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论文主要分析并研究了双三相永磁同步电机控制系统,并深入研究和探讨了该驱动系统在普通两电平逆变器以及T型三电平逆变器馈电驱动下的有限控制集电流预测控制策略。
论文依照双三相永磁同步电机的基本结构,搭建了其在六相静止坐标系下的数学模型,并利用矢量空间解耦技术,推导出双三相永磁同步电机在同步坐标系下的解耦数学模型,利于后续控制算法的实现。论文在分析研究了有限控制集电流预测控制策略的原理后,结合电机解耦后的数学模型,构建了双三相永磁同步电机的预测模型,并采用了步长为二的两步预测方法,补偿了在实际算法实现过程中,预测控制存在的一拍延时问题。
论文首先对传统的双三相两电平模型预测控制策略进行了探究与分析,而后针对传统的双三相两电平模型预测控制方案中出现的控制策略计算量大和逆变器开关频率高等问题,提出了一种可以降低逆变器开关频率和计算量的两电平双三相永磁同步电机模型预测控制策略,该方案与传统的方案相比可以得到相近的动、稳态性能,但是在降低逆变器开关频率以及系统计算量上具有显著的优势。接着利用偶数相电机可以抑制电机共模电压的优势,对双三相永磁同步电机的定子绕组采用共中性点的 Y 型连接方式,提出了零共模电压下的两电平双三相永磁同步电机模型预测控制方法,该方案可以有效消除系统的共模电压。
因三电平逆变器相比两电平逆变器有很多优势,诸如等效开关频率较低,控制裕度更高,而且电机的定子绕组不需要连接中性点就可以实现零共模电压,可有效降低电流控制维度数,从而降低控制难度,提高系统稳定性。在目前尚未有针对多相多电平电机驱动系统模型预测控制策略研究的情况下,论文对T型三电平逆变器馈电的双三相永磁同步电机驱动系统的电流模型预测控制进行研究,首先利用空间中的冗余矢量,提出了一种采用通过矢量合成方法得到的无谐波空间电压矢量,对电机驱动系统进行无谐波电流的模型预测控制的方案。该策略可以有效降低由双三相永磁同步电机自身在谐波平面中存在的谐波阻抗而导致的谐波电流,同时针对模型预测控制中计算量大的问题,该方案也进行了相应的措施进行优化。然后,对三电平电机驱动系统的共模电压抑制问题,充分利用该系统具有零共模电压向量的优势,提出了一种零共模电压模型预测控制策略,并对其向量数目进行了精简,以求减轻系统运行负担,提高运行速度。
最后,利用实验证明了论文研究内容的有效性。
论文依照双三相永磁同步电机的基本结构,搭建了其在六相静止坐标系下的数学模型,并利用矢量空间解耦技术,推导出双三相永磁同步电机在同步坐标系下的解耦数学模型,利于后续控制算法的实现。论文在分析研究了有限控制集电流预测控制策略的原理后,结合电机解耦后的数学模型,构建了双三相永磁同步电机的预测模型,并采用了步长为二的两步预测方法,补偿了在实际算法实现过程中,预测控制存在的一拍延时问题。
论文首先对传统的双三相两电平模型预测控制策略进行了探究与分析,而后针对传统的双三相两电平模型预测控制方案中出现的控制策略计算量大和逆变器开关频率高等问题,提出了一种可以降低逆变器开关频率和计算量的两电平双三相永磁同步电机模型预测控制策略,该方案与传统的方案相比可以得到相近的动、稳态性能,但是在降低逆变器开关频率以及系统计算量上具有显著的优势。接着利用偶数相电机可以抑制电机共模电压的优势,对双三相永磁同步电机的定子绕组采用共中性点的 Y 型连接方式,提出了零共模电压下的两电平双三相永磁同步电机模型预测控制方法,该方案可以有效消除系统的共模电压。
因三电平逆变器相比两电平逆变器有很多优势,诸如等效开关频率较低,控制裕度更高,而且电机的定子绕组不需要连接中性点就可以实现零共模电压,可有效降低电流控制维度数,从而降低控制难度,提高系统稳定性。在目前尚未有针对多相多电平电机驱动系统模型预测控制策略研究的情况下,论文对T型三电平逆变器馈电的双三相永磁同步电机驱动系统的电流模型预测控制进行研究,首先利用空间中的冗余矢量,提出了一种采用通过矢量合成方法得到的无谐波空间电压矢量,对电机驱动系统进行无谐波电流的模型预测控制的方案。该策略可以有效降低由双三相永磁同步电机自身在谐波平面中存在的谐波阻抗而导致的谐波电流,同时针对模型预测控制中计算量大的问题,该方案也进行了相应的措施进行优化。然后,对三电平电机驱动系统的共模电压抑制问题,充分利用该系统具有零共模电压向量的优势,提出了一种零共模电压模型预测控制策略,并对其向量数目进行了精简,以求减轻系统运行负担,提高运行速度。
最后,利用实验证明了论文研究内容的有效性。