永磁同步电机电流谐波抑制策略的研究.pdf

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1、硕士学位论文永磁同步电机电流谐波抑制策略的研究RESEARCHONCURRENTHARMONICSSUPPRESSIONSTRATEGYOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTOR刘兴亚哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM351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永磁同步电机电流谐波抑制策略的研究硕士研究生：刘兴亚导师：安群涛副教授申请学位：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月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:TM351U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONCURRENTHARMONICSSUPPRESSIONSTRATEGYOFPERMANENTMAGNETSYNCHRONOUSMOTORCandidate：XingyaLiuSupervisor：Asso.Prof.QuntaoAnAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEnginee

3、ringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要永磁同步电机由于具有运行效率高和转矩输出比高等优点，在电动汽车、航空航天和家用电器等领域取得了广泛的应用。但由于逆变器的非线性及电机本体设计和工艺偏差导致反电势波形失真，引入电流谐波。电流谐波导致电机损耗增加和转矩波动，使

4、得系统的控制效果变差，很大程度上影响了永磁同步电机在高性能场合的应用。因此，对电流谐波来源进行分析研究，并且在此基础上研究电流谐波抑制策略来提高系统的控制性能就具有十分重要的意义。首先，对逆变器非线性产生的电压和电流谐波进行分析和研究，建立考虑电压电流畸变和反电势非正弦的PMSM谐波数学模型，为下一步提出有效的电流谐波抑制算法提供必要的理论支撑。针对永磁同步电机系统中含量较高的5次和7次电流谐波，研究采用基于旋转PI控制器的特定次数电流谐波抑制策略，通过构造谐波电流环来抑制电流谐波分量，提高系统控制性能。在此基础上，提出推广到

5、整个复数域的复数PI控制器，利用其对交流信号能够实现无静差跟随的特性对电流谐波进行抑制。研究复数PI控制器的实现方法，并分析讨论其参数对控制系统的影响。针对PI控制器存在的计算复杂和参数整定困难等问题，为了更好地改善电机电流波形，本文提出一种基于重复控制器的电流谐波抑制策略。将逆变器的非线性特性和电机气隙磁场畸变等效视为扰动信号，利用重复控制器对周期性扰动的完全抑制作用来消除谐波，抑制转矩脉动，提高控制性能。推导出重复控制与谐振控制关系的数学关系式，利用准谐振控制器来提高带宽的思想对重复控制器内模进行改进，减弱了重复控制器对频

6、率波动变化的敏感度。通过对重复控制器延时环节的改进来减小算法对数据存储空间的需求，而且采用一种基于拉格朗日插值法来设计分数阶重复控制器解决小数的精度问题，弥补重复控制器存在的不足之处。最后，设计以DSP控制芯片TMS320F28335为核心的永磁同步电机硬件实验平台，并且通过软件编程进行电流谐波抑制算法的实验验证。实验结果验证了本文所提出的电流谐波抑制策略的有效性和合理性。关键词：永磁同步电机；逆变器非线性；电流谐波抑制；复数PI；重复控制-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractPermanentmagnetsyn

7、chronousmotors(PMSMs)havebeenwidelyusedinthefieldsofindustrial,aerospaceandhouseholdappliancesbecauseofitshighoperatingefficiencyandhightorqueoutputratio.However,duetothenonlinearityoftheinverterandthedesignandprocessdeviationofthemotor,theback-EMFwaveformisdistorte

8、dandtheharmoniccurrentisintroduced.Thecurrentharmoniccausestheincreaseofmotorlossandtorqueripple,whichmakesthecontroleffectofthesystemwors