基于谐波注入的五相永磁电机控制方法研究

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近年来,舰船电力推进、电动汽车和多电飞机等行业迅速发展,对电机转矩、效率和容错运行能力等性能的要求越来越高,促使人们对新型特种电机进行进一步研究。控制、电力电子、传感器和微电子技术的发展,推动了多相永磁电机及其控制系统的应用。本文针对具有梯形波反电势的五相永磁电机,研究其谐波电流注入控制的方法,以及注入谐波电流对电机转矩的提升作用。  首先,根据多相永磁电机特征,建立多相永磁电机在自然坐标系下的数学建模,并基于扩展派克变换得到电机的多维 d-q模型。在此基础上,建立了多相永磁电机矢量控制系统,重点对电流控制策略进行了分析。  其次,研究了电机控制系统中SVPWM控制策略。对五相SVPWM的空间电压矢量特征进行分析,分析了传统SVPWM策略的局限性。根据正交矢量多维SVPWM的特征,对一种改进的双d-q子空间SVPWM控制策略进行了研究,针对其不足之处,提出了改进措施。  接着,基于TI公司的一款 DSP(TMS320F28335),设计并开发了的多相永磁电机驱动控制器,对其硬件电路以及AD采样、PWM输出、电机转速检测等核心环节进行设计;对驱动器软件设计的主要环节,包括整体控制流程、电流坐标转换、空间矢量脉宽调制、SVPWM生成等进行了程序编写和调试。  最后,对多相永磁电机控制系统进行了实验测试,验证了电机控制系统设计的合理性和算法的有效性。给定不同的谐波与基波电流幅值比,测量了电机的电流和转矩数据,结果表明,电机控制系统实现了对谐波电流的准确控制。同时,也对五相永磁同步电机电流中注入三次谐波,可提升转矩的效果进行了验证。
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