在資源與環(huán)境問題日益嚴峻的情況下,船舶電力推進、電力機車牽引、純電動或混合動力汽車等綠色環(huán)保的交通工具得到了廣泛的關注與研究。相較于傳統(tǒng)的三相電機,多相電機因其具有的低壓大功率輸出、轉矩脈動小、容錯能力強等特點而更適用于上述這些具有高功率、高可靠性要求的應用領域。由于多相電機驅動仍主要采取PWM調制技術,而與PWM技術緊密相關的一個負面影響就是共模電壓問題。高頻的共模電壓會對電機本身和電網(wǎng)都帶來不利的影響,是電機繞組發(fā)生故障以及電機軸承老化或失效的一個重要原因。本課題的研究圍繞雙三相永磁同步電機驅動系統(tǒng)展開,對其矢量控制策略進行研究并重點分析和解決矢量控制過程中的共模電壓問題。本文首先對雙三相電機在靜止坐標系下的數(shù)學模型進行了介紹,并通過基于雙d-q和基于矢量空間解耦的坐標變換得到其在旋轉坐標系中的數(shù)學表達形式,在兩種坐標變換的基礎上進一步研究了對應的矢量控制方法,在MATLAB/Simulink中的仿真研究說明了在相同的控制參數(shù)下兩種控制方式中雙三相電機具有幾乎一致的輸出性能并選用基于矢量空間解耦模型的雙三相矢量控制作為課題研究的基本策略。其次,分析了兩電平電壓源型PWM多相逆變器的共模電壓的產(chǎn)生機理并推導了其表達形式,利用傅里葉分析的方法從頻域的角度對共模電壓的諧波特性進行了分析,并針對逆變器實際應用中的死區(qū)問題對共模電壓的影響進行了詳細的闡述。再次,為了有效的抑制雙三相電機驅動系統(tǒng)中的共模電壓問題,研究了考慮定子諧波電流抑制的基于六個過渡矢量的SVPWM控制策略,在其基礎上進一步提出了可以增大直流母線電壓利用率的基于十二個過渡矢量的SVPWM控制策略,并采用優(yōu)化基本矢量作用順序的方法減小了死區(qū)的存在對共模電壓抑制的影響,仿真實驗證明了控制策略的可行性。最后,在理論分析與仿真驗證的基礎上,利用基于TMS320F28379的雙三相永磁同步電機同軸拖動平臺對雙三相電機驅動系統(tǒng)的矢量控制和共模電壓抑制策略進行了實驗驗證。
【學位單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM30
【部分圖文】：

圖 2-4基于矢量空間解耦坐標變化的雙三相電機的矢量控制框圖2.5 雙三相永磁同步電機矢量控制系統(tǒng)的仿真分析利用MATLAB/Simulink 建立的雙三相電機矢量控制系統(tǒng)的模型如圖2-5所示，其中按照雙三相電機的電磁方程與運動方程，并參照普通三相電機的模型，搭建的基于雙 d-q 變換和基于矢量空間解耦變換的雙三相電機的仿真模型如圖2-5(c)-(e)所示。(a) 基于雙 d-q坐標變換的電機矢量控制系統(tǒng)仿真模型

00.05 0.1 0.15時間t/s00.05 0.1 0.15時間t/s圖 2-7 速度響應曲線從上述仿真結果可以看到，在兩種控制方式下，雙三相電機具有幾乎一致輸出性能。實際上由[17]中的推導可知，當基于雙 d-q 的電機矢量控制系統(tǒng)中， 軸電流的給定滿足 ，軸電流給定為 時，它與基于矢量間解耦的電機控制系統(tǒng)中的 ， 具有著相同的控制效果。于基于矢量空間解耦的雙三相電機控制系統(tǒng)更能體現(xiàn)出多相電機多矢量空間度的特點，同時對于諧波平面的諧波電流的控制也更加的靈活，因此在本課中選用基于矢量空間解耦模型的雙三相矢量控制作為基本控制策略。2.6 本章小結本章主要分析了雙三相電機的數(shù)學模型和對應的矢量控制方法。首先對雙相電機做了簡單介紹并說明了其可以提高最低轉矩脈動次數(shù)至12次，然后在然坐標系下建立起了雙三相電機的數(shù)學模型，按照基于雙 d-q 和矢量空間解的坐標變換得到了其在旋轉坐標系下的數(shù)學模型，并在矢量空間解耦坐標變* *q1 q 2Qi i i* *1 20d di i *q Qi i* * *1 1 20d z zi i i

圖 3-6 相電流根據(jù)方向的區(qū)間劃分三相逆變器的開關狀態(tài)由{101}切換到{100}發(fā)生一相橋臂的開關狀態(tài)發(fā)生切換時的共模電壓情況。不發(fā)生變化，橋臂輸出電壓分別為 /2dcV 和 /2dc V 死區(qū)時間dt 內，i1S 中 C 相由于下橋臂的二極管續(xù)在低電平，i2S 中 C 相由于上橋臂的二極管續(xù)流導高電平。但這兩種情況下均不會有共模電壓尖峰dtAovBovCovt /st /st /sCov/2dcV/2 V/2dcV/2dc V/2dcV/2dc VAovBov
【參考文獻】

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本文編號：2863083