共直流母线开绕组永磁同步电机零序电流抑制研究

发布时间：2017-11-22 19:03

  本文关键词：共直流母线开绕组永磁同步电机零序电流抑制研究

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【摘要】：近年来,随着高性能稀土永磁材料、电力电子开关器件、脉冲宽度调制技术及电机控制技术的发展,永磁同步电机(PMSM)得到了快速发展,并以其功率密度高、转矩惯性比高、效率高及磁钢结构灵活多变等优异的性能,被广泛地应用于风力发电、交流伺服及传动等领域。为满足高压大功率的需求,可对传统的PMSM电机结构进行改造,将电机定子绕组两端均开路,并由两个变流器进行馈电,得到开绕组(OW) PMSM电机结构。本文从理论分析、数学建模、仿真分析及实验验证四个方面研究OW-PMSM在共直流母线下的运行技术,包括零轴等效电路分析及零序电流的抑制技术。 本文推导了OW-PMSM在同步旋转坐标系(d-q-0坐标系)下的数学模型,并着重分析了隔离型和共直流母线型两种OW-PMSM结构下的零轴等效电路,发现共直流母线型OW-PMSM结构存在零序电流通路,在变流器调制产生的共模电压和永磁体自身反电势零序分量共同作用下,会在OW-PMSM绕组内产生零序电流,影响开绕组永磁同步电机运行效率和稳定性。基于此分析,本文提出了以下三种零序电流抑制技术： 1)研究了零序电流闭环控制技术,通过控制变流器输出共模电压来补偿反电势零序分量,从而抑制零序电流。分析零轴等效电路结构,提出了基于补偿电阻和零序电感共模电压的零序电流抑制策略,并且分析了SPWM和SVPWM对共模电压调制的原理,及共模电压对直流电压利用率的影响,然而该方法需要多个低通滤波器和比例积分控制器,致使系统结构复杂。 2)由于反电势零序分量和电流零序分量主要以三次谐波存在,为简化控制系统,本文提出了基于比例谐振控制器(PR)的零序电流抑制策略,并分析了电机参数变化、谐振器参数变化、转速变化及反电势谐波对系统的影响,然而该方法只能对单一频率(三次谐波)的零序电流进行抑制。 3)当反电势零序分量需要考虑3、9、15次等多次谐波时,为同时对多次谐波进行控制,本文提出了基于重复控制器(RC)的零序电流抑制策略,并且介绍了系统的设计方法,及稳定性分析。 最后,本文搭建了共直流母线OW-PMSM的发电系统的仿真模型,及1kW的样机实验系统,对所提出三种零序电流抑制方法的有效性进行了验证。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM341

【参考文献】

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本文编号：1215710