二極管箝位型三電平雙三相永磁同步電機(jī)控制策略研究.pdf

1、論文以多電平多相交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在中壓大功率牽引場合的應(yīng)用為背景，在繼承眾多研究成果的基礎(chǔ)上，對(duì)二極管箝位型三電平(NPC-3L)雙三相永磁同步電機(jī)(PMSM)在正常和故障狀態(tài)下的控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)研究和論證。
　　通過交流磁勢分析法，揭示了雙三相電機(jī)在消除空間諧波磁勢上的優(yōu)越性能，建立了雙三相PMSM在靜止坐標(biāo)系、雙同步坐標(biāo)系以及矢量空間解耦變換下的數(shù)學(xué)模型和等效電路。針對(duì)NPC三電平六相逆變器，詳細(xì)分析和設(shè)計(jì)了三種脈寬調(diào)制策略

2、(PWM):載波層疊比較脈寬調(diào)制策略(CDB-PWM)、雙三相空間矢量脈寬調(diào)制策略(DT-SVM)以及六相矢量空間解耦空間矢量脈寬調(diào)制策略(VSD-SVM)?？紤]到雙三相PMSM控制的靈活性，基于雙同步模型和DT-SVM策略的雙三相PMSM矢量控制策略中，電流環(huán)基于全解耦前饋補(bǔ)償?shù)腜I控制，實(shí)現(xiàn)了兩套三相子系統(tǒng)之間和各自內(nèi)部的解耦控制，基于功率均分的轉(zhuǎn)矩電流控制優(yōu)化了系統(tǒng)的損耗，使得雙三相PMSM的矢量控制等效為對(duì)兩個(gè)傳統(tǒng)三相PMSM進(jìn)

3、行獨(dú)立矢量控制;另外，基于矢量空間解耦模型和VSD-SVM策略的雙三相PMSM矢量控制策略，轉(zhuǎn)矩電流環(huán)基于電壓前饋補(bǔ)償?shù)腜I控制消除電機(jī)轉(zhuǎn)矩平面d-q軸等效電路之間的耦合，改善了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，開環(huán)諧波控制有效地抑制了諧波平面電流，相比于雙同步模型下的雙三相PMSM矢量控制系統(tǒng)而言，極大地減少了電流環(huán)控制器和前饋補(bǔ)償項(xiàng)的數(shù)量，簡化了矢量控制系統(tǒng)電流環(huán)的設(shè)計(jì)。另外，詳細(xì)分析了考慮非理想因數(shù)下雙三相PMSM諧波平面電流產(chǎn)生機(jī)理，按照引起的諧

4、波平面電流分量的頻率，將引起諧波平面電流產(chǎn)生來源分為三類，電機(jī)本體不對(duì)性因數(shù)、電機(jī)反電動(dòng)勢諧波以及其他未建模因數(shù)，設(shè)計(jì)了基于PRs控制器的諧波電壓補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)諧波電流抑制策略。
　　目前容錯(cuò)運(yùn)行的研究大多集中在兩電平三相交流電機(jī)系統(tǒng)，NPC三電平六相逆變器饋電雙三相PMSM容錯(cuò)運(yùn)行研究還未見報(bào)道。針對(duì)現(xiàn)有的基于電流調(diào)節(jié)法的容錯(cuò)策略對(duì)優(yōu)化條件最小電流應(yīng)力和最小損耗認(rèn)識(shí)錯(cuò)誤，且缺乏評(píng)價(jià)指標(biāo)，基于模型重構(gòu)法的容錯(cuò)策略對(duì)諧波平面研究缺乏物理

5、意義。本文將電流調(diào)節(jié)法容錯(cuò)策略的優(yōu)化條件劃分為最小損耗和最小方差，并給出銅耗比、方差及電流應(yīng)力比等評(píng)價(jià)指標(biāo)，針對(duì)模型重構(gòu)法容錯(cuò)策略，通過矢量空間解耦原理，建立了故障后電機(jī)轉(zhuǎn)矩平面和損耗平面的數(shù)學(xué)模型和等效電路，明確提出損耗平面決定著故障后系統(tǒng)的損耗，通過在損耗平面注入特定形式的電流值，實(shí)現(xiàn)故障后電機(jī)健全相銅耗最小和電流幅值方差最小。另外，本文還提出一種由雙向晶閘管組成的容錯(cuò)橋電路，利用逆變器母線分壓電容和熔斷器實(shí)現(xiàn)全故障主動(dòng)式隔離，詳細(xì)