定子永磁型混合勵磁雙凸極永磁電機(簡稱HDSPM電機)是在雙凸極永磁電機和電勵磁雙凸極電機基礎(chǔ)上的繼承和發(fā)展,成為了雙凸極電機研究的新熱點。該電機具有結(jié)構(gòu)簡單、控制靈活、高可靠性和高效率的特點�；旌蟿畲烹p凸極電機較好地解決了雙凸極永磁電機勵磁調(diào)節(jié)困難和電勵磁雙凸極電機效率低的問題,在許多工業(yè)領(lǐng)域和航空航天、艦船等軍事領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。本文以T型三電平變換器作為主控電路并以多電平電流滯環(huán)控制器為基礎(chǔ)構(gòu)建控制框架,對HDSPM電機的驅(qū)動系統(tǒng)和控制策略進行了研究和論證。主要研究內(nèi)容如下:1.介紹了定子12槽/轉(zhuǎn)子8極的HDSPM電機結(jié)構(gòu)以及HDSPM電機的工作原理;在對電機模型做出假設(shè)后,利用JMAG有限元方法軟件分析電機的靜態(tài)特性,建立了HDSPM電機在自然靜止坐標系下的數(shù)學(xué)模型;基于有限元計算獲得的磁鏈、電感數(shù)據(jù)建立HDSPM電機磁鏈、電感表格,并在MATLAB/Simulink仿真環(huán)境下利用查表法并依據(jù)HDSPM電機數(shù)學(xué)模型建立電機本體仿真模型。2.針對HDSPM電機轉(zhuǎn)矩方程和雙拍控制時的特點,分析了HDSPM電機的轉(zhuǎn)矩脈動;并根據(jù)各轉(zhuǎn)矩分量的特點,構(gòu)造了只需測量三相電流的轉(zhuǎn)矩觀測器;分別設(shè)計反電勢波形函數(shù)法和換相區(qū)間采用三相全導(dǎo)通方式對HDSPM電機的穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩脈動和換相轉(zhuǎn)矩脈動進行抑制。3.分析并設(shè)計了基于T-NPC三電平變換器的電流滯環(huán)調(diào)制策略,利用本文提出的轉(zhuǎn)矩脈動抑制策略計算參考電流,采用多電平電流滯環(huán)控制器直接控制三相電樞電流,并制定了中點電位平衡策略;研究了傳統(tǒng)雙環(huán)控制時采用的單斬調(diào)制方式、上下管輪換單斬調(diào)制方式;分析了不同策略下各開關(guān)狀態(tài)下電路的工作模態(tài),并完成相應(yīng)仿真,對比各策略的控制效果。4.研究了開繞組拓撲下的HDSPM電機和雙端口T-NPC三電平變換器的特點,并將多電平電流滯環(huán)控制器拓展到雙端口變換器,改進中點電位平衡策略;并介紹了電流滯環(huán)控制器對開繞組系統(tǒng)零序電流的影響,通過仿真驗證了電機控制策略的正確性。5.根據(jù)本文提出的轉(zhuǎn)矩脈動抑制策略和電流滯環(huán)控制的需求,搭建了一套基于TM320F28335型DSP和Spartan6-LX16型FPGA的硬件控制器,并對各硬件電路的特點進行了介紹;根據(jù)不同的逆變器拓撲的控制策略的特點,在CCS6.2.0環(huán)境下完成C語言程序的,在ISE14.7完成Verilog語言設(shè)計,實現(xiàn)了本文研究的全部控制算法;基于HDSPM電機系統(tǒng)的軟硬件分析,結(jié)合實驗室現(xiàn)有的實驗設(shè)備,完成了實驗平臺的搭建;在該平臺上完成了控制算法的實驗驗證,并對實驗結(jié)果進行了分析。
【學(xué)位單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM46

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本文編號：2808666