【摘 要】
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矩阵变换器-永磁同步电机（Matrix Converter-Permanent Magnet Synchronous Motor,MC-PMSM）具有高功率密度、高效率以及良好的动态性能等优点,因此它受到了许多学者的关注。传统的矩阵变换器-永磁同步电机直接转矩控制（Matrix Converter-Permanent Magnet Synchronous Motor Direct Torque C
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矩阵变换器-永磁同步电机（Matrix Converter-Permanent Magnet Synchronous Motor,MC-PMSM）具有高功率密度、高效率以及良好的动态性能等优点,因此它受到了许多学者的关注。传统的矩阵变换器-永磁同步电机直接转矩控制（Matrix Converter-Permanent Magnet Synchronous Motor Direct Torque Control,MC-DTC）策略中使用的是有效矢量,而有效矢量的使用会产生较大的共模电压（Common Mode Voltage,CMV）,其对电机设备产生了严重损害。本文对传统MC-DTC策略的共模电压问题进行了研究,并提出改进的控制策略,达到抑制共模电压的目的。本文首先推导了PMSM的数学模型,经过数学变换后得出了PMSM中电磁转矩与转矩角之间的关系,然后基于两电平逆变器拓扑的基本原理,建立起了两电平逆变器,在其基础上得出两电平逆变器DTC的开关表;在两电平逆变器的基础上,通过分析矩阵变换器拓扑的工作原理,得出了MC的电压矢量分布图以及MC-DTC的矢量开关表。针对传统MC-PMSM系统中共模电压的问题,在第三章中提出了一种抑制共模电压的新型策略。该策略利用了旋转矢量具有共模电压为零的天然优势,并且发现在某些特殊时刻有效矢量与旋转矢量的方向相同或相近,在这些时刻将有效矢量替换成旋转矢量,并在此基础上建立起了新的开关表,实现对永磁同步电机的直接转矩控制,从而达到抑制共模电压的效果。上述基于旋转矢量替换的直接转矩控制策略对永磁同步电机的控制中仍存在有效矢量,从而无法达到对共模电压的消除,因此又提出了一种全部使用旋转矢量的新型MC-DTC策略。该策略首先通过选用三个同向旋转的旋转矢量,通过按照一定比例进行两两矢量合成获得了6个与两电平逆变器电压矢量分布一致的虚拟矢量,通过类比传统两电平逆变器的电压矢量分布特征,建立起了新的MC-DTC开关表。由于新型开关表中的虚拟矢量均由旋转矢量合成得到,因此该策略可以实现对共模电压的完全消除,实验结果证明了该策略的有效性。
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