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电力电子技术的飞速发展与不断进步,使得大功率交流传动系统成为了当今工业生产的热点。传统的三相电机因其本身在工业生产方面存在的诸多限制,已无法满足实际要求。而多相电机有着传统三相电机所无法拥有的可靠性强、输出功率大等的优势,在大功率交流传动的工业生产和自动化行业能够满足其需求。因此本文围绕中性点隔离的双Y移30°六相永磁同步电机展开系统研究。
论文首先通过对比分析了对称的双Y移60°六相永磁同步电机和不对称的双Y移30°六相永磁同步电机的不同绕组结构,建立了双Y移30°电机在自然静止坐标系下的电机数学模型。然后根据建模方法的不同,对六相电机在自然坐标系下的电机数学模型通过双d-q变换以及矢量空间电压解耦变换两种不同的变换方式进行了建模,分别得到其在两相旋转坐标系下的两种数学模型。然后通过对六相电机在矢量空间电压解耦建模的数学模型上采用id=0的磁场定向矢量控制方式,对最大四矢量SVPWM调制技术在六相电机控制器中的应用进行了详细的分析。
其次,对无位置传感器控制在六相电机中的应用进行了分析,基于六相电机的静止坐标下的数学模型建立了滑模观测器,针对传统滑模观测器中采用一阶低通滤波器从高频信号中获取电机反电动势估计值带来的幅值衰减和相位延迟问题,将传统滑模的滑模开关函数换成变频定子电流跟踪函数,通过改进的滑模观测器方法,可以提高反电动势的估计精度,并且可以在变频条件下保持该精度。
为了提升控制系统的动态性能,抑制负载扰动和启动时的转速超调,将自抗扰控制器应用于速度环控制器中,实现了系统对扰动的抑制作用。然而标准自抗扰控制器存在非线性函数,从而导致控制参数整定困难,为简化控制器的结构,在自抗扰控制器中加入滑模变结构控制理论,从而简化了控制算法。
最后,基于六相永磁同步电机,通过MATLAB/Simulink对本文提出的滑模观测器算法和自抗扰控制算法搭建了仿真模型,对其控制策略在六相永磁同步电机中的应用性能进行了仿真研究,仿真验证了该控制策略的可行性。然后设计硬件电路以及编写控制算法,搭建硬件电路平台,进一步从实验方面对控制策略进行了验证。
论文首先通过对比分析了对称的双Y移60°六相永磁同步电机和不对称的双Y移30°六相永磁同步电机的不同绕组结构,建立了双Y移30°电机在自然静止坐标系下的电机数学模型。然后根据建模方法的不同,对六相电机在自然坐标系下的电机数学模型通过双d-q变换以及矢量空间电压解耦变换两种不同的变换方式进行了建模,分别得到其在两相旋转坐标系下的两种数学模型。然后通过对六相电机在矢量空间电压解耦建模的数学模型上采用id=0的磁场定向矢量控制方式,对最大四矢量SVPWM调制技术在六相电机控制器中的应用进行了详细的分析。
其次,对无位置传感器控制在六相电机中的应用进行了分析,基于六相电机的静止坐标下的数学模型建立了滑模观测器,针对传统滑模观测器中采用一阶低通滤波器从高频信号中获取电机反电动势估计值带来的幅值衰减和相位延迟问题,将传统滑模的滑模开关函数换成变频定子电流跟踪函数,通过改进的滑模观测器方法,可以提高反电动势的估计精度,并且可以在变频条件下保持该精度。
为了提升控制系统的动态性能,抑制负载扰动和启动时的转速超调,将自抗扰控制器应用于速度环控制器中,实现了系统对扰动的抑制作用。然而标准自抗扰控制器存在非线性函数,从而导致控制参数整定困难,为简化控制器的结构,在自抗扰控制器中加入滑模变结构控制理论,从而简化了控制算法。
最后,基于六相永磁同步电机,通过MATLAB/Simulink对本文提出的滑模观测器算法和自抗扰控制算法搭建了仿真模型,对其控制策略在六相永磁同步电机中的应用性能进行了仿真研究,仿真验证了该控制策略的可行性。然后设计硬件电路以及编写控制算法,搭建硬件电路平台,进一步从实验方面对控制策略进行了验证。