本文關(guān)鍵詞：基于軟開關(guān)逆變器的無刷直流電機控制系統(tǒng)研究

  更多相關(guān)文章： 無刷直流電機 軟開關(guān) 直流環(huán)節(jié)并聯(lián)諧振 零電壓開關(guān) 三相逆變器

【摘要】：無刷直流電機由于具有結(jié)構(gòu)簡單、采用電子換向等特點,相比傳統(tǒng)的直流電機具有諸多優(yōu)勢,應(yīng)用范圍也越來越廣。但在無刷直流電機控制系統(tǒng)中,采用硬開關(guān)逆變器會產(chǎn)生較大的開關(guān)損耗與電磁干擾問題,因此本文將軟開關(guān)技術(shù)用于無刷直流電機控制系統(tǒng)中,以減小硬開關(guān)模式下的開關(guān)損耗與電磁干擾問題。在將軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用于無刷直流電機控制之后,通過對諧振電路的深入分析,提出了通過諧振電路對電壓進行調(diào)制的方法并進行了仿真與實驗驗證。首先,對無刷直流電機的數(shù)學(xué)模型進行了推導(dǎo),給出了兩兩導(dǎo)通條件下電機的等效電路及無刷直流電機正反轉(zhuǎn)條件下的邏輯換向表。之后對四種典型直流環(huán)節(jié)諧振型逆變器進行了分析對比,說明了PRDCLI2型軟開關(guān)逆變器的優(yōu)勢。然后詳細分析了該種軟開關(guān)逆變器結(jié)構(gòu)的工作原理與工作過程,并在負載電流恒定的條件下對其簡化電路進行了仿真,驗證了理論分析的正確性。其次,研究了控制時序變化對諧振過程的影響,包括電感充能時間及LS再次導(dǎo)通時刻對諧振過程的影響,得出了電感充能時間在大于閾值時能保證諧振電路正常工作的結(jié)論。之后分別討論了LS的導(dǎo)通時刻變化、諧振元件參數(shù)變化及負載電流的變化對諧振過程的影響,論證了通過對輔助開關(guān)管控制時序的調(diào)節(jié),可以保證參數(shù)在一定范圍內(nèi)變化時諧振電路仍能正常工作,簡化了控制方法。研究了母線諧振凹槽的存在造成的輸出偏差電壓的大小,給出了偏差電壓的補償方法。再次,研究了軟開關(guān)技術(shù)與無刷直流電機的控制相結(jié)合的方法,給出了橋臂開關(guān)管零電壓通斷的實現(xiàn)過程。推導(dǎo)了電機負載條件下的諧振電路工作過程,并與恒流源負載進行了對比,對零電壓區(qū)間內(nèi)電機的續(xù)流通路進行了說明。在上述基礎(chǔ)上建立了基于軟開關(guān)逆變器的控制系統(tǒng)仿真模型,對相關(guān)結(jié)論進行了仿真驗證。然后提出了利用諧振電路調(diào)制母線電壓控制無刷直流電機的方法,并對其進行了仿真驗證以及對調(diào)制占空比的限制進行了相關(guān)推導(dǎo)與說明。最后,設(shè)計了控制電路和功率主電路的原理圖,完成硬件電路的調(diào)試和軟件程序的編寫,實現(xiàn)了橋臂開關(guān)管的零電壓通斷,并對諧振電路調(diào)壓的控制方法進行了實驗驗證。
【關(guān)鍵詞】：無刷直流電機 軟開關(guān) 直流環(huán)節(jié)并聯(lián)諧振 零電壓開關(guān) 三相逆變器
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM33;TM464
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題背景及研究目的和意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-15
• 1.2.1 軟開關(guān)逆變器的發(fā)展現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 軟開關(guān)逆變器在無刷直流電機中的應(yīng)用14-15
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 無刷直流電機模型與軟開關(guān)逆變器分析17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 無刷直流電機數(shù)學(xué)模型與驅(qū)動方式17-21
• 2.3 典型直流環(huán)節(jié)諧振型逆變器比較21-24
• 2.3.1 諧振直流環(huán)節(jié)逆變器22
• 2.3.2 有源箝位諧振直流環(huán)節(jié)逆變器22-23
• 2.3.3 I型直流環(huán)節(jié)并聯(lián)諧振逆變器23-24
• 2.3.4 II型直流環(huán)節(jié)并聯(lián)諧振逆變器24
• 2.4 PRDCLI2型軟開關(guān)逆變器原理分析24-31
• 2.4.1 PRDCLI2型軟開關(guān)逆變器簡化電路25-30
• 2.4.2 諧振過程與PWM控制方式的結(jié)合30-31
• 2.5 諧振電路參數(shù)設(shè)計與仿真31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第3章 PRDCLI2型軟開關(guān)逆變器性能研究34-45
• 3.1 引言34
• 3.2 控制時序變化對諧振過程的影響34-37
• 3.2.1 T_1對諧振過程的影響34-36
• 3.2.2 S_L再次導(dǎo)通時刻對諧振過程的影響36-37
• 3.3 諧振元件參數(shù)變化對諧振過程的影響37-41
• 3.3.1 諧振電感變化對諧振過程的影響38-40
• 3.3.2 諧振電容變化對諧振過程的影響40-41
• 3.4 負載電流變化對諧振過程的影響41-42
• 3.5 母線零電壓凹槽對輸出電壓的影響及補償42-44
• 3.6 本章小結(jié)44-45
• 第4章 軟開關(guān)逆變器無刷直流電機控制系統(tǒng)研究45-61
• 4.1 引言45
• 4.2 無刷直流電機控制系統(tǒng)與軟開關(guān)技術(shù)的結(jié)合45-55
• 4.2.1 零電壓開關(guān)實現(xiàn)過程45-46
• 4.2.2 電機負載對諧振過程的影響46-48
• 4.2.3 控制系統(tǒng)仿真與結(jié)果分析48-55
• 4.3 諧振電路調(diào)壓無刷直流電機控制方式55-60
• 4.3.1 諧振電路調(diào)壓控制方式55-56
• 4.3.2 仿真驗證與結(jié)果分析56-58
• 4.3.3 諧振電壓占空比調(diào)節(jié)的限制58-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 控制系統(tǒng)設(shè)計與實驗61-70
• 5.1 引言61
• 5.2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計61-64
• 5.2.1 霍爾信號采集電路61-62
• 5.2.2 輔助諧振環(huán)節(jié)驅(qū)動電路設(shè)計62-63
• 5.2.3 橋臂開關(guān)管驅(qū)動電路設(shè)計63-64
• 5.3 軟件設(shè)計64-65
• 5.4 實驗結(jié)果與現(xiàn)象分析65-69
• 5.4.1 軟開關(guān)實驗結(jié)果與分析65-67
• 5.4.2 諧振電路調(diào)壓實驗結(jié)果與分析67-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 結(jié)論70-71
• 參考文獻71-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75-77
• 致謝77

【參考文獻】

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本文編號：861149