基于T型三电平变换器馈电的混合励磁双凸极电机驱动研究

发布时间：2020-08-31 10:15

　　 定子永磁型混合励磁双凸极永磁电机(简称HDSPM电机)是在双凸极永磁电机和电励磁双凸极电机基础上的继承和发展,成为了双凸极电机研究的新热点。该电机具有结构简单、控制灵活、高可靠性和高效率的特点。混合励磁双凸极电机较好地解决了双凸极永磁电机励磁调节困难和电励磁双凸极电机效率低的问题,在许多工业领域和航空航天、舰船等军事领域具有广阔的应用前景。本文以T型三电平变换器作为主控电路并以多电平电流滞环控制器为基础构建控制框架,对HDSPM电机的驱动系统和控制策略进行了研究和论证。主要研究内容如下:1.介绍了定子12槽/转子8极的HDSPM电机结构以及HDSPM电机的工作原理;在对电机模型做出假设后,利用JMAG有限元方法软件分析电机的静态特性,建立了HDSPM电机在自然静止坐标系下的数学模型;基于有限元计算获得的磁链、电感数据建立HDSPM电机磁链、电感表格,并在MATLAB/Simulink仿真环境下利用查表法并依据HDSPM电机数学模型建立电机本体仿真模型。2.针对HDSPM电机转矩方程和双拍控制时的特点,分析了HDSPM电机的转矩脉动;并根据各转矩分量的特点,构造了只需测量三相电流的转矩观测器;分别设计反电势波形函数法和换相区间采用三相全导通方式对HDSPM电机的稳态转矩脉动和换相转矩脉动进行抑制。3.分析并设计了基于T-NPC三电平变换器的电流滞环调制策略,利用本文提出的转矩脉动抑制策略计算参考电流,采用多电平电流滞环控制器直接控制三相电枢电流,并制定了中点电位平衡策略;研究了传统双环控制时采用的单斩调制方式、上下管轮换单斩调制方式;分析了不同策略下各开关状态下电路的工作模态,并完成相应仿真,对比各策略的控制效果。4.研究了开绕组拓扑下的HDSPM电机和双端口T-NPC三电平变换器的特点,并将多电平电流滞环控制器拓展到双端口变换器,改进中点电位平衡策略;并介绍了电流滞环控制器对开绕组系统零序电流的影响,通过仿真验证了电机控制策略的正确性。5.根据本文提出的转矩脉动抑制策略和电流滞环控制的需求,搭建了一套基于TM320F28335型DSP和Spartan6-LX16型FPGA的硬件控制器,并对各硬件电路的特点进行了介绍;根据不同的逆变器拓扑的控制策略的特点,在CCS6.2.0环境下完成C语言程序的,在ISE14.7完成Verilog语言设计,实现了本文研究的全部控制算法;基于HDSPM电机系统的软硬件分析,结合实验室现有的实验设备,完成了实验平台的搭建;在该平台上完成了控制算法的实验验证,并对实验结果进行了分析。
【学位单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM46

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本文编号：2808666