基于轉(zhuǎn)矩預(yù)測(cè)的無(wú)刷雙饋電機(jī)的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、無(wú)刷雙饋電機(jī)是一種新型交流電機(jī)。其結(jié)構(gòu)與籠型轉(zhuǎn)子異步電機(jī)相似，沒(méi)有滑環(huán)碳刷，然而可以實(shí)現(xiàn)雙饋運(yùn)行——既可作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行于交流調(diào)速系統(tǒng)，也可作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行于變速恒頻發(fā)電系統(tǒng)，具有變頻器容量小、功率因數(shù)可調(diào)的特點(diǎn)，特別適合應(yīng)用于風(fēng)機(jī)和泵類調(diào)速節(jié)能系統(tǒng)以及變速恒頻風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域。
　　 直接轉(zhuǎn)矩控制方法在異步電機(jī)中得到了成功的應(yīng)用，但是由于無(wú)刷雙饋電機(jī)結(jié)構(gòu)的特殊性以及數(shù)學(xué)模型的復(fù)雜性，不可能將其控制方法拿來(lái)就用。本文結(jié)合無(wú)刷雙饋電機(jī)的特

2、殊結(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型就其直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中數(shù)學(xué)模型、穩(wěn)態(tài)特性、零矢量、減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)策略等進(jìn)行了深入的研究。
　　 針對(duì)不同文獻(xiàn)中無(wú)刷雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子速d-q坐標(biāo)系數(shù)學(xué)模型有差異的問(wèn)題，本課題小組對(duì)相關(guān)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入的理論分析和推導(dǎo)，得出的結(jié)論為電機(jī)的控制奠定了有益的基礎(chǔ)。在研究無(wú)刷雙饋電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了無(wú)刷雙饋電機(jī)的功角δ與控制繞組三相靜止坐標(biāo)系下電壓初相角的關(guān)系；并在此基礎(chǔ)上搭建了仿真模型，對(duì)BDFM在不同運(yùn)行狀態(tài)下的

3、穩(wěn)態(tài)特性進(jìn)行了研究。
　　 研究了零矢量在無(wú)刷雙饋電機(jī)中對(duì)轉(zhuǎn)矩的作用效果。結(jié)合開關(guān)表，在傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)下對(duì)超同步、亞同步運(yùn)行狀態(tài)下零矢量對(duì)轉(zhuǎn)矩作用效果進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。其結(jié)果一致表明：在雙饋超同步運(yùn)行狀態(tài)下，零矢量使轉(zhuǎn)矩減小，與異步機(jī)中作用效果一致；而在亞同步運(yùn)行狀態(tài)下，零矢量是使轉(zhuǎn)矩增大的矢量。
　　 針對(duì)無(wú)刷雙饋電機(jī)傳統(tǒng)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)中轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大的問(wèn)題，本文推導(dǎo)了兩種減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)預(yù)測(cè)控制策略，其中方法一是

4、對(duì)含有電流磁鏈的轉(zhuǎn)矩方程求導(dǎo)；方法二是對(duì)含有磁鏈的轉(zhuǎn)矩方程求導(dǎo)。利用上述兩種控制策略在MATLAB環(huán)境下分別搭建了仿真系統(tǒng)，仿真結(jié)果表明，兩種預(yù)測(cè)方法均能有效減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、改善定轉(zhuǎn)子電流波形。但是數(shù)字化實(shí)現(xiàn)時(shí)方法二編程更為方便。
　　 本文所提出的方法二首先在異步電機(jī)上實(shí)現(xiàn)，且該方法已在異步機(jī)中得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 本文在基于DSP2407A的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上對(duì)無(wú)刷雙饋電機(jī)預(yù)測(cè)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)(方法二)的各個(gè)部分進(jìn)行了程序編寫