双Y移30度永磁同步电机矢量控制策略研究

论文摘要

与三相电机驱动系统相比,多相电机驱动系统在低压大功率和高可靠性应用场合具有显著的优势。双Y移30度永磁同步电机（以下简称为双三相永磁同步电机,下同）是目前研究较多的一种多相电机结构形式。本文对双三相永磁同步电机的建模与谐波分析、空间矢量PWM控制技术和缺相运行控制技术进行了较为全面深入的分析与研究。论文首先从多相电机定义的角度出发,分析了双三相永磁同步电机的定子绕组结构,利用空间矢量解耦坐标变换的方法,将电机从6维原始相空间解耦至3个相互垂直的谐波子平面,建立了双三相永磁同步电机在谐波基坐标系和同步旋转坐标系下的数学模型,同时分析了双三相永磁同步电机逆变器供电情况下的时空谐波分布和存在的谐波转矩。研究了基于空间矢量解耦变换的双三相永磁同步电机矢量控制策略。采用isd=0进行磁场定向控制,针对传统SVPWM方法在双三相永磁同步电机控制方面的不足,提出了一种基于空间矢量解耦变换的SVPWM控制方法。该方法将双三相永磁同步电机模型从6维相空间变换到3个两两解耦的两相子平面,在满足α-p子平面的合成电压矢量的基础上,对零序电压矢量进行最大程度的抑制,能同时满足α-p子平面和z1-z2子平面的伏秒平衡,解决了传统SVPWM方法中z1-z2子平面谐波电流不可控的问题,有效地抑制了定子谐波电流,减小了系统损耗。本文针对这种空间矢量PWM技术,详细研究了连续调制模式和不连续调制模式下的零矢量的选择依据及其分配机制,利用Matlab/Simulink软件进行了详细的仿真分析,结果显示,连续调制模式能取得更小的转矩波动,而不连续调制模式能在大幅度减少开关次数的同时,取得比连续调制策略更少的定子电流谐波含量。最后对双三相永磁同步电机的缺相运行进行了系统的分析和研究,建立了双三相永磁同步电机在缺相运行时的动态数学模型,分析了缺相后电机的性能变化,推导了一种基于定子磁势不变的补偿方法,并针对该方法未考虑电机等效参数变化的缺陷,提出了另一种有效的故障控制策略,该策略通过合适的坐标变换,将不对称系统等效变换为对称系统,实现了缺相运行时磁场定向解耦控制。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 插图和附表清单
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 双三相电机驱动系统的研究概况
• 1.3 本课题的研究内容
• 第二章 双三相永磁电机的数学建模与谐波分析
• 2.1 多相电机的定义
• 2.2 六相静止坐标下双三相永磁同步电机的数学模型
• 2.3 多相电机矢量空间变换
• 2.4 双三相永磁同步电机系统线相电压变换
• 2.5 二相同步旋转坐标系下双三相永磁同步电机的数学模型
• 2.6 电压源型逆变器供电条件下双三相永磁同步电机的谐波分析
• 第三章 基于空间矢量解耦变换的双三相永磁电机矢量控制
• 3.1 基于isd=0的双三相永磁同步电机磁场定向矢量控制技术
• 3.2 双三相永磁同步电机SVPWM技术研究
• 3.3 双三相永磁同步电机矢量控制仿真研究
• 第四章 双三相永磁电机故障条件下的控制
• 4.1 缺相故障时的分析
• 4.2 基于定子磁势不变的补偿控制策略
• 4.3 绕组不对称结构的双三相永磁同步电机磁场定向控制
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间科研成果