矩陣變換器驅(qū)動(dòng)的永磁同步電機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)研究.pdf

1、MC(Matrix Converter,矩陣變換器)是一種新型交-交變頻器，具有能量可雙向流動(dòng)、無中間大電感和大電容儲(chǔ)能環(huán)節(jié)、體積小、輸入功率因數(shù)能任意調(diào)節(jié)等顯著優(yōu)點(diǎn)，因此在電力電子與電力傳動(dòng)行業(yè)中越來越受到國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注。隨著電力電子開關(guān)器件制造技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)以及控制理論的快速發(fā)展，MC的研究日趨成熟，作為新興交-交變換器可替代傳統(tǒng)的交-交變換器；其應(yīng)用場(chǎng)合遍及電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電機(jī)容錯(cuò)、航空作動(dòng)器、空間電源以及風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。MC逐步

2、取代傳統(tǒng)交-直-交變換器的時(shí)代已經(jīng)到來。
　　PMSM(Permanent Magnet Synchronous Motor,永磁同步電機(jī))體積小、效率高、功率密度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約能源，所以在工業(yè)、交通、軍事、航空等重要領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。對(duì)于PMSM驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)而言，磁場(chǎng)定向控制(Field Oriented Control, FOC)和直接轉(zhuǎn)矩控制(Direct Torque Control, DTC)是目前比較成熟的兩大控制方法。F

3、OC的固有電流內(nèi)環(huán)的存在影響了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)性能，相比較而言，DTC省去了坐標(biāo)變換，具有系統(tǒng)響應(yīng)快速的特點(diǎn)，因而本文采用了DTC的方法與MC相結(jié)合。
　　主要研究?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)方面：
　　(1)對(duì)MC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理進(jìn)行分析，用MC替代傳統(tǒng)交-直-交變換器，設(shè)計(jì)了PMSM DTC系統(tǒng)，所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)既保持了DTC快速響應(yīng)的特點(diǎn)又使系統(tǒng)輸入側(cè)的功率因數(shù)得到提高。
　　(2)在系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩和給定轉(zhuǎn)速變化的情況下設(shè)計(jì)了基于

4、滑模變結(jié)構(gòu)速度控制器的MC驅(qū)動(dòng)PMSM DTC系統(tǒng)。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)給定轉(zhuǎn)速變化有較好的抗擾動(dòng)能力。
　　(3)為了達(dá)到更好的控制效果，在系統(tǒng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩和給定轉(zhuǎn)速變化的情況下利用自抗擾技術(shù)又設(shè)計(jì)了基于自抗擾速度調(diào)節(jié)器的MC驅(qū)動(dòng)PMSM DTC系統(tǒng)。所設(shè)計(jì)的基于自抗擾速度調(diào)節(jié)器的系統(tǒng)對(duì)于負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化和給定轉(zhuǎn)速變化均具有良好的抗擾動(dòng)能力。
　　上述兩種方法所設(shè)計(jì)的速度調(diào)節(jié)器應(yīng)用于PMSM DTC系統(tǒng)中均能提高系統(tǒng)抗負(fù)載擾動(dòng)能力和跟蹤