无电解电容空调驱动系统拍频抑制策略研究.pdf

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1、硕士学位论文无电解电容空调驱动系统拍频抑制策略研究BEAT-LESSCONTROLSTRATEGYOFELECTROLYTICCAPACITOR-LESSAIR-CONDITIONINGMOTORDRIVESYSTEM于超慧哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM921学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文无电解电容空调驱动系统拍频抑制策略研究硕士研究生：于超慧导师：王高林教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月

2、授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM921U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringBEAT-LESSCONTROLSTRATEGYOFELECTROLYTICCAPACITOR-LESSAIR-CONDITIONINGMOTORDRIVESYSTEMCandidate：YuChaohuiSupervisor：Prof.WangGaolinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEng

3、ineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要变频空调具有自动调节室温、用户体验舒适度高以及能耗低的优点，对于节能减排具有重要意义。永磁同步电机具有效率高、功率密度高以及动

4、态性能高等优点，在空调领域应用广泛。传统空调电机驱动系统中由于采用电解电容，系统可靠性较低。为此，将电解电容替换成薄膜电容，并去掉驱动系统中的功率因数校正环节，即无电解电容驱动系统，可以有效降低成本，并延长系统寿命。所使用的薄膜电容的容值小，直流母线电压以二倍电网频率波动，最终造成电机在特定运行频率下产生拍频现象，影响电机运行性能。此外，母线电容的减少也会对系统的稳定性产生影响。因此，本文主要对无电解电容电机驱动系统中的拍频问题以及稳定运行控制进行研究。首先分析永磁同步电机工作原理，通过综合矢量得到电机

5、在不同坐标系下的数学模型，在此基础上分析双闭环矢量控制策略。通过坐标变换得到永磁同步电机在两相旋转坐标系下的数学模型线性解耦，同时在此坐标系下采用矢量控制策略，使定子电流励磁分量和转矩分量实现解耦控制。为了消除无电解电容空调电机在特定运行频率下存在的拍频现象，研究了一种基于电流跟踪器的拍频抑制策略。通过分析电机在不同运行频率下存在的拍频现象，得到直流母线电压的波动是导致拍频现象的最根本原因。通过电流跟踪器计算出调制波移动量，产生一个电压补偿量，用于补偿波动直流母线电压所引起的电机定子电压偏差，从而抑制拍

6、频现象，通过仿真验证了所研究的方法的有效性。对有源阻尼控制策略进行研究，以提高无电解电容电机驱动系统的稳定性。建立系统输入阻抗和输出阻抗模型，并分析其特性。在此基础上，分别研究了电流型和电压型两种有源阻尼控制策略，推导出采用有源阻尼控制策略后系统输入阻抗模型。通过分析系统的特征方程和总阻抗的频率特性，验证了所研究的有源阻尼控制方法对提高系统稳定性的有效性，并通过仿真验证了有源阻尼控制方法的有效性。最后，在理论和仿真分析基础上，在1kW无电解电容空调实验平台上实现了所研究的用于抑制拍频现象的电流跟踪法和用

7、于提高系统稳定性的有源阻尼控制方法的数字算法，并进行实验验证，实验结果验证了所研究方法的有效性。关键词：压缩机系统；永磁同步电机；无电解电容；拍频抑制；电流跟踪法；有源阻尼控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThevariablefrequencyairconditioninghasmanyadvantages,suchasself-regulatingroomtemperature,comfortableuserexperienceandlowenergyconsumption.T

8、hevariablefrequencyairconditioninghasagreatsignificanceforenergysavingandemissionreduction.Thepermanentmagnetsynchronousmotorhastheadvantagesofhighpowerdensity,highdynamicperformanceandflexiblecontrol.Itiswidelyusedintheai