论文部分内容阅读
传统三相永磁同步发电机在高转速工况下,基波频率高,同时电力电子器件组成的PWM整流器的开关频率受限,则发电机-整流器系统的载波比（即开关频率与基波频率之比）低,由此引起电机气隙磁链圆畸变,电机损耗增大,直流母线电压失稳等问题。本文从增加电机相数来增加电压矢量的角度考虑,研究双三相永磁同步发电机（Dual-Three-Phase Permanent Magnet Synchronous Generator,DTP-PMSG,相应地,把传统三相电机称为单三相电机,Single-Three-Phase Permanent Magnet Synchronous Generator,STP-PMSG）在低载波比工况下的矢量控制及其SVPWM策略,为低载波比运行的发电系统性能优化提供一个简便而实用的方向。本文首先建立DTP-PMSG在不同坐标系下的数学模型,分别是双dq旋转坐标系部分解耦模型和矢量空间解耦模型。前者揭示了三相电机和双三相电机之间的联系,为将成熟的STP-PMSG模型及其控制理论迁移至DTP-PMSG提供了依据。而后者则从能量的角度,将DTP-PMSG各分量变换至3个不同的子平面,易于控制上的解耦,且清晰地解释了z1-z2平面上的电流分量对于定子相电流的影响。接着,分析了DTP-PMSG不同的PWM策略,分别为双STP-SVPWM、最大二矢量SVPWM、最大四矢量SVPWM,并就其数字实现给出了详细的分析。分别搭建STP-PMSG和DTP-PMSG PWM整流系统的仿真模型,从交流侧的相电流波形及其谐波分析、直流侧的纹波电压、磁链矢量运行轨迹出发,来对比二者的控制性能,结果表明DTP-PMSG的磁链矢量运行轨迹具有更好的圆度,且能够减小直流母线电压的纹波,但不能保证相电流波形畸变率的优化。同时对DTP-PMSG在不同PWM策略下的控制效果进行了对比分析。最后,搭建实验平台,并研究微机上不同矢量调制策略的实现,通过样机实验对DTP-PMSG多种控制策略的可行性进行了验证。