多相感应电机瞬态仿真分析与研究

论文摘要

过去三十年的研究表明多相感应电机调速系统具有相当强的竟争能力。多相感应电机与三相感应电动机相比,通过增加相数实现低压大容量而且使磁动势波形得到很好改善,转子电流接近正弦形,转子损耗减小,从而使电机的转矩脉动减小、电磁噪声减小及效率提高;多相感应电动机在定子绕组缺相时可降低定额继续运行,从而提高了可靠性。目前,它已在潜艇推进系统上获得成功应用,然而作为一种新兴的技术,它的控制方法在理论和实践中仍然存在大量值得研究和探讨的问题。本文首先分析三相感应电机工作原理,利用空间坐标转换的方法实现了电机模型的完全解耦并对系统进行了分析。在三相感应电机的基础上进一步列出了基于abc,d-q和α-β坐标系的多相感应电动机的电感系数矩阵、电压方程式和转矩方程式,进而建立了多相感应电动机在d-q坐标系下的数学模型,并利用该模型进行仿真研究。在建立多相电机的数学模型基础之后,以对称分布的五相感应电机和双绕组六相感应电机为例,推导出电机模型在各坐标系下的坐标变换公式。研究结果证明,多相感应电机在α-β坐标系和d-q旋转坐标系下与三相感应电机的数学模型是一致的,为将成熟的三相电机高性能矢量控制策略应用于多相电机系统提供了理论依据。本文最后对多相电机的模型进行了仿真并分析了结果。通过变换公式建立了五相感应电动机在同步旋转坐标系（d-q）下的数学模型和矢量控制系统模型;对定子星形接法的五相感应电动机的三种故障状态进行仿真计算;对六相感应电机直流制动进行了仿真计算。通过对仿真结果的分析,得出了一些有用的结论,仿真结果表明多相感应电机比传统三相电机有更好的动、静态性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪 论
• 1.1 课题背景及选题意义
• 1.2 多相电机的发展及现状
• 1.2.1 多相电机的发展
• 1.2.2 多相电机的研究状况
• 1.3 本文研究的目的和内容
• 第2章 多相感应电机数学的模型
• 2.1 多相感应电机
• 2.1.1 多相感应电机在自然坐标系的数学模型
• 2.1.2 多相感应电机的变换矩阵
• 2.1.3 多相感应电机的d-q 坐标系数学模型
• 2.2 五相感应电机的数学模型
• 2.2.1 五相感应电机的坐标变换
• 2.2.2 五相感应电机的在旋转坐标系的数学模型
• 2.3 六相双Y30°绕组感应电动机
• 2.3.1 六相双Y30°绕组感应电动机坐标变换
• 2.3.2 六相双Y30°绕组感应电动机数学模型
• 2.4 PWM 逆变器
• 2.4.1 逆变器的发展和概述
• 2.4.2 三相空间矢量与五相空间矢量基本原理
• 2.4.3 五相SVPWM
• 2.5 本章小节
• 第3章 矢量控制基本原理和感应电机调速系统
• 3.1 矢量控制的发展
• 3.2 矢量控制的基本原理
• 3.2.1 感应电机解耦与矢量控制
• 3.2.2 矢量控制系统的转子磁场定向
• 3.3 五相感应电机矢量控制调速系统
• 3.3.1 构成五相感应电机的方程
• 3.3.2 五相感应电机矢量控制系统模型
• 3.4 本章小节
• 第4章 仿真结果分析
• 4.1 模型参数的设置
• 4.2 五相感应电机模型故障分析
• 4.2.1 逆变器一相桥臂断开
• 4.2.2 逆变器两相桥臂断开
• 4.2.3 电源一相对中性点短路
• 4.3 五相感应电机矢量控制调速系统
• 4.4 六相双Y30°绕组感应电动机直流制动
• 4.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢