永磁同步發(fā)電機及其變流器的拓撲結構研究.pdf

1、近年來，永磁同步發(fā)電機在諸多領域得到廣泛的應用，如風力發(fā)電、電動汽車和能量儲存等。發(fā)電機產(chǎn)生的交流電能可通過PWM整流器轉(zhuǎn)換成直流電能。PWM整流控制性能優(yōu)良，具有短路電流小、電壓控制范圍大和電壓調(diào)整率低等優(yōu)點。在很多的應用場合，發(fā)電機的運行轉(zhuǎn)速很高，可能會達到每分鐘上萬轉(zhuǎn)，此時發(fā)電機的基波頻率會很大。傳統(tǒng)的功率器件的斬波頻率有限，當發(fā)電機基波頻率很大時，在一周期內(nèi)的PWM斬波次數(shù)會很少，這樣會造成電機電流諧波增大、控制性能惡化等后果，

2、系統(tǒng)甚至不能正常工作。當電機運行于高速狀態(tài)時，為了保證PWM整流器控制性能，需要提升整流器的開關頻率。
　　本文對永磁同步發(fā)電機整流系統(tǒng)、PWM整流器的工作原理和相應的矢量控制方法進行詳細分析。針對整流器斬波頻率不足的問題，在硬件結構和軟件算法兩方面提出了相應的解決辦法。從硬件結構方面，可以通過增加功率開關管的個數(shù)來實現(xiàn)等效開關頻率的提升。一方面可使用開關管串并聯(lián)的方式，使串并聯(lián)的開關管共同完成斬波任務。另一方面可改變發(fā)電機繞組的

3、連接拓撲，將發(fā)電機中性點解開，構成了開繞組拓撲，然后使用兩個普通的三相PWM整流器來對發(fā)電機進行控制，這樣可等效實現(xiàn)三電平控制效果。而當雙PWM整流器共用一個直流母線時，需要考慮零序電流的影響。本文通過設置零序電流調(diào)節(jié)器，有效地消除了電機內(nèi)的零序電流。在控制算法方面，傳統(tǒng)的SVPWM控制采用的是七段式實現(xiàn)的方式，而采用五段式來實現(xiàn)時可以有效地減小開關次數(shù)。
　　本文建立了開繞組永磁同步發(fā)電機的數(shù)學模型，并通過仿真對永磁同步發(fā)電機P