基于四桥臂变换器的开绕组永磁同步电机驱动系统研究

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1、中图分类号：TM351论文编号：102870318-SX098学科分类号：080804硕士学位论文基于四桥臂变换器的开绕组永磁同步电机驱动系统研究研究生姓名薛嘉成学科、专业电气工程研究方向电力电子与电力传动指导教师魏佳丹副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchontheControlStrategiesofOpen-WindingP

2、ermanentMagnetMotorSystemBasedonFour-legConverterAThesisinElectricalEngineeringbyXueJiachengAdvisedbyAssociateprofessorWeiJiadanSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要永磁同步电机（PMSM）具有功率密度大、效率高、可靠性好等优点，在电动汽车、高速机

3、床、风力发电等领域得到了推广和应用。双逆变器开绕组PMSM驱动系统可以有效拓宽转速范围，获得多电平的效果，改善传统PMSM的驱动性能，但是双逆变器开绕组PMSM驱动系统存在成本和复杂性高的问题，因此本文针对开绕组PMSM提出一种具有少开关特性的低成本四桥臂变换器拓扑结构，并对其调制策略和运行特性进行研究。首先，本文介绍了四桥臂变换器开绕组PMSM驱动系统的拓扑结构，并分析其工作原理。在此基础上，针对四桥臂变换器的非对称特性，分析了反电势三次谐波、复用桥臂产生的非对称死区电压和管压降对三相电流的影响，并基于零序回路独立控制的方法提出了具有平均死

4、区电压补偿的谐波电流抑制策略。其次，在MATLAB中搭建了基于四桥臂变换器的开绕组PMSM驱动系统的仿真模型，仿真了反电势三次谐波、死区效应和管压降对零序电流的影响。对比研究了采用本文所提系统零序电流抑制策略前后的三相电流谐波特性，通过仿真验证了零序电流抑制策略的有效性。然后，搭建了基于DSP28335和CPLD的开绕组PMSM驱动控制实验平台。通过对采用准PR控制器前后以及采用系统零序电流抑制策略前后的实验结果进行对比分析，验证了本文提出的系统零序电流抑制策略的有效性，并通过系统的调速和加卸载实验验证了四桥变换器驱动系统优良的输出特性。最后

5、，针对由PI控制器构成的电流环带宽提升的问题，在分析电流环带宽制约因素的基础上提出用预测控制提升电流环带宽。通过仿真初步验证了预测控制策略在本系统中实施的有效性。关键词：四桥臂变换器，开绕组PMSM，非对称死区电压分布规律，平均死区电压补偿，零序电流抑制策略I基于四桥臂变换器的开绕组永磁同步电机驱动系统研究ABSTRACTDuetothehighpowerdensity,highefficiencyandgoodreliabiliy,PermanentMagnetSynchronousMotor(PMSM)hasbeenwidelyappli

6、edinelectricvehicles,high-speedmachines,windpowergenerationandotherfields.TheopenwindingPMSM(OW-PMSM)drivingsystembasedonthedualinvertercanachievethewidespeedoperationandobtainthemultileveleffecttoimprovetheoutputperformanceoftraditionalPMSMdrivingsystem.Inordertosolvethepr

7、oblemsofhighcostandcomplexityoftheOW-PMSMdrivingsystembasedonthedualinverter,thispaperproposesanovellow-costfour-legconverterforOW-PMSManditsmodulationstrategyandoperationalcharacteristicshavebeenstudied.Firstly,thispaperintroducesthetopologyandoperationalprincipleoffour-le

8、gconverterfortheOW-PMSMdrivingsystemindetail.Onthisbasis,aimingattheasymmetricchar