论文部分内容阅读
随着电力电子技术、计算机技术和现代控制理论的发展,由逆变器供电的电机驱动系统的相数不再受到供电相数的限制。在大功率、高可靠性和低直流供电电压应用场合,多相电机驱动系统比传统三相电机驱动系统更具优势,因此多相电机驱动系统特别适合用于船舶电力推进、潜艇动力系统、轨道交通、核电站供水、战车驱动和航空航天等场合。其相关技术的研究也开辟了电气驱动技术的新研究领域。
本文在多相感应电机的理论、应用和实践等方面进行了研究,主要工作如下:
基于绕组函数理论,对电流时间谐波和绕组空间谐波相互作用下的对称多相绕组的定子磁势的时间-空间谐波分布情况进行了定量分析。提出了在较高相数(12相及以上)时,采用集中绕组或分布绕组对电机的绕组系数影响有限的观点,并提出了多相电机相数和绕组结构的选用依据。采用有限元分析方法进行了验证。
对15相感应电机的多维正交空间数学模型开展研究,该模型将电磁场基波分量和谐波分量在电机中的作用统一起来,概括了多相电机驱动系统中磁链、电流和电压等物理量的基波分量和谐波分量的控制策略,为系统控制打下基础。同时对15相感应电机的转子磁场定向控制系统进行了仿真,验证了其有效性。
研究了在电压源逆变器供电条件下,多相电机的基波和谐波平面中电压空间矢量的分布特征。提出了一种用于多相电机驱动系统定子电流谐波控制的新型SVPWM调制原理和实现方法,该调制方法在有效控制定子电流谐波的同时,大幅提高了直流母线电压利用率,并通过试验验证了该方法的有效性。
对高相数的电机驱动控制系统的软硬件实现方面进行了探索,提出了一种低成本的,定点DSP与CPLD相结合的多相电机数字控制系统的方案。
此外,建立了基于Matlab/Simulink的多相电机驱动系统的仿真平台和试验平台。改制了一台75kW的30相带15相感应电机,设计并制造了100kVA的15相电机驱动控制器,对主要研究工作进行了试验研究,完成了试验台架设计与搭建、控制软件编写和实验等工作。实验验证了本文中理论分析的正确性和方法的有效性。