雙饋電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)研究.pdf

1、本文以繞線型感應(yīng)電機(jī)的雙饋控制技術(shù)（或稱雙饋電機(jī)的控制技術(shù)）為研究對象，對雙饋電機(jī)的數(shù)學(xué)模型、控制策略、三相高頻PWM整流控制器和矩陣變換器等進(jìn)行了深入研究。首先利用電機(jī)學(xué)基本原理，建立MT坐標(biāo)系下電機(jī)的數(shù)學(xué)模型,以及在定子磁鏈定向的矢量控制策略下，電機(jī)定、轉(zhuǎn)子電流的關(guān)系表達(dá)式。通過繞組折算和頻率折算，導(dǎo)出雙饋電機(jī)的等效電路。根據(jù)等效電路，導(dǎo)出雙饋電機(jī)穩(wěn)態(tài)下定、轉(zhuǎn)子側(cè)的功率關(guān)系表達(dá)式，并分析了雙饋電機(jī)在各種不同運(yùn)行狀態(tài)下的功率流程。為雙

2、饋電機(jī)的磁場定向矢量控制提供理論基礎(chǔ)。明確指出，正是由于頻率折算的等效“放大”作用，使得雙饋電機(jī)能夠通過控制轉(zhuǎn)子側(cè)較小的無功功率，達(dá)到控制定子側(cè)較大的無功功率，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)電機(jī)功率因數(shù)的目的。采用AC/DC/AC的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，構(gòu)建了雙饋電機(jī)控制用變換器，變換器整體結(jié)構(gòu)可分為兩大模塊：AC/DC整流模塊和DC/AC逆變模塊，兩部分通過具有直流儲能環(huán)節(jié)的直流母線相聯(lián)接，使得對兩個(gè)模塊可分別采取不同的控制策略實(shí)施控制，且互不干擾，具有整體

3、硬件結(jié)構(gòu)簡單，改變DSP軟件編程即可方便的改換成不同的控制策略的優(yōu)點(diǎn)。其中，整流模塊采用三相高頻PWM整流矢量控制技術(shù)進(jìn)行控制，提出了開關(guān)頻率固定的直接電流滯環(huán)控制法，在實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)的同時(shí)始終保持在接近于1的高功率因數(shù)下工作，充分利用雙饋電機(jī)能量雙向流動(dòng)的特性，使得能量可回饋利用，提高效率的同時(shí)，又由于有效的改善了AC/DC變換器的電流波形而減少對系統(tǒng)的諧波污染。實(shí)驗(yàn)研究證明了該控制策略的可行性，并為實(shí)施雙饋控制控制提供基礎(chǔ)。對DC

4、/AC模塊，采取以定子磁鏈定向的矢量控制策略，將MT坐標(biāo)系的M軸與定子磁鏈1ψ重合，使得電機(jī)的有功分量與無功分量可分別得以控制。按照定子磁鏈定向矢量控制策略，采取雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，以雙饋電機(jī)的轉(zhuǎn)速以及定子側(cè)的無功功率為控制目標(biāo)構(gòu)成控制外環(huán)，以雙饋電機(jī)轉(zhuǎn)子三相電流的滯環(huán)跟蹤控制為電流控制內(nèi)環(huán)，通過控制轉(zhuǎn)子側(cè)電流達(dá)到控制電機(jī)定子側(cè)的無功功率和轉(zhuǎn)速的目的。雙閉環(huán)控制保證了雙饋電機(jī)的快速響應(yīng)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了雙饋控制策略的正確性。AC/DC/AC雙饋

5、控制器的硬件結(jié)構(gòu)采取以DSP為核心的全數(shù)字控制系統(tǒng)，簡要介紹II了相應(yīng)的主要元件的功能，詳細(xì)說明了功率器件硬件部分的結(jié)構(gòu)和控制電路各部分的結(jié)構(gòu)和功能；給出了控制部分的控制思想和流程圖以及系統(tǒng)軟件及其主要子模塊的結(jié)構(gòu)與功能，并列出各程序的框圖。介紹了基于雙PWM結(jié)構(gòu)的AC/DC/AC變換器實(shí)驗(yàn)裝置，對整體系統(tǒng)采用Matlab軟件Simulink環(huán)境搭建了仿真模型并進(jìn)行了仿真分析，對仿真分析與實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果進(jìn)行了綜合分析，驗(yàn)證了整體控制方案的

6、正確性、有效性和先進(jìn)性。本文還對采用矩陣變換器用于雙饋電機(jī)的開環(huán)控制進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，提出矩陣變換器的正反組開關(guān)電流過零切換控制法。介紹了矩陣變換控制器的雙向開關(guān)單元的構(gòu)成和主回路硬件結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生控制信號的硬件電路結(jié)構(gòu)以及產(chǎn)生控制信號的過程和基本原理。詳細(xì)分析矩陣變換器在各種工況下，開關(guān)元件的換流過程和可能出現(xiàn)的問題，并提出了相應(yīng)的控制策略。根據(jù)這一策略，構(gòu)建了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)平臺，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了控制策略的正確性，為雙饋電機(jī)開環(huán)控制研究打下基礎(chǔ)。