雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究.pdf

1、國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：TM301.2學(xué)校代碼：10213國(guó)際圖書(shū)分類(lèi)號(hào)：621.3密級(jí)：公開(kāi)工學(xué)博士學(xué)位論文工學(xué)博士學(xué)位論文雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究博士研究生：楊金波導(dǎo)師：李鐵才教授申請(qǐng)學(xué)位：工學(xué)博士學(xué)科：電機(jī)與電器所在單位：電氣工程系答辯日期：2011年9月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)摘要I摘要與傳統(tǒng)三相電機(jī)相比，多相電機(jī)具有低壓大功率輸出、容錯(cuò)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在船艦電力推進(jìn)、電動(dòng)汽車(chē)、航空航天等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著電力電子技術(shù)

2、和微電子技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)的相數(shù)已不再是傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一個(gè)制約因素，多相電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)得到了越來(lái)越多的關(guān)注。論文以相移30雙三相永磁同步電機(jī)(PMSM)為研究對(duì)象，對(duì)多相電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)進(jìn)行了深入研究。論文首先通過(guò)坐標(biāo)變換，得到了雙三相PMSM在雙dq和矢量空間解耦(VSD)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，并給出了基于兩種模型的矢量控制策略。雙dq矢量控制等效于對(duì)兩臺(tái)三相電機(jī)的控制，VSD矢量控制將對(duì)電流的控制放在了兩個(gè)相互正交的子空間中。通過(guò)對(duì)兩

3、種矢量控制策略的比較，指出在相同的控制參數(shù)下兩者對(duì)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的控制效果是一致的。由于VSD模型揭示了雙三相電機(jī)多諧波子空間的特點(diǎn)，在保證轉(zhuǎn)速控制性能的前提下，既可以采用四維電流控制以得到最小的定子銅耗，也可以采用二維電流控制以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，電流控制更加靈活。其次，對(duì)雙三相PMSM的脈寬調(diào)制(PWM)算法進(jìn)行深入分析。傳統(tǒng)兩矢量空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)具有更高的母線(xiàn)電壓利用率但是注入諧波電壓過(guò)大，而四矢量SVPWM只用于輸出正弦

4、電壓，限制了其調(diào)制范圍。針對(duì)以上問(wèn)題，論文將四矢量SVPWM擴(kuò)展到非正弦電壓調(diào)制區(qū)，得到了和兩矢量SVPWM同樣的調(diào)制范圍，同時(shí)降低了注入的諧波電壓，進(jìn)而減少了諧波電流。將四矢量非正弦電壓SVPWM統(tǒng)一到雙零序注入PWM中，提出三段式調(diào)制策略，將線(xiàn)性調(diào)制范圍分為正弦電流調(diào)制區(qū)、正弦電壓調(diào)制區(qū)和非正弦電壓調(diào)制區(qū)。其中第一個(gè)調(diào)制區(qū)對(duì)應(yīng)的是四維電流控制，后兩個(gè)調(diào)制區(qū)對(duì)應(yīng)的都是二維電流控制，這種調(diào)制策略在全調(diào)制范圍內(nèi)對(duì)母線(xiàn)電壓進(jìn)行了最優(yōu)化利用。

5、再次，研究了永磁同步電機(jī)的非線(xiàn)性控制策略。通過(guò)輸出反饋線(xiàn)性化得到完全解耦的永磁同步電機(jī)線(xiàn)性化模型，在該模型下可以通過(guò)直接控制電壓來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。針對(duì)反饋線(xiàn)性化控制對(duì)電機(jī)參數(shù)較為依賴(lài)的問(wèn)題，將終端滑模(TSM)控制策略應(yīng)用到反饋線(xiàn)性化模型中，分別設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和直軸電流滑?？刂破鳎茖?dǎo)出控制率并給出系統(tǒng)穩(wěn)定性證明。為了降低滑模增益，減小抖振，設(shè)計(jì)擾動(dòng)觀(guān)測(cè)器并對(duì)觀(guān)測(cè)到的擾動(dòng)量進(jìn)行補(bǔ)償。仿真結(jié)果表明，基于擾動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆答伨€(xiàn)性化終端滑?？刂铺岣吡宿D(zhuǎn)速的