双三相永磁同步电机驱动系统谐波抑制策略研究

来源 :中国矿业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiao_ai1989
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随着电力电子技术及控制理论的不断发展,电力传动系统不再受到三相供电的限制。与传统三相传动系统相比,多相传动系统具有转矩脉动小、易于容错控制、可实现低压大功率输出等优点,在航空航天、船舶推进、电动汽车等高可靠性大功率传动场合具有较好的应用前景。由于谐波子空间的电流无法形成旋转磁势,多相电机更易产生电流谐波,从而使电机的损耗增大,降低了调速系统的效率。因此,本文以双三相永磁同步电机为研究对象,对数学建模、调制策略、控制策略进行推导,并针对电流谐波问题展开深入的研究。建立自然坐标系下双三相永磁同步电机的数学模型,分别基于矢量空间解耦(VSD)变换和双d-q坐标变换,对双三相永磁同步电机进行建模,并对两种建模方式的区别和联系进行了分析,实现了电机模型的降阶解耦。通过仿真,验证了数学模型的正确性。基于矢量空间解耦(VSD)思想,对双三相电机电压矢量分布进行推导,由此引入两矢量和四矢量SVPWM调制。针对SVPWM调制无法实现四维电流控制的问题,引入载波脉宽调制(CBPWM),通过对两组相互独立的三相PWM调制信号注入零序分量,提高了直流母线电压利用率。通过仿真,验证了调制策略的有效性。分别基于双d-q坐标变换及矢量空间解耦,建立双三相永磁同步电机矢量控制系统,并分析了两种控制策略之间的区别和联系。对双三相永磁同步电机电流谐波产生机理进行分析。分别基于PI控制器和准PR控制器对定子绕组中的5、7次谐波电流谐波进行抑制,并提出了一种基于最小均方(LMS)自适应陷波器的双三相永磁同步电机谐波电流抑制策略。该策略通过在z1-z2谐波子空间引入四个LMS自适应陷波器,对电机定子中的5、7次电流谐波进行了抑制。在电机加减速过程中,该算法能迅速收敛,且对电机参数的偏移具有一定的鲁棒性。通过仿真,证明了该算法的有效性。最后,搭建了双三相永磁同步电机控制系统实验平台,对本文所提出的谐波抑制策略进行了验证,证明了本文中所研究理论的有效性和可行性。
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