【摘 要】
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试验技术条件在现代科学研究和产品生产中发挥的作用越来越重要,因此以电动力测功平台为代表的综合试验设备得到了越来越广泛的工业应用。本文以电动力测功平台中永磁同步电机
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试验技术条件在现代科学研究和产品生产中发挥的作用越来越重要,因此以电动力测功平台为代表的综合试验设备得到了越来越广泛的工业应用。本文以电动力测功平台中永磁同步电机Back-to-Back调速系统为研究对象,针对PWM整流控制、永磁同步电机调速控制及匝间短路故障检测三方面的关键技术进行研究,主要内容如下: 首先,针对电网电压不平衡问题,在分析电网电压不平衡时PWM整流器在两相静止坐标系下瞬时功率基础上,设计了电网电压不平衡条件时两相静止坐标系下的一种准直接功率控制方法。另一方面,为抑制由直流侧负载状态突变引起的母线电压波动,设计了基于负载电流观测器的负载功率前馈控制方案。仿真结果显示本文控制策略实现了PWM整流器在电网电压不平衡条件下网侧单位功率因数运行、三相电流THD最大为3.8%及直流母线电压无2次波动分量的控制效果以及实现了40kW负载阶跃下母线电压波动小于10V的控制性能。 针对动态调速性能优化问题,基于新型指数趋近律设计了积分滑模调速控制器,并通过引入非线性积分项有效的解决了常规积分项存在的大超调及饱和的问题。通过引入扰动观测器前馈控制,增强了调速系统的抗干扰性能。仿真和实验结果显示本文所提调速控制策略较传统PI及传统积分滑模控制具有动态调速快速无超调和负载扰动过程波动量小且恢复时间短的优点。 最后,围绕永磁同步电机定子绕组匝间短路故障后定子电流谐波含量进行了机理分析、有限元仿真和实验分析。在此基础上,提出了基于瞬时有功及无功2次及4次谐波幅度的Fpower作为故障特征量的PMSM匝间短路故障检测方法。针对FFT方法计算特征量实时性差的问题,基于布莱克曼窗改善了连续细化傅立叶变化方法的幅值辨识精度,用时长1s的数据正确实现了0.1Hz的频率分辨率,提高了幅值计算的实时性。实验结果显示在一定工况下,本文所提故障检测方法提取的故障特征量在故障发生1s后发生了较为显著的突变,实现了匝间短路故障在线检测的目的。
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