非正弦供電下五相感應(yīng)電機(jī)無速度傳感器技術(shù)研究.pdf

1、相比于傳統(tǒng)的三相電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，多相電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)因其低壓大功率、高功率密度、高可靠性、多自由度的特性，在大功率場合有著良好的應(yīng)用前景，如航空起動/發(fā)電系統(tǒng)、船艦多電推進(jìn)系統(tǒng)、電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)等。以此為背景，本文立足于五相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)，針對其相關(guān)高性能驅(qū)動關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了比較深入的研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用繞組函數(shù)的分析方法，對多相感應(yīng)電機(jī)的時空磁動勢進(jìn)行計算，揭示了多相電機(jī)運(yùn)行的本質(zhì)，后續(xù)通過空間矢量解耦理論，推導(dǎo)了多

2、相感應(yīng)電機(jī)在同步速下多平面解耦控制的數(shù)學(xué)模型，闡述并分析了多相電機(jī)多自由度的原理，為后面的研究奠定了良好的理論基礎(chǔ)。⑵為了使得五相感應(yīng)驅(qū)動系統(tǒng)能取得高性能動靜態(tài)響應(yīng)，構(gòu)建了基于轉(zhuǎn)子磁場定向的雙平面矢量控制系統(tǒng)，分析并設(shè)計了其各控制環(huán)的PI調(diào)節(jié)器參數(shù)。其中，詳細(xì)介紹了五相感應(yīng)電機(jī)雙平面轉(zhuǎn)子磁場定向的控制原理，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了整個系統(tǒng)的傳遞函數(shù)模型，并且基于采樣頻率、期望帶寬和電機(jī)參數(shù)，精細(xì)化設(shè)計了一套良好的控制器PI參數(shù)，實驗結(jié)果論證了雙

3、平面矢量控制系統(tǒng)良好的運(yùn)行性能并揭示了雙平面矢量控制的本質(zhì)。⑶為了優(yōu)化五相感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的鐵芯利用率，并提升其轉(zhuǎn)矩輸出，對非正弦供電控制技術(shù)進(jìn)行了研究，并且分析了在非正弦供電下，上述性能改善的本質(zhì)原因。闡述了傳統(tǒng)的雙平面轉(zhuǎn)子磁場定向下的非正弦供電控制原理，分析并揭示了由于這種算法在負(fù)載情況下由于忽略了氣隙漏感的影響，兩個平面的氣隙磁密會出現(xiàn)相位偏移，氣隙合成磁場畸變的問題。并從這個問題出發(fā)，提出了改進(jìn)式的非正弦供電控制方法，這種方法采

4、用基波轉(zhuǎn)子磁場定向下，三次諧波氣隙磁場定向下注入三次諧波方式實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明，該算法實時調(diào)整三次諧波平面氣隙磁場定向的位置，消除了由于氣隙磁密相位角偏移導(dǎo)致的畸變，保證了氣隙磁密在負(fù)載條件下仍為平頂波。⑷為了消除機(jī)械編碼器在惡劣工況下存在故障并強(qiáng)化測速系統(tǒng)的性能，提出了在非正弦供電下，適用于五相感應(yīng)電機(jī)系統(tǒng)的基于瞬時無功功率的混合IRP-MRAS無速度控制算法。該方法綜合了Q-MRAS以及X-MRAS的優(yōu)點(diǎn)，其相對于傳統(tǒng)的無速度傳感器