永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制與調(diào)制策略研究.pdf

1、永磁無(wú)刷直流電機(jī)由于具有功率密度大、效率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于航天航空、軍事裝備、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域。本文圍繞永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)高效能、低成本、高可靠性等工業(yè)應(yīng)用中的實(shí)際問(wèn)題，對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)控制策略、調(diào)制方法以及新型逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)展開(kāi)研究。
　　針對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)反電勢(shì)和電流換相引起的轉(zhuǎn)矩波動(dòng)問(wèn)題，研究了轉(zhuǎn)矩波動(dòng)產(chǎn)生機(jī)理，研究了不同開(kāi)關(guān)調(diào)制策略對(duì)控制器帶寬的影響規(guī)律，建立了電機(jī)在非換相運(yùn)行過(guò)程和換相運(yùn)行過(guò)程中

2、轉(zhuǎn)矩與電流的映射關(guān)系，提出了電流優(yōu)化控制策略。該策略利用線反電動(dòng)勢(shì)波形分別優(yōu)化電機(jī)非換相運(yùn)行過(guò)程和換相運(yùn)行過(guò)程中控制系統(tǒng)的參考電流，以抑制反電動(dòng)勢(shì)對(duì)轉(zhuǎn)矩的影響。在換相運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)不同的轉(zhuǎn)速區(qū)間，分別采用低速換相調(diào)制策略和高速換相調(diào)制策略，實(shí)現(xiàn)了非換相繞組電流對(duì)參考電流的準(zhǔn)確跟蹤，抑制了換相轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。設(shè)計(jì)了積分變結(jié)構(gòu)電流控制器，通過(guò)合理設(shè)計(jì)控制器連續(xù)分量，使開(kāi)關(guān)分量的開(kāi)關(guān)增益僅依賴于參數(shù)擾動(dòng)和系統(tǒng)不確定性擾動(dòng)，有效地減小了開(kāi)關(guān)分量引起

3、的系統(tǒng)抖振。
　　針對(duì)三相四開(kāi)關(guān)永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)中反電動(dòng)勢(shì)引起的電流畸變問(wèn)題，建立了非導(dǎo)通相反電動(dòng)勢(shì)和電流之間的映射方程，分析了不同調(diào)節(jié)矢量對(duì)非導(dǎo)通相電流的調(diào)節(jié)機(jī)制，提出了三有效矢量調(diào)制策略和兩有效矢量調(diào)制策略。兩種調(diào)制策略利用調(diào)節(jié)矢量對(duì)非導(dǎo)通相電流的不同調(diào)節(jié)機(jī)制，抑制反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流的負(fù)面影響，并控制非導(dǎo)通相電流的平均值收斂于零，有效提高電流動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。本文構(gòu)造Lyapunov函數(shù)以證明兩種調(diào)制策略的穩(wěn)定性，并基于穩(wěn)定性判

4、據(jù)采用簡(jiǎn)單的方法計(jì)算調(diào)節(jié)矢量的占空比。
　　針對(duì)永磁無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)在低壓場(chǎng)合帶載能力和調(diào)速范圍受限制的問(wèn)題，研究了三相四開(kāi)關(guān)逆變器和升壓變換器的運(yùn)行特性，將二者有機(jī)結(jié)合，提出了升壓型三相五開(kāi)關(guān)逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和升壓三有效矢量調(diào)制策略，該策略利用直通矢量對(duì)輸出電壓的調(diào)節(jié)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)系統(tǒng)升壓功能，有效拓展了永磁無(wú)刷直流電機(jī)在低壓場(chǎng)合的帶載能力和調(diào)速范圍。
　　通過(guò)搭建硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)提出的電流優(yōu)化轉(zhuǎn)矩波動(dòng)抑制策略、三有效矢量