基于SiC器件的电流源型五相电机控制系统研究

发布时间：2022-11-07 19:11

　　航天领域是各国布局的战略要地,航天科技水平是衡量国家综合科技实力的重要指标。伺服控制系统是航天器的核心部件,对可靠性和容错能力要求较高。目前,多相电机伺服系统以其优良的容错能力逐渐成为研究的热点,基于宽禁带器件的电流源型多相电机伺服系统具有短路容错能力强、可靠性高等优势。然而多相电机控制领域目前研究热点集中于电压源型拓扑,基于电流源型逆变器的多相电机控制系统理论体系仍不完善,在多相电流源型伺服电机控制系统设计、容错控制以及电流源型逆变拓扑下功率器件应用特性等方面尚需进一步的研究。本文以电流源型五相永磁同步电机控制系统作为研究对象,首先介绍了五相永磁同步电机和电流源型控制器的基础理论,分析了适用于五相控制系统的电流源型五相半桥逆变拓扑,同时对逆变拓扑工作模式、拓扑关键参数对系统影响以及拓扑下空间电流矢量图展开研究,为控制系统参数设计、控制策略研究、容错策略研究以及器件应用特性研究提供理论依据。其次,针对电流源型五相电机控制系统提出了三种控制策略,分别是双环结构相邻两大矢量调制控制策略、双环结构相邻四矢量调制控制策略和四环结构相邻四矢量调制控制策略。同时进行了控制系统设计以及谐振问题的研究... 

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 五相电机控制策略
        1.2.2 五相电机容错策略
        1.2.3 电流源型逆变拓扑
        1.2.4 宽禁带SiC器件
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 电流源型五相电机控制原理研究
    2.1 引言
    2.2 五相永磁同步电机数学模型
        2.2.1 自然坐标系下五相永磁同步电机模型
        2.2.2 同步旋转坐标系下五相永磁同步电机模型
    2.3 电流源型五相电机控制系统模型
        2.3.1 电流源逆变拓扑数学模型
        2.3.2 前级电压调节模块模型
    2.4 关键元件参数影响研究
        2.4.1 滤波电容容值影响研究
        2.4.2 直流侧电感影响研究
    2.5 空间电流矢量图
    2.6 本章小结
第3章 电流源型五相电机调制控制策略研究
    3.1 引言
    3.2 三种调制控制策略
        3.2.1 调制控制策略框图
        3.2.2 矢量调制方案
    3.3 控制系统环路参数整定
        3.3.1 电压环参数整定
        3.3.2 电流环参数整定
        3.3.3 转速环参数整定
    3.4 谐振抑制
        3.4.1 绕组串接虚拟电阻
        3.4.2 电容并接虚拟电阻
    3.5 三种调制控制策略性能研究
    3.6 叠流区影响及补偿
    3.7 本章小结
第4章 电流源型逆变拓扑下容错策略研究
    4.1 引言
    4.2 容错控制策略
    4.3 各故障类型下容错电流及空间电流矢量图
        4.3.1 单相绕组/桥臂开路故障
        4.3.2 相邻两相绕组/桥臂开路故障
        4.3.3 非相邻两相绕组/桥臂开路故障
        4.3.4 单相绕组短路故障
    4.4 容错性能分析
        4.4.1 单相绕组/桥臂开路故障
        4.4.2 相邻两相绕组/桥臂开路故障
        4.4.3 非相邻两相绕组/桥臂开路故障
        4.4.4 单相绕组短路故障
    4.5 本章小结
第5章 电流源型拓扑下SiC器件应用特性研究
    5.1 引言
    5.2 高频化对储能元件容量影响研究
    5.3 高开关速度下杂散电感影响
        5.3.1 工作模式分析
        5.3.2 关断电压尖峰分析
        5.3.3 串扰影响分析
    5.4 功率器件并联均流研究
    5.5 结构优化及寄生参数提取
    5.6 功率器件损耗分析
    5.7 散热分析
    5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]SiC功率模块开关特性测试研究[J]. 牛利刚,王玉林,滕鹤松,李聪成.  电力电子技术. 2019(06)
[2]基于双频矢量调制的五相永磁同步电机四维电流控制方法[J]. 孙国栋,苏健勇,杨贵杰.  中国电机工程学报. 2019(10)
[3]三相H7电流源光伏逆变器共模电流抑制研究[J]. 郭小强.  中国电机工程学报. 2016(17)
[4]FPGA电流型PMSM变频驱动器及开路故障保护[J]. 吴起行,陈鸿祺,刘哲纬.  现代电子技术. 2014(20)
[5]单绕组五相永磁无轴承电机的SVPWM控制[J]. 姜海博,黄进,康敏.  电工技术学报. 2011(01)
[6]多相永磁同步电机多维控制技术[J]. 薛山,温旭辉,王又珑.  电工技术学报. 2008(09)

博士论文
[1]五相永磁同步电机驱动及容错控制技术研究[D]. 高宏伟.哈尔滨工业大学 2016
[2]纯电动汽车用五相容错永磁同步电机的关键技术研究[D]. 隋义.哈尔滨工业大学 2015
[3]电动汽车用五相永磁容错电机的设计及运行控制研究[D]. 王鹏飞.哈尔滨工业大学 2015

硕士论文
[1]碳化硅功率器件在交流伺服驱动器中的应用研究[D]. 袁刚.冶金自动化研究设计院 2018
[2]基于碳化硅功率器件的永磁同步电机驱动系统研究[D]. 石宏康.哈尔滨工业大学 2018
[3]基于高频注入位置辨识法的五相永磁同步电机控制技术[D]. 葛蔷.哈尔滨工业大学 2017
[4]电流源型逆变器电机驱动系统控制及叠流区补偿方法研究[D]. 路莹超.重庆大学 2017
[5]应用于电动汽车的电流源型PWM逆变器研究[D]. 刘静.重庆大学 2017



本文编号：3704245