共中线开绕组电驱动系统调制策略研究

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为实现双碳目标,新能源汽车日渐受到人们的关注。作为新能源汽车动力核心,电驱动系统在调速范围、可靠性、故障冗余以及多源混合供能等方面提出了较高的需求。开绕组系统的出现,为新能源汽车电驱动系统提供了新的解决思路。本文所关注的共中线开绕组拓扑将共母线与独立直流母线两种拓扑结构进行融合,通过中线提供的公共参考点消除了高频高幅值的电压波动,在改善电磁干扰的同时能够满足多种能源混合供能的需求,是新能源汽车电驱动系统较为理想的发展方向。限制其工程应用的约束在于逆变器共模电压的优化以及开绕组系统零序环流的控制。为构建共中线开绕组的零序环流闭环抑制,需要逆变器的调制策略能够主动调制共模分量,本文对此展开探索,主要研究工作概述如下:1)针对单端驱动系统逆变器共模电压优化问题,选择三种典型的弃用零矢量调制策略进行对比,选取其中效果较好的虚拟矢量策略分析其调制范围受限原因,并进一步提出过调制方案拓展虚拟矢量策略的调制范围。2)建立共中线开绕组电驱动拓扑的数学模型,基于中点电压控制环节构建零序环流闭环控制方案,以此为基础提出开绕组零序环流闭环控制方案需要采用三维空间调制策略,并给出三维空间调制形成的原因。3)针对两种典型的三维空间调制策略:三维空间矢量调制(3D-SVPWM)和三维相邻四矢量调制(3D-NFVPWM),探索性的使用三维空间数学模型量化描述了两种策略的可调制范围和线性调制范围。4)提出了四种典型的三维空间过调制方案,分别应用于3D-SVPWM策略和3D-NFVPWM策略的过调制状况中。对3D-NFVPWM策略存在的欠调制状况也给予分析,完善了两策略的理论研究。5)基于虚拟矢量概念提出了一种3D-VSVM策略用于三维空间调制,将虚拟矢量策略拓展应用于开绕组系统中。6)搭建了共中线开绕组异步电机实验平台,对本文的理论分析和过调制设计进行了较为全面的验证。
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