撲限制奠定了基礎，多相發(fā)電機與多相變流器結合，為實現(xiàn)大功率或者有更高可靠性要求的發(fā)電場合提供了一種新思路。雙Y相移30°的六相永磁同步發(fā)電機具有低壓大功率、容錯性能好、控制靈活等優(yōu)點，可廣泛應用于新能源發(fā)電、全電推進的艦船發(fā)電機、多電飛機、電動車等領域。目前針對多相電機的研究中，對脈寬調制數(shù)字化實現(xiàn)、母線串聯(lián)問題、容錯控制中三次諧波問題及傳統(tǒng)PI調制的魯棒性不佳等問題還有

2、待深入研究。論文主要針對六相永磁同步發(fā)電機(Six Phase Permanent Magnet Synchrounous Generator, Six Phase PMSG)的基本理論、多維空間脈寬調制方法、預測控制、容錯控制中的三次諧波抑制等方面進行了研究，得到的結論和總結出的方法對多相發(fā)電機的應用具有理論指導意義和工程實踐價值。
　　論文基于繞組函數(shù)法分析了繞組磁動勢的諧波機理，并對六相PMSG諧波磁動勢的分布規(guī)律進行了分析

3、，明確了六相PMSG與原動機組成的動力模型中能量傳遞關系。在六相PMSG相變量模型的基礎上，通過正交坐標變換，建立了六相PMSG的空間解耦的數(shù)學模型，為后文的各種控制策略的提出打下基礎。利用有限元法對六相PMSG的氣隙磁密和反電動勢進行了諧波分析，對各相繞組的自感和互感進行了計算，指出可以通過改變繞組因數(shù)來進行特定次諧波注入和消除，六相PMSG的設計應充分考慮各相繞組之間的互感關系。
　　論文對部分解耦和完全解耦的兩種矢量控制技術

4、進行了深入的研究。首先對六相PMSG在兩套三相對稱繞組中性點隔離的情況下，采用部分解耦的雙d-q空間矢量控制時，應用前饋控制消除交叉耦合電感帶來的影響。通過對各個扇區(qū)的分析，得到導通時間與參考電壓之間的系數(shù)變化規(guī)律。其次，針對最大四矢量法的調制波中心不對稱的問題，提出了中心化處理后的最大四矢量 PWM策略，對中心化處理后增加的基本矢量對開關導通時間系數(shù)的影響進行了分析，繼而對連續(xù)型和離散型兩種最大四矢量 PWM方式的諧波機理進行了分析，

5、并進行了仿真和實驗驗證。針對六相PMSG兩套三相繞組經整流后母線串聯(lián)時存在母線中點電位漂移的現(xiàn)象，通過在諧波子空間注入電流，解決了母線電壓中點電位漂移問題。
　　針對六相PMSG采用PI控制策略易受參數(shù)影響的問題，論文對預測電流控制和模型預測控制進行了深入細致的研究。通過建立六相PMSG的離散化預測模型，對兩步法實現(xiàn)無差拍預測電流控制的過程進行推導，并提出將反饋電流的低頻和高頻成分分離，修正反饋環(huán)節(jié)，解決了傳統(tǒng)預測電流控制中參考電

6、流與輸出電流存在穩(wěn)態(tài)誤差的問題。提出了一種基于狀態(tài)空間變量的六相 PMSG模型預測控制方法，建立了六相PMSG基于狀態(tài)空間模型的預測標準型，同時對六相PMSG模型預測控制中目標函數(shù)和控制律參數(shù)的設計進行了分析。針對上述兩種預測控制方法，實驗證明兩種控制方法具有快速響應、魯棒性好的優(yōu)點。
　　最后，論文針對六相PMSG一相開路時三次諧波電感和磁鏈的影響進行了深入的研究，建立了一相繞組開路的六相PMSG的空間解耦的數(shù)學模型，并針對六相