三电平逆变器无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制研究

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1、硕士学位论文MASTER'SDISSERTATION论文题目三电平逆变器无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制研究作者姓名张恩贝学位类别工程硕士指导教师杨国良副教授2015年5月-I-中图分类号：TM351学校代码：10216UDC：621.3密级：公开工程硕士学位论文（工程设计型）三电平逆变器无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制研究硕士研究生：张恩贝导师：杨国良副教授副导师：梁海涛高级工程师申请学位：工程硕士工程领域：电气工程所在单位：电气工程学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学-III-ADissertationinElectricalEngineeringRESEARCHO

2、NSENSORLESSDIRECTTORQUECONTROLOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORFEDBYTHREE-LEVELINVERTERbyZhangEnbeiSupervisor:ProfessorYangGuoliangYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《三电平逆变器无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献

3、的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《三电平逆变器无位置传感器永磁同步电机直接转矩控制研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。(请在以

4、上相应方框内打“√”)作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日-V-摘要基于多电平逆变器的高压大容量交流调速技术是近年来电力拖动领域的一大研究热点。同时永磁同步电机以体积小、惯性低、效率高等优点，广泛应用于风机、铁路及航空航天等调速领域。相对于矢量控制，直接转矩控制以其结构简单、响应速度快、对电机参数鲁棒性强而得到极大关注，但传统直接转矩控制系统中存在转矩脉动大、定子电压和电流谐波含量高以及开关频率不固定等缺点。本文以永磁同步电机控制系统为研究对象，用二极管钳位型三电平逆变器为电机供电。在建立了电机数学模型，掌握了直接转矩控制策略的基本原理和实现方法的基础上，首先分析了三电平逆变电路的结

5、构及工作原理。以降低转矩和磁链脉动为目的，详细论述了基于预期电压空间矢量的直接转矩控制策略，其中针对中点电压不平衡问题，采用以负小矢量为首发的中心对称七段式调制法。随后在Matlab/Simulink中对三电平逆变器空间矢量调制算法进行了仿真分析，并与两电平进行比较，验证了算法的正确性及三电平逆变器的优越性。为了克服使用机械式传感器给传动系统带来的成本增加和可靠性差等问题，本文采用基于滑模观测器的无位置传感器控制技术，以饱和函数代替传统的符号函数，实现对电机转子位置和转速的观测。本文在三电平逆变器与直接转矩控制理论的基础上，结合无位置传感器技术，对永磁同步电机闭环控制系统进行了仿真研究，初步

6、验证了控制策略的可行性。最后设计并搭建了三电平逆变器交流调速实验平台，以TMS320F2812为控制核心编写软件程序，对三电平逆变器永磁同步电动机直接转矩控制系统进行了相关实验，实验结果和理论分析及仿真结果一致，证明该控制方案切实可行。关键词：永磁同步电机；直接转矩控制；三电平逆变器；预期电压空间矢量调制；滑模观测器AbstractIthasbecomearesearchhotspotinpowerdrivefieldofhigh-voltagelarge-capacityACdrivetechnologybasedonmultilevelinverterinrecentyears.Atth

7、esametime,permanentmagnetsynchronousmotor(PMSM)iswidelyusedindraughtfan,railwayandaerospaceinthefieldofspeedregulationforitsadvantagessuchassmallvolume,lowinertia,andhighefficiency.Comparedwithfield-oriente