开绕组永磁电机零序电流抑制策略研究

《开绕组永磁电机零序电流抑制策略研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、开绕组永磁电机零序电流抑制策略研究DesignofZeroSequenceCurrentControlStrategyforOpen-WindingPermanentMagnetSynchronousMachines工程领域：电气工程研究生：张志朋指导教师：宋战锋副教授企业导师：金雪峰高级工程师天津大学电气与自动化工程学院二零一七年十一月摘要与常规形式的永磁电机相比，将电机绕组中性点打开的开绕组结构以其在多电平运行特性和容错控制等方面的优势得到了国内外学者的广泛关注和研究。根据电机两端所接变流器供电方式的不同，开绕组永磁电机分为双电源供电

2、的隔离型和单电源供电的共直流母线型结构。其中，共直流母线型以体积小、成本低等优势得到广泛应用。共直流母线型开绕组永磁电机存在零序回路，如何实现零序电流的有效抑制成为一个重要研究课题。本文以抑制共直流母线型开绕组永磁电机零序电流为目的，做了如下工作：（1）建立了三相静止坐标系和两相旋转坐标系中开绕组永磁电机数学模型，分析了双变流器供电时的电压矢量空间分布及特性，优化了考虑共模电压输出的双变流器空间矢量调制策略。（2）提出零序电流闭环控制策略，通过控制变流器输出电压与电机定子反电势三次谐波相抵消以达到抑制零序电流的目的。构建了虚拟三相电流，通

3、过坐标变换的方式将零序电流转换为直流量，在此基础上设计两自由度线性控制器实现对零序电流的有效抑制。此外，本文对两自由度线性控制器的特性和参数整定方法进行了探讨并对其稳定性进行了分析。最后，建立了开绕组永磁电机零序电流闭环控制仿真模型对该控制策略的零序电流抑制效果进行验证与分析。（3）提出有限状态模型预测控制策略，通过抑制变流器输出的共模电压抑制零序电流。在系统评价函数中添加共模电压抑制项，分析了共模电压抑制项权重因子及开关组合选择方法对其控制效果的影响。为了在抑制零序电流的同时降低电机转矩波动，本文在分析虚拟矢量合成原理的基础上，提出基于

4、虚拟矢量的模型预测控制方法。在此基础上，建立了仿真模型，对两种控制策略的控制效果进行了验证与分析。（4）搭建了开绕组永磁电机实验平台，为后续开展开绕组永磁电机零序电流抑制及其它控制实验奠定基础。最后，在该平台上进行了开绕组永磁电机加载实验，分析了在不同控制器带宽和不同采样周期时dq轴电流的响应特性。关键词：共直流母线，开绕组永磁电机，零序电流，两自由度PI控制，有限状态模型预测控制IABSTRACTComparedwiththepermanentmagnetmotorofconventionalform,Openwindingstruct

5、urethatopenstheneutralpointofthemotorwindinghasbeenwidelyconcernedandstudiedbyscholarsathomeandabroadduetoitsadvantagesovermultileveloperationandfault-tolerantcontrol.Openwindingpermanentmagnetmotorcanbedividedintotwodifferentstructures:isolatedstructurewithdualpowersuppl

6、yandcommonDCbusstructurewithsinglepowersupply.CommonDCbusstructureiswildlyusedbecauseofthesmallvolumeandlowcost.However,zerosequenceloopexistsinthisstructure,sohowtoeffectivelysuppressthezero-sequencecurrenthasbecomeanimportantresearchtopic.Theaimofthispaperistosuppressth

7、ezero-sequencecurrentinopenwindingpermanentmagnetmotorwithcommonDCbusstructure,andthemaincontributionsareasfollow:(1)Themathematicalmodeloftheopenwindingpermanentmagnetmotorinthethree-phasestationarycoordinatesystemandthetwo-phaserotatingcoordinatesystemisestablished.Thes

8、patialdistributionandcharacteristicsofvoltagevectorconverterareanalyzedwhenisolatedstructurewith