飞轮储能系统永磁同步电机宽范围调速技术研究

发布时间：2017-09-08 14:18

  本文关键词：飞轮储能系统永磁同步电机宽范围调速技术研究

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【摘要】：飞轮储能系统将电能以机械能形式储存,其电机控制策略需具备弱磁控制模式,即运行于额定转速之上,当需储存的电能过大时,为增强飞轮储能系统的储能容量,对电机进行过调制控制,所以飞轮储能系统需要宽范围调速。由于电机控制系统即逆变器输出电压、电流受限,故电机运行于额定转速之上时电机反电动势会达到最大值,电流调节器也会饱和,这将导致电磁转矩、电流以及转速等性能的下降。而永磁同步电机宽范围调速技术可使电机低速恒转矩运行、高速恒功率运行,可有效地提高系统的动态性能；电压空间矢量调制策略(SVPWM)的母线电压利用率比普通的SPWM调制策略高出15.5%,采用过调制技术后,运行于六拍模式时的母线电压利用率最高,因此,利用过调制技术,可以提升采用弱磁控制时的电机直流母线的可利用电压裕度。论文针对永磁同步电机的宽范围调速策略,建立了永磁同步电机的数学模型,包括永磁同步电机的动态模型和交流小信号模型。针对电机反电动势达到最大值,转速无法继续提升的问题,分析了基于负id补偿的弱磁控制策略。为提高控制系统的母线电压利用率,分析了等幅值和等相角的过调制控制策略。在深入研究业内在该领域已由成果的基础上,总结出了一种提升永磁同步电机高速带载能力的控制策略,该控制策略能克服电机在最高转速时无法带载的弱点,可靠性高、易于实现。实现该控制策略的算法由永磁同步电机最大转矩电流比控制、弱磁控制及电压空间矢量过调制控制组成。弱磁控制采用基于负id补偿法,过调制控制采用双模式过调制控制策略,为验证该控制策略,建立了内置式永磁同步电机的仿真模型,搭建了实验平台,并进行了仿真和实验研究,验证了该控制策略可行、有效和准确性。
【关键词】：永磁同步电机 宽范围调速 弱磁 过调制
【学位授予单位】：北方工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM341
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景与意义8-9
• 1.2 飞轮储能系统研究现状9-13
• 1.3 永磁同步电机宽范围调速技术研究现状13-15
• 1.4 课题研究内容15-16
• 第二章 永磁同步电机弱磁控制与过调制策略研究16-36
• 2.1 永磁同步电机弱磁控制原理16-30
• 2.1.1 永磁同步电机的动态模型16-21
• 2.1.2 永磁同步电机交流小信号模型21-25
• 2.1.3 最大转矩电流比控制与弱磁控制25-30
• 2.2 永磁同步电机过调制控制原理30-36
• 2.2.1 脉冲宽度调制原理30-33
• 2.2.2 过调制控制原理33-36
• 第三章 弱磁与过调制控制策略仿真研究36-41
• 3.1 仿真模型搭建36-37
• 3.2 仿真结果分析37-41
• 第四章 弱磁与过调制控制系统实验平台41-49
• 4.1 实验平台结构41-47
• 4.1.1 实验平台主电路41-43
• 4.1.2 实验平台控制电路43-47
• 4.2 实验平台调试47-49
• 第五章 控制系统软件设计与实验研究49-57
• 5.1 控制系统软件设计49-50
• 5.2 实验结果及分析50-57
• 5.2.1 最大转矩电流比控制实验50-51
• 5.2.2 弱磁控制实验51-54
• 5.2.3 过调制实验54-57
• 第六章 结论与展望57-58
• 参考文献58-62
• 在学期间的研究成果62-63
• 致谢63

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本文编号：814509