【摘 要】
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多相电机驱动系统在低压大功率、可靠性要求比较高的场合,如舰船推进、电动汽车、轨道交通和航空航天等领域具有突出的优势和广阔的应用前景。但在其控制方面仍然存在大量的
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多相电机驱动系统在低压大功率、可靠性要求比较高的场合,如舰船推进、电动汽车、轨道交通和航空航天等领域具有突出的优势和广阔的应用前景。但在其控制方面仍然存在大量的问题有待去研究与解决。本文从任意相数的永磁同步电机出发,重点研究了六相永磁同步电机的驱动控制系统,全文主要内容如下:
首先,从对多相电机相数的定义出发,研究了多相电机的定子绕组结构及其空间分布规律。根据绕组函数法,分析了多相电机谐波电流产生的机理和气隙磁动势的特性,并以此为基础对多相电机的电磁转矩性能进行了较为深入的剖析。建立了由逆变器控制的多相永磁同步电动机的数学模型。以合成磁势不变为准则,推导出了多相电机坐标转换模型,实现了多相电机数学模型的空间解耦,并得出了谐波基下的多相永磁同步电机的数学模型。
其次,以六相永磁同步电机为研究对象,建立了其在自然坐标系下的数学模型。以合成磁势不变的原则,推导出了六相永磁同步电机坐标转换模型,并建立了在两相旋转坐标系下动态数学模型。结合不同转子结构的特点,探讨了与其相适应的矢量控制策略。提出和研究了对电机定子磁链、绕组电阻等物理参数的在线辨识方法。
结合六相永磁同步电机的数学模型,研究了与其相适应的SVPWM策略。并在逆变器单个开关周期中,设定一个与零矢量作用时间相关的自由度,通过调节该自由度优化了逆变器开关模式。谐波特性仿真分析表明:该方法在解决了多相电机定子谐波电流不可控的问题的同时,降低了逆变器的开关损耗。更适用于多相电机的矢量控制。
分析了六相永磁同步电机在缺相运行时的特点,建立了缺相运行时的数学模型,推导出了其坐标转换模型。在保持六相永磁同步电机气隙合成磁势不变的前提下,规划出了定子相电流的补偿策略。
最后,构建了系统的硬件平台,包括电机本体、主控板、模块驱动板、开关电源板、逆变器主回路及各检查保护回路的设计,实现了六相永磁同步电机的数字化矢量控制。
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