面向电机故障特性模拟的虚拟电机系统设计

发布时间：2022-09-17 13:33

　　虚拟电机系统作为一种可以模拟电机的电压、电流等端口特性的电力电子负载,为电机驱动电源的开发与测试提供了新的测试手段,在新能源汽车、轨道交通以及工业制造等领域有着良好的应用前景。虚拟电机系统具备全数字系统的灵活性以及传统电机测试平台的实时性和可靠性,因此它的开发逐渐受到重视。为了实现对电机复杂工况的模拟,本文选择背靠背两电平变换器拓扑的虚拟电机系统。分别从“考虑故障特性模拟的两电平变换器控制算法设计”和“电能的高质量回馈”两方面展开研究,以期提升虚拟电机系统对复杂工况的适应性,充分发挥其优良性能。交流电机运行工况复杂,需考虑暂态以及故障状态,针对数学建模和特性实时模拟存在困难等问题,在对交流电机进行建模时,考虑到了定子绕组匝间短路这一典型故障,随后对比了不同数值计算方法的求解结果,选择四阶龙格库塔法作为数值计算方法;考虑到电机暂态电流和故障电流的特性,电机电流跟踪则使用准比例谐振控制器,并进一步考虑到实际的数字控制延时,在保障系统稳定性的前提下,以尽可能提高系统带宽和动态响应能力为目标完成了参数设计。为了实现电能的高质量回馈,首先分析了虚拟电机系统模拟电机暂态过程和故障状态造成的直流侧电... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 虚拟电机系统研究综述
        1.2.1 虚拟电机系统拓扑
        1.2.2 虚拟电机系统控制策略
        1.2.3 能量回馈控制策略
    1.3 本文主要研究内容
第2章 虚拟电机系统数学建模及电路参数设计
    2.1 虚拟电机系统的结构及数学建模
        2.1.1 三相静止坐标系下的虚拟电机系统功率主电路数学建模
        2.1.2 同步旋转坐标系下的虚拟电机系统功率主电路数学建模
    2.2 虚拟电机系统功率主电路参数设计
        2.2.1 进线电感参数设计
        2.2.2 线性工作范围分析
        2.2.3 直流稳压电容参数设计
第3章 电机负载模拟及其控制
    3.1 交流电机实时仿真器
        3.1.1 交流电机数学建模
        3.1.2 交流电机数值计算
    3.2 电机模拟控制器设计
    3.3 仿真结果分析
        3.3.1 不考虑故障状态的虚拟电机系统仿真
        3.3.2 考虑故障状态的虚拟电机系统仿真
第4章 能量回馈设计
    4.1 能量回馈变换器电能质量影响因素分析
        4.1.1 虚拟电机系统模拟电机故障状态
        4.1.2 虚拟电机系统模拟电机暂态过程
    4.2 能量回馈控制器设计
        4.2.1 馈能电流谐波抑制策略
        4.2.2 锁相环研究
        4.2.3 能量回馈控制参数设计
    4.3 仿真结果分析
        4.3.1 锁相环功能仿真
        4.3.2 能量回馈变换器基本功能仿真
        4.3.3 功率前馈策略仿真分析
第5章 虚拟电机系统实验验证
    5.1 虚拟电机系统实验平台设计
        5.1.1 虚拟电机系统实验平台总体结构
        5.1.2 虚拟电机系统实验平台硬件电路
        5.1.3 虚拟电机系统实验平台软件设计
    5.2 虚拟电机系统实验结果分析
        5.2.1 三相锁相环实验实现
        5.2.2 电机端口特性模拟实验
第6章 总结与展望
参考文献
作者简历
在校期间所取得科研成果



本文编号：3679319