T型三電平雙三相永磁同步電機直接轉(zhuǎn)矩控制及容錯控制研究.pdf

1、本文以多相交流電機在低壓大功率牽引場合的應用為背景，構建了兼顧多電平逆變器和多相電機各自優(yōu)點的T型三電平雙三相永磁同步電機(PMSM)驅(qū)動系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)在正常和故障狀態(tài)下的控制策略進行了詳細的研究和論證。為了便于對受控對象進行理論分析，論文建立了雙三相永磁同步電機在自然靜止坐標系和矢量空間解耦(VSD)變換下的數(shù)學模型。與三相電機不同的是，雙三相電機的諧波阻抗非常小。因而在實現(xiàn)轉(zhuǎn)矩控制的同時，必須兼顧諧波電流的抑制。
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2、對T型三電平雙三相永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)，將矢量空間解耦方法和基于空間矢量調(diào)制的直接轉(zhuǎn)矩控制理論相結合，提出了基于雙SVM的直接轉(zhuǎn)矩控制和基于VSD-SVM的直接轉(zhuǎn)矩控制。兩種控制策略均將死區(qū)，電機不對稱，反電動勢諧波等非理想因素引起的諧波電流作為控制的優(yōu)化目標。提出的雙SVM調(diào)制方法設計了兩個完全相同三電平三相空間矢量調(diào)制模塊。與傳統(tǒng)三電平三相空間矢量調(diào)制不同，論文提出的是一種根據(jù)各相各電平作用時間進行脈寬調(diào)制的信號調(diào)制方法。該調(diào)制方法

3、簡化了傳統(tǒng)三電平三相空間矢量調(diào)制的復雜調(diào)制過程，同時加強了對直流母線中點電壓的控制能力。提出的VSD-SVM調(diào)制方法是以矢量空間解耦理論為基礎設計的，在空間矢量合成過程中，控制轉(zhuǎn)矩平面的電壓矢量合成參考值的同時，保證諧波平面電壓平均值為零。此外，為了優(yōu)化矢量合成過程，論文提出了一種兩步矢量合成法，能夠在很大程度上降低空間矢量調(diào)制的復雜度。基于雙SVM的直接轉(zhuǎn)矩控制，調(diào)制方法簡單有效，主要適用于三的倍數(shù)相電機。基于VSD-SVM的直接轉(zhuǎn)矩

4、控制策略，雖然調(diào)制方法相對復雜，但對多相電機具有普遍適用性。了進一步提升T型三電平雙三相永磁同步電機驅(qū)動系統(tǒng)的可靠性，論文針對不同的空間矢量調(diào)制方法下的開關管開路故障，提出了一套完整的容錯控制策略。此外，論文還針對雙三相永磁同步電機單相缺相故障，提出了基于電壓補償?shù)娜蒎e控制和混合容錯控制。提出的基于電壓補償?shù)娜蒎e控制策略僅需對故障下參考電壓進行補償，容錯前后控制系統(tǒng)結構基本不變，控制系統(tǒng)原有動態(tài)響應特性和直流母線電壓利用率均不會受到影響