本文關(guān)鍵詞：基于三電平的電動車用永磁同步電機相電壓補償策略

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【摘要】：隨著電動機在各個行業(yè)及領(lǐng)域的應用的增多,人們對電動機的驅(qū)動和控制系統(tǒng)的精度和效率等指標提出了越來越高的要求,尤其是在高壓和大容量的工作條件下,要求更是嚴格。目前常用的電動機驅(qū)動控制系統(tǒng)都是以兩電平逆變器為基礎(chǔ)的,這種形式存在著輸出效率較低、諧波分量較大等問題,嚴重地制約著電機驅(qū)動控制系統(tǒng)在效率和性能上的提高。因此,當性能遇到結(jié)構(gòu)這一瓶頸時,多電平逆變器應運而生。相比于兩電平逆變器,多電平逆變器在減小開關(guān)應力、減小諧波分量、改善輸出波形等方面均取得了更佳的效果。目前,多電平逆變器已經(jīng)進入了實際應用環(huán)節(jié),雖說理論上可以使用N電平逆變器,但實際上存在控制算法和硬件條件的制約,所以,三電平逆變器作為多電平逆變器中較為折衷的方案,成為了當前的研究重點。作為眾多逆變器結(jié)構(gòu)中的一種,三電平逆變器同樣存在輸出波形畸變的問題。因此,本文以基于三電平逆變器的電機驅(qū)動控制系統(tǒng)為研究對象,對其存在的相電壓畸變問題展開相關(guān)的研究,并通過推導得出補償算法。首先,分析常見的三電平逆變器拓撲結(jié)構(gòu),闡述其工作原理及常見的控制算法。其次,分析永磁同步電機的結(jié)構(gòu)、電機定子電流和轉(zhuǎn)子永磁體之間的作用原理及電磁轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生過程。隨后,建立永磁同步電機的數(shù)學模型,推導永磁同步電機在三相靜止坐標系、兩相靜止坐標系和同步旋轉(zhuǎn)坐標系下的運動方程。分析三電平逆變器的相電壓畸變的產(chǎn)生原因和過程,定量地分析相關(guān)因素對相電壓誤差的幅值以及極性的影響,推導出綜合了不同工況下誤差電壓的表達式,并根據(jù)相應的理論推導提出了相電壓的補償算法。在理論推導相電壓補償算法的基礎(chǔ)上,搭建仿真模型,通過多組不同工況下的仿真來驗證理論推導的準確性。仿真實驗的結(jié)果證實本文提出的相電壓補償算法對改善波形質(zhì)量、提高逆變器性能有較為理想的效果。搭建基于三電平逆變器的永磁同步電機驅(qū)動控制系統(tǒng)的硬件平臺,利用測試程序驗證該系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。結(jié)合仿真實驗和理論推導,推出帶有補償算法的控制程序,并進行穩(wěn)態(tài)和動態(tài)等工況下的實驗。通過對不同實驗結(jié)果的分析可知,本文提出的三電平逆變器相電壓補償算法在改善驅(qū)動控制系統(tǒng)的性能方面有不錯的實驗效果。
【關(guān)鍵詞】：三電平 永磁同步電機 相電壓補償 空間電壓矢量脈寬調(diào)制
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72;TM341
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的背景和意義9-10
• 1.2 多電平逆變器的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 多電平逆變器結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.2 多電平逆變器控制算法的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 相電壓補償研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容17-19
• 第2章 三電平逆變器的控制原理19-30
• 2.1 三電平逆變器的控制算法19-24
• 2.1.1 空間電壓矢量分區(qū)19-22
• 2.1.2 三電平逆變器SVPWM控制算法22-24
• 2.2 永磁同步電機的工作原理及數(shù)學模型24-28
• 2.2.1 永磁同步電機的基本工作原理24-25
• 2.2.2 永磁同步電機的物理模型25-26
• 2.2.3 永磁同步電機的數(shù)學模型26-28
• 2.3 本章小結(jié)28-30
• 第3章 三電平逆變器相電壓畸變分析及其補償策略30-43
• 3.1 三電平逆變器相電壓畸變的產(chǎn)生及過程分析30-41
• 3.1.1 三電平逆變器相電壓畸變的產(chǎn)生原因30-31
• 3.1.2 三電平逆變器相電壓畸變的產(chǎn)生過程31-41
• 3.2 三電平逆變器相電壓補償策略41-42
• 3.2.1 相電壓補償策略41-42
• 3.2.2 帶有相電壓補償?shù)挠来磐诫姍C控制策略42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第4章 三電平逆變器控制系統(tǒng)的仿真模型設(shè)計43-52
• 4.1 仿真系統(tǒng)組成模塊43-48
• 4.1.1 三電平逆變器模塊43-44
• 4.1.2 三電平逆變器SVPWM算法模塊44-46
• 4.1.3 三相電壓重建模塊46
• 4.1.4 相電壓補償策略模塊46-48
• 4.2 仿真結(jié)果分析48-51
• 4.2.1 理想狀態(tài)下的相電壓波形48-49
• 4.2.2 未進行補償時的相電壓畸變波形及分析49
• 4.2.3 進行相電壓補償后的相電壓波形及分析49-51
• 4.3 本章小結(jié)51-52
• 第5章 三電平逆變器控制系統(tǒng)的實驗平臺及分析52-61
• 5.1 實驗平臺的建立52-57
• 5.1.1 直流穩(wěn)壓電源53-54
• 5.1.2 核心控制模塊54
• 5.1.3 驅(qū)動模塊54-56
• 5.1.4 三電平逆變器以及實驗電機56
• 5.1.5 信號采集板56-57
• 5.2 相電壓補償程序設(shè)計57
• 5.3 實驗結(jié)果分析57-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 結(jié)論61-62
• 參考文獻62-66
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果66-68
• 致謝68

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