六相永磁同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)研究.pdf

1、微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，為電機(jī)控制系統(tǒng)擺脫傳統(tǒng)的三相拓?fù)湎拗频於嘶A(chǔ)，多相發(fā)電機(jī)與多相變流器結(jié)合，為實(shí)現(xiàn)大功率或者有更高可靠性要求的發(fā)電場(chǎng)合提供了一種新思路。雙Y相移30°的六相永磁同步發(fā)電機(jī)具有低壓大功率、容錯(cuò)性能好、控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于新能源發(fā)電、全電推進(jìn)的艦船發(fā)電機(jī)、多電飛機(jī)、電動(dòng)車(chē)等領(lǐng)域。目前針對(duì)多相電機(jī)的研究中，對(duì)脈寬調(diào)制數(shù)字化實(shí)現(xiàn)、母線串聯(lián)問(wèn)題、容錯(cuò)控制中三次諧波問(wèn)題及傳統(tǒng)PI調(diào)制的魯棒性不佳等問(wèn)題還有

2、待深入研究。論文主要針對(duì)六相永磁同步發(fā)電機(jī)(Six Phase Permanent Magnet Synchrounous Generator, Six Phase PMSG)的基本理論、多維空間脈寬調(diào)制方法、預(yù)測(cè)控制、容錯(cuò)控制中的三次諧波抑制等方面進(jìn)行了研究，得到的結(jié)論和總結(jié)出的方法對(duì)多相發(fā)電機(jī)的應(yīng)用具有理論指導(dǎo)意義和工程實(shí)踐價(jià)值。
　　論文基于繞組函數(shù)法分析了繞組磁動(dòng)勢(shì)的諧波機(jī)理，并對(duì)六相PMSG諧波磁動(dòng)勢(shì)的分布規(guī)律進(jìn)行了分析

3、，明確了六相PMSG與原動(dòng)機(jī)組成的動(dòng)力模型中能量傳遞關(guān)系。在六相PMSG相變量模型的基礎(chǔ)上，通過(guò)正交坐標(biāo)變換，建立了六相PMSG的空間解耦的數(shù)學(xué)模型，為后文的各種控制策略的提出打下基礎(chǔ)。利用有限元法對(duì)六相PMSG的氣隙磁密和反電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行了諧波分析，對(duì)各相繞組的自感和互感進(jìn)行了計(jì)算，指出可以通過(guò)改變繞組因數(shù)來(lái)進(jìn)行特定次諧波注入和消除，六相PMSG的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮各相繞組之間的互感關(guān)系。
　　論文對(duì)部分解耦和完全解耦的兩種矢量控制技術(shù)

4、進(jìn)行了深入的研究。首先對(duì)六相PMSG在兩套三相對(duì)稱繞組中性點(diǎn)隔離的情況下，采用部分解耦的雙d-q空間矢量控制時(shí)，應(yīng)用前饋控制消除交叉耦合電感帶來(lái)的影響。通過(guò)對(duì)各個(gè)扇區(qū)的分析，得到導(dǎo)通時(shí)間與參考電壓之間的系數(shù)變化規(guī)律。其次，針對(duì)最大四矢量法的調(diào)制波中心不對(duì)稱的問(wèn)題，提出了中心化處理后的最大四矢量 PWM策略，對(duì)中心化處理后增加的基本矢量對(duì)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)間系數(shù)的影響進(jìn)行了分析，繼而對(duì)連續(xù)型和離散型兩種最大四矢量 PWM方式的諧波機(jī)理進(jìn)行了分析，

5、并進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。針對(duì)六相PMSG兩套三相繞組經(jīng)整流后母線串聯(lián)時(shí)存在母線中點(diǎn)電位漂移的現(xiàn)象，通過(guò)在諧波子空間注入電流，解決了母線電壓中點(diǎn)電位漂移問(wèn)題。
　　針對(duì)六相PMSG采用PI控制策略易受參數(shù)影響的問(wèn)題，論文對(duì)預(yù)測(cè)電流控制和模型預(yù)測(cè)控制進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。通過(guò)建立六相PMSG的離散化預(yù)測(cè)模型，對(duì)兩步法實(shí)現(xiàn)無(wú)差拍預(yù)測(cè)電流控制的過(guò)程進(jìn)行推導(dǎo)，并提出將反饋電流的低頻和高頻成分分離，修正反饋環(huán)節(jié)，解決了傳統(tǒng)預(yù)測(cè)電流控制中參考電

6、流與輸出電流存在穩(wěn)態(tài)誤差的問(wèn)題。提出了一種基于狀態(tài)空間變量的六相 PMSG模型預(yù)測(cè)控制方法，建立了六相PMSG基于狀態(tài)空間模型的預(yù)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)型，同時(shí)對(duì)六相PMSG模型預(yù)測(cè)控制中目標(biāo)函數(shù)和控制律參數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析。針對(duì)上述兩種預(yù)測(cè)控制方法，實(shí)驗(yàn)證明兩種控制方法具有快速響應(yīng)、魯棒性好的優(yōu)點(diǎn)。
　　最后，論文針對(duì)六相PMSG一相開(kāi)路時(shí)三次諧波電感和磁鏈的影響進(jìn)行了深入的研究，建立了一相繞組開(kāi)路的六相PMSG的空間解耦的數(shù)學(xué)模型，并針對(duì)六相