七相感應(yīng)電機(jī)控制技術(shù)研究.pdf

1、與傳統(tǒng)三相交流調(diào)速系統(tǒng)相比，多相電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)具有低電壓大功率、系統(tǒng)可靠性高以及電磁轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，在供電電壓等級(jí)受到限制的場(chǎng)合，多相電機(jī)交流調(diào)速系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)更加突出。五相感應(yīng)電機(jī)為結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的多相電機(jī)，六相感應(yīng)電機(jī)則為典型3的整倍數(shù)多相電機(jī)，與這兩種多相電機(jī)相比，七相感應(yīng)電機(jī)作為一種質(zhì)數(shù)相電機(jī)，是多相系統(tǒng)的一個(gè)重要分支，其電壓矢量達(dá)到128個(gè)，具有多種缺相運(yùn)行情況，其PWM調(diào)制、正常和故障情況下的控制復(fù)雜程度更高，選擇性更大，因此也更

2、能體現(xiàn)多相電機(jī)的特點(diǎn)。
　　本文選擇七相感應(yīng)電機(jī)作為研究對(duì)象，首先根據(jù)空間解耦坐標(biāo)變換理論，推導(dǎo)了七相感應(yīng)電機(jī)數(shù)學(xué)模型。針對(duì)多相電機(jī)存在諧波大電流的缺點(diǎn)，專門對(duì)七相電機(jī)的諧波電流、諧波轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的原因、特點(diǎn)進(jìn)行了分析。
　　在七相PWM方面，如果將三相SVPWM簡(jiǎn)單推廣至七相系統(tǒng)，即七相傳統(tǒng)SVPWM，會(huì)產(chǎn)生很大的諧波電流。為此根據(jù)3次諧波子空間合成電壓矢量為零的思想，本文提出了七相消除3次諧波SVPWM，計(jì)算量少，開(kāi)關(guān)損耗小

3、，但5次諧波含量較高;而使3次、5次諧波子空間合成電壓矢量為零的消除3、5次諧波SVPWM，消除諧波效果顯著，但計(jì)算量復(fù)雜，而且同樣需要對(duì)參考電壓矢量所在扇區(qū)判斷來(lái)選擇特定矢量;為此根據(jù)三相統(tǒng)一調(diào)制算法(UVM)，本文提出了七相載波型UVM算法，在效果上與七相消除3、5次諧波SVPWM等價(jià)，且不需要判斷扇區(qū)，算法通用性強(qiáng)。
　　在七相感應(yīng)電機(jī)經(jīng)典的矢量控制技術(shù)方面，如何在控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩和磁鏈的同時(shí)兼顧諧波電流抑制是關(guān)鍵，采用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)

4、定向電流滯環(huán)控制方式，其控制效果取決于滯環(huán)寬度，由于開(kāi)關(guān)頻率不固定，受功率器件自身參數(shù)限制;為此，本文提出了三種七相感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向消除諧波的矢量控制方法，在對(duì)基波子空間轉(zhuǎn)矩和磁鏈解耦控制的同時(shí)，分別采用了兩種消除諧波型SVPWM和一種諧波電流閉環(huán)控制的UVM方法來(lái)消除定子諧波電流。
　　除了經(jīng)典的矢量控制外，本文還將有限控制集模型預(yù)測(cè)電流控制(FCSMPC)應(yīng)用于七相感應(yīng)電機(jī)。在對(duì)七相逆變器帶阻感負(fù)載情況預(yù)測(cè)模型建模、預(yù)測(cè)控

5、制器設(shè)計(jì)，及主要參數(shù)對(duì)控制結(jié)果的影響分析基礎(chǔ)上，采用轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制與FCSMPC結(jié)合，對(duì)七相感應(yīng)電機(jī)模型預(yù)測(cè)控制進(jìn)行仿真分析，分析了采樣頻率、有限控制集、目標(biāo)函數(shù)加權(quán)系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)對(duì)控制結(jié)果的影響。
　　多相電機(jī)還有一個(gè)重要優(yōu)勢(shì)在于定子繞組某些相開(kāi)路即缺相故障發(fā)生后，多相電機(jī)仍然能夠通過(guò)容錯(cuò)控制繼續(xù)保持運(yùn)行。本文對(duì)七相感應(yīng)電機(jī)包括缺1、2、3、4相所有缺相情況下的數(shù)學(xué)模型和電壓矢量分布進(jìn)行了推導(dǎo)，在缺相控制方面，通過(guò)仿真和部

6、分實(shí)驗(yàn)可知，最常采用的保持缺相前后定子磁動(dòng)勢(shì)保持不變控制方法，采用滯環(huán)比較器進(jìn)行控制，沒(méi)有對(duì)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行閉環(huán)控制，造成了轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)且開(kāi)關(guān)頻率不固定;而七相感應(yīng)電機(jī)缺相后的傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制，需要根據(jù)不同缺相情況分別構(gòu)造不同的電壓矢量選擇表，由于只考慮基波子空間，且電壓矢量幅值不等扇區(qū)分布不均，造成轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大，定子電流波形畸變，帶載能力受到很大限制。為此，本文提出了七相電機(jī)缺相情況下轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向的改進(jìn)型UVM模糊PI控制方法，該方法采用了七相電