永磁無刷直流電機系統(tǒng)轉矩波動抑制與調(diào)制策略研究.pdf

1、永磁無刷直流電機由于具有功率密度大、效率高、體積小等優(yōu)點，被廣泛應用于航天航空、軍事裝備、工業(yè)自動化等領域。本文圍繞永磁無刷直流電機系統(tǒng)高效能、低成本、高可靠性等工業(yè)應用中的實際問題，對永磁無刷直流電機系統(tǒng)控制策略、調(diào)制方法以及新型逆變器拓撲結構展開研究。
　　針對永磁無刷直流電機系統(tǒng)反電勢和電流換相引起的轉矩波動問題，研究了轉矩波動產(chǎn)生機理，研究了不同開關調(diào)制策略對控制器帶寬的影響規(guī)律，建立了電機在非換相運行過程和換相運行過程中

2、轉矩與電流的映射關系，提出了電流優(yōu)化控制策略。該策略利用線反電動勢波形分別優(yōu)化電機非換相運行過程和換相運行過程中控制系統(tǒng)的參考電流，以抑制反電動勢對轉矩的影響。在換相運行過程中，根據(jù)不同的轉速區(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，實現(xiàn)了非換相繞組電流對參考電流的準確跟蹤，抑制了換相轉矩波動。設計了積分變結構電流控制器，通過合理設計控制器連續(xù)分量，使開關分量的開關增益僅依賴于參數(shù)擾動和系統(tǒng)不確定性擾動，有效地減小了開關分量引起

3、的系統(tǒng)抖振。
　　針對三相四開關永磁無刷直流電機系統(tǒng)中反電動勢引起的電流畸變問題，建立了非導通相反電動勢和電流之間的映射方程，分析了不同調(diào)節(jié)矢量對非導通相電流的調(diào)節(jié)機制，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)矢量對非導通相電流的不同調(diào)節(jié)機制，抑制反電動勢對電流的負面影響，并控制非導通相電流的平均值收斂于零，有效提高電流動態(tài)和穩(wěn)態(tài)性能。本文構造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)采用簡單的方法計算調(diào)節(jié)矢量的占空比。
　　針對永磁無刷直流電機系統(tǒng)在低壓場合帶載能力和調(diào)速范圍受限制的問題，研究了三相四開關逆變器和升壓變換器的運行特性，將二者有機結合，提出了升壓型三相五開關逆變器拓撲結構和升壓三有效矢量調(diào)制策略，該策略利用直通矢量對輸出電壓的調(diào)節(jié)機制，實現(xiàn)了電機系統(tǒng)升壓功能，有效拓展了永磁無刷直流電機在低壓場合的帶載能力和調(diào)速范圍。
　　通過搭建硬件實驗平臺，對提出的電流優(yōu)化轉矩波動抑制策略、三有效矢量