双三相电机变频驱动系统共模电压抑制策略研究

发布时间：2020-10-30 22:27

　　 在资源与环境问题日益严峻的情况下,船舶电力推进、电力机车牵引、纯电动或混合动力汽车等绿色环保的交通工具得到了广泛的关注与研究。相较于传统的三相电机,多相电机因其具有的低压大功率输出、转矩脉动小、容错能力强等特点而更适用于上述这些具有高功率、高可靠性要求的应用领域。由于多相电机驱动仍主要采取PWM调制技术,而与PWM技术紧密相关的一个负面影响就是共模电压问题。高频的共模电压会对电机本身和电网都带来不利的影响,是电机绕组发生故障以及电机轴承老化或失效的一个重要原因。本课题的研究围绕双三相永磁同步电机驱动系统展开,对其矢量控制策略进行研究并重点分析和解决矢量控制过程中的共模电压问题。本文首先对双三相电机在静止坐标系下的数学模型进行了介绍,并通过基于双d-q和基于矢量空间解耦的坐标变换得到其在旋转坐标系中的数学表达形式,在两种坐标变换的基础上进一步研究了对应的矢量控制方法,在MATLAB/Simulink中的仿真研究说明了在相同的控制参数下两种控制方式中双三相电机具有几乎一致的输出性能并选用基于矢量空间解耦模型的双三相矢量控制作为课题研究的基本策略。其次,分析了两电平电压源型PWM多相逆变器的共模电压的产生机理并推导了其表达形式,利用傅里叶分析的方法从频域的角度对共模电压的谐波特性进行了分析,并针对逆变器实际应用中的死区问题对共模电压的影响进行了详细的阐述。再次,为了有效的抑制双三相电机驱动系统中的共模电压问题,研究了考虑定子谐波电流抑制的基于六个过渡矢量的SVPWM控制策略,在其基础上进一步提出了可以增大直流母线电压利用率的基于十二个过渡矢量的SVPWM控制策略,并采用优化基本矢量作用顺序的方法减小了死区的存在对共模电压抑制的影响,仿真实验证明了控制策略的可行性。最后,在理论分析与仿真验证的基础上,利用基于TMS320F28379的双三相永磁同步电机同轴拖动平台对双三相电机驱动系统的矢量控制和共模电压抑制策略进行了实验验证。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM30
【部分图文】：

图 2-4基于矢量空间解耦坐标变化的双三相电机的矢量控制框图2.5 双三相永磁同步电机矢量控制系统的仿真分析利用MATLAB/Simulink 建立的双三相电机矢量控制系统的模型如图2-5所示，其中按照双三相电机的电磁方程与运动方程，并参照普通三相电机的模型，搭建的基于双 d-q 变换和基于矢量空间解耦变换的双三相电机的仿真模型如图2-5(c)-(e)所示。(a) 基于双 d-q坐标变换的电机矢量控制系统仿真模型

00.05 0.1 0.15时间t/s00.05 0.1 0.15时间t/s图 2-7 速度响应曲线从上述仿真结果可以看到，在两种控制方式下，双三相电机具有几乎一致输出性能。实际上由[17]中的推导可知，当基于双 d-q 的电机矢量控制系统中， 轴电流的给定满足 ，轴电流给定为 时，它与基于矢量间解耦的电机控制系统中的 ， 具有着相同的控制效果。于基于矢量空间解耦的双三相电机控制系统更能体现出多相电机多矢量空间度的特点，同时对于谐波平面的谐波电流的控制也更加的灵活，因此在本课中选用基于矢量空间解耦模型的双三相矢量控制作为基本控制策略。2.6 本章小结本章主要分析了双三相电机的数学模型和对应的矢量控制方法。首先对双相电机做了简单介绍并说明了其可以提高最低转矩脉动次数至12次，然后在然坐标系下建立起了双三相电机的数学模型，按照基于双 d-q 和矢量空间解的坐标变换得到了其在旋转坐标系下的数学模型，并在矢量空间解耦坐标变* *q1 q 2Qi i i* *1 20d di i *q Qi i* * *1 1 20d z zi i i

图 3-6 相电流根据方向的区间划分三相逆变器的开关状态由{101}切换到{100}发生一相桥臂的开关状态发生切换时的共模电压情况。不发生变化，桥臂输出电压分别为 /2dcV 和 /2dc V 死区时间dt 内，i1S 中 C 相由于下桥臂的二极管续在低电平，i2S 中 C 相由于上桥臂的二极管续流导高电平。但这两种情况下均不会有共模电压尖峰dtAovBovCovt /st /st /sCov/2dcV/2 V/2dcV/2dc V/2dcV/2dc VAovBov
【参考文献】

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本文编号：2863083