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随着永磁材料的飞速发展,永磁同步电机具有的功率密度高,结构简单,效率高、稳定性好等优点更加凸显出来。基于正弦波永磁同步电机这些优秀性能使得其应用范围越来越广泛,先进的性能更加优异的正弦波永磁同步电机的控制方法逐渐成为人们研究的热点。
传统的常见永磁同步电机控制方法包括磁场定向控制和直接转矩控制。直接转矩控制相对于磁场定向控制具有系统结构简单、对电机参数依赖程度小、转矩与转速响应快等优点,但传统直接转矩控制使用两个滞环比较器来控制电机定子磁链和转矩,由于滞环控制器自身的原因,逆变器开关频率不固定,且由于采用离散的、有限的电压空间矢量对磁链和转矩进行调节,不可避免的会加大转矩脉动。
针对传统直接转矩控制的上述缺点,出现了改进的直接转矩控制技术,例如基于十二矢量的直接转矩控制、转矩预估测控制和基于空间矢量调制的直接转矩控制等。前两者虽然在一定程度上减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,但效果并不十分明显,并且开关频率不固定这一问题仍然不得解决。后者从根本上解决了有限的固定电压矢量在直接转矩方案中的缺陷,同时将开关频率固定在一定的频率,只能在一定程度上减小了转矩脉动,针对上面的两种情况,本文提出了永磁同步电机基于二极管筘位式三电平空间矢量调制的直接转矩控制技术,称之为三电平SVM-DTC技术。
本文将着重研究永磁同步电机基于二极管箝位式三电平空间矢量调制的直接转矩控制技术,并对该控制系统的各个模块做了细致的分析,完成了仿真验证。最后又改进了原系统中定子磁链幅值及其矢量角度的算法,使用了考虑三电平逆变器死区的基于相电流方向的新型电压重构技术,使改进后的新型系统更容易由微处理器和硬件资源来实现。继而,应用PLECS软件搭建仿真模型,以及利用三电平NPC逆变器实验平台,分别进行了仿真和实验分析,验证了改进后的SVM-DTC系统在空载或负载、高速或低速条件下都具有良好的性能,转矩、磁链、电流具有理想的波形。
传统的常见永磁同步电机控制方法包括磁场定向控制和直接转矩控制。直接转矩控制相对于磁场定向控制具有系统结构简单、对电机参数依赖程度小、转矩与转速响应快等优点,但传统直接转矩控制使用两个滞环比较器来控制电机定子磁链和转矩,由于滞环控制器自身的原因,逆变器开关频率不固定,且由于采用离散的、有限的电压空间矢量对磁链和转矩进行调节,不可避免的会加大转矩脉动。
针对传统直接转矩控制的上述缺点,出现了改进的直接转矩控制技术,例如基于十二矢量的直接转矩控制、转矩预估测控制和基于空间矢量调制的直接转矩控制等。前两者虽然在一定程度上减小了转矩脉动,改善了电流和磁链波形,但效果并不十分明显,并且开关频率不固定这一问题仍然不得解决。后者从根本上解决了有限的固定电压矢量在直接转矩方案中的缺陷,同时将开关频率固定在一定的频率,只能在一定程度上减小了转矩脉动,针对上面的两种情况,本文提出了永磁同步电机基于二极管筘位式三电平空间矢量调制的直接转矩控制技术,称之为三电平SVM-DTC技术。
本文将着重研究永磁同步电机基于二极管箝位式三电平空间矢量调制的直接转矩控制技术,并对该控制系统的各个模块做了细致的分析,完成了仿真验证。最后又改进了原系统中定子磁链幅值及其矢量角度的算法,使用了考虑三电平逆变器死区的基于相电流方向的新型电压重构技术,使改进后的新型系统更容易由微处理器和硬件资源来实现。继而,应用PLECS软件搭建仿真模型,以及利用三电平NPC逆变器实验平台,分别进行了仿真和实验分析,验证了改进后的SVM-DTC系统在空载或负载、高速或低速条件下都具有良好的性能,转矩、磁链、电流具有理想的波形。