大功率多相電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、能源是支撐人類文明進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)，是現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展不可或缺的基本條件。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，人類正以驚人的速度消耗著各類能源，特別是化石能源。能源問(wèn)題對(duì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的制約作用日益突出，對(duì)人類生存環(huán)境的影響也日益顯現(xiàn)。因此節(jié)能和環(huán)保成為當(dāng)今社會(huì)的兩大主題。
　　大功率調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)是電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能中的重要研究領(lǐng)域，本文針對(duì)大功率調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，現(xiàn)摘要如下:
　　傳動(dòng)系統(tǒng)采用多相技術(shù)可以利用現(xiàn)有功率等級(jí)的器件實(shí)

2、現(xiàn)大功率調(diào)速傳動(dòng)，并且有助于提高傳動(dòng)系統(tǒng)的性能和容錯(cuò)能力，因此多相電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的研究是大功率傳動(dòng)系統(tǒng)的一個(gè)重要研究方向。本文在對(duì)多相電機(jī)的建模與分析基礎(chǔ)上，針對(duì)非對(duì)稱六相電機(jī)并聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)的PWM調(diào)制技術(shù)進(jìn)行了研究。所選取的非對(duì)稱六相電機(jī)并聯(lián)傳動(dòng)系統(tǒng)拓?fù)溆蓛膳_(tái)完全相同的三相兩電平逆變器構(gòu)成，分別對(duì)六相電機(jī)的兩套相同結(jié)構(gòu)三相繞組供電。通過(guò)矢量空間分解的方法，推導(dǎo)并建立了六相電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在所建立的模型中，六相電機(jī)相坐標(biāo)系下的六維變量被分解

3、至三組兩兩正交的子空間中，電機(jī)的轉(zhuǎn)矩由其中一組d-q子空間的變量控制;同樣兩臺(tái)傳統(tǒng)三相逆變器的開(kāi)關(guān)狀態(tài)也分解到d-q子空間，得到了2套6扇區(qū)的空間矢量分布圖。根據(jù)參考電壓所在的扇區(qū)，通過(guò)選擇2個(gè)6扇區(qū)的空間矢量合成參考電壓，這樣2個(gè)6扇區(qū)空間矢量的綜合作用可以等效12扇區(qū)空間矢量的作用，該方法將復(fù)雜的6維、12扇區(qū)矢量空間調(diào)制問(wèn)題化簡(jiǎn)為兩個(gè)3維、6扇區(qū)矢量空間調(diào)整問(wèn)題，可以利用傳統(tǒng)的三相矢量調(diào)制技術(shù)綜合等效12扇區(qū)空間矢量的作用，簡(jiǎn)化了

4、調(diào)制過(guò)程，有效提高了變頻器的通用性，且可進(jìn)一步向9相、12相等3×n相電機(jī)推廣。
　　永磁電機(jī)正逐漸應(yīng)用在大功率傳動(dòng)系統(tǒng)中，針對(duì)永磁電機(jī)的起動(dòng)問(wèn)題，論文提出了基于空間矢量參考電壓和基于靜起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的兩種起動(dòng)方法。第一種方法利用控制系統(tǒng)可以設(shè)定參考電壓的幅值和位置的特性來(lái)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。電機(jī)起動(dòng)時(shí)，保持參考電壓的幅值，控制系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)參考電壓一周來(lái)尋找可使電機(jī)起動(dòng)的位置以起動(dòng)電機(jī);若電機(jī)未起動(dòng)，可增大參考電壓的幅值，控制系統(tǒng)再次旋轉(zhuǎn)參考電壓一

5、周來(lái)尋找起動(dòng)位置。重復(fù)上述起動(dòng)控制方法直至電機(jī)順利起動(dòng)。第二種起動(dòng)方法是在分析永磁電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的基礎(chǔ)上，針對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子的不同初始位置，通過(guò)設(shè)定（一次或二次設(shè)定）控制系統(tǒng)定子磁勢(shì)的位置，提高電機(jī)的靜起動(dòng)轉(zhuǎn)矩以使電機(jī)起動(dòng)。這兩種方法都不需要估算轉(zhuǎn)子的初始位置，可使電動(dòng)機(jī)在空載和帶載情況下起動(dòng)。
　　電機(jī)測(cè)速的準(zhǔn)確性在很大程度上決定了調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度，隨著大功率調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)性能的提高，對(duì)測(cè)速的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。而大功率傳動(dòng)系統(tǒng)

6、的運(yùn)行環(huán)境和電動(dòng)機(jī)本體對(duì)測(cè)速儀器的影響又非常大，這種工況下選用如金屬碼盤(pán)這樣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠的測(cè)速設(shè)備，是一個(gè)實(shí)際可行的選擇。本文在經(jīng)典M/T測(cè)速方法的基礎(chǔ)上，提出了可以同時(shí)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置的綜合M/T法。為彌補(bǔ)碼盤(pán)每轉(zhuǎn)線數(shù)較少，輸出的方波上升（下降）沿與測(cè)量時(shí)刻會(huì)有不重合，造成速度計(jì)算誤差的不足，綜合M/T法利用信號(hào)預(yù)處理電路，對(duì)碼盤(pán)輸出的方波進(jìn)行計(jì)數(shù)，將計(jì)數(shù)結(jié)果分為整數(shù)和小數(shù)部分，整數(shù)部分稱為理想方波計(jì)數(shù)，它是一個(gè)測(cè)量周期內(nèi)所包