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开绕组永磁同步电机隔离双电源双逆变器调制策略研究

发布时间:2018-11-20 04:54
【摘要】:近年来,由于电动汽车、风力发电、大功率传动等领域的需求,开绕组电机研究得到了飞速的发展。开绕组电机是将Y型接法的电机定子绕组打开,并在其两端分别接一个逆变器供电,施加在电机上的电压由两个逆变器的开关状态共同决定。隔离母线型开绕组永磁同步电机(OW-PMSM)以其主回路无零序电流、运行状态稳定和功率因数高等优点受到学者们的广泛关注。本文主要针对隔离母线型OW-PMSM,对双逆变器调制算法进行了重点研究。鉴于传统双逆变器调制算法存在开关损耗高、谐波含量大等问题,本文提出了一种新的双逆变器调制算法:统一空间矢量调制算法。通过该算法,可利用两个逆变器来模拟单逆变器系统的参考电压矢量合成过程,实现两个逆变器的协同控制,并将双逆变器系统总的开关次数降低到电压二分法采用双SVM调制算法时的1/3。另外,该调制算法不受逆变器直流母线电压的限制,理论上可在两逆变器直流母线电压为任意比值的条件下正常运行。为进一步简化该调制算法,将参考电压矢量对应的三相分量引入到统一空间矢量调制算法当中,在算法实施过程中消除了扇区判断和减少了三角函数计算。通过实验,验证了本文所提调制算法的有效性和优越性。由于凸极式永磁同步电机的dq轴电感值不相等,传统基于电流纹波有效值的调制算法输出性能评价方法将变得非常复杂。为此,本文提出了一种新的输出性能评价指标——电压合成误差面积,并在仿真和实验中对三种调制算法的输出性能进行了比较分析和验证。为抑制隔离母线型开绕组永磁同步电机中存在的共模电压,本文研究了两种共模电压抑制方法:(1)零共模电压瞬时值输出的SVM调制算法;(2)零共模电压平均值输出的PWM调制算法。为简化这两种调制算法,在算法实施过程中消除了扇区判断和减少了三角函数计算,本文将参考电压矢量对应的三相分量引入到算法中,实现了无扇区化。最后,通过仿真对比了几种不同调制算法的共模电压输出情况。
[Abstract]:In recent years, due to the demand of electric vehicles, wind power generation, high power transmission and other fields, open-winding motor research has been rapidly developed. The open-winding motor is to open the stator winding of the motor with Y-type connection and connect one inverter at each end of the motor to supply power. The voltage applied on the motor is determined by the switching state of the two inverters. Isolation busbar open-winding permanent magnet synchronous motor (OW-PMSM) has attracted wide attention due to its advantages of zero sequence current, stable operation and high power factor in the main circuit. This paper focuses on the modulation algorithm of double inverter based on isolated bus type OW-PMSM,. In view of the problems of high switching loss and high harmonic content in the traditional double inverter modulation algorithm, a new double inverter modulation algorithm, the unified space vector modulation algorithm, is proposed in this paper. Through this algorithm, two inverters can be used to simulate the process of reference voltage vector synthesis in single inverter system, and the cooperative control of two inverters can be realized. The total switching times of the double inverter system are reduced to 1 / 3 of the voltage dichotomy when the double SVM modulation algorithm is used. In addition, the modulation algorithm is not limited by the DC bus voltage of the inverter, and can operate normally theoretically under the condition that the DC bus voltage of the two inverters is any ratio. To further simplify the modulation algorithm, the three-phase component corresponding to the reference voltage vector is introduced into the unified space vector modulation algorithm, which eliminates the sector judgment and reduces the trigonometric function calculation during the implementation of the algorithm. The effectiveness and superiority of the proposed modulation algorithm are verified by experiments. Because the dq axis inductance of salient permanent magnet synchronous motor is not equal, the traditional modulation algorithm based on current ripple effective value will become very complicated. In this paper, a new output performance evaluation index, voltage synthesis error area, is proposed, and the output performance of the three modulation algorithms is compared and verified in simulation and experiment. In order to suppress the common mode voltage existing in isolated bus type open winding permanent magnet synchronous motor, two common mode voltage suppression methods are studied in this paper: (1) SVM modulation algorithm of zero common-mode voltage instantaneous output; (2) PWM modulation algorithm of zero common-mode voltage average output. In order to simplify these two modulation algorithms, the sector judgment and trigonometric function calculation are eliminated in the implementation of the algorithm. In this paper, the three-phase component corresponding to the reference voltage vector is introduced into the algorithm to realize sectionless. Finally, the common mode voltage output of several modulation algorithms is simulated and compared.
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM464;TM341

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本文编号:2343803

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