多相电机控制驱动技术研究综述

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1、多相电机控制驱动技术研究综述刘自程李永东郑泽东清华大学电机工程与应用电子技术系北京交通大学电气工程学院摘要：由于能够实现低压大功率、高可靠性、高控制灵活度等优点，多相电机在交流传动领域得到了越来越多的应用。该文概述多相电机及其控制驱动技术的国内外发展历史，介绍矢量控制、直接转矩控制、模型预测控制三种典型的多相电机控制方法，对比解耦控制和最优电流控制两种容错控制策略，并归纳目前出现的多相逆变器的各种拓扑结构及其特点，进而对两种PWM调制策略的研究现状进行讨论，最后对当前的多相电机控制驱动技术进行了简要总结和展望。关键词：多相电机;控制驱动;容错运行；多相变频器;拓

2、扑结构;脉宽调制;作者简介：刘自程，男，1989年生，博士，研究方向为多相电机驱动控制。E-mai1:zcliu@bjtu.edu.cn作者简介：郑泽东，男，1980年生，副教授，研究方向为电力电子与电力传动。E-mail:zzd@tsinghua・edu.cn收稿日期：2017-01-26基金：博上后创新人才支持计划(BX201600012)ControlandDriveTechniquesforMultiphaseMachines:aReviewLiuZichengLiYongdongZhengZedongDeptermentofElectricalEngi

3、neeringTsinghuaUniversity:Abstract：Multiphasemachinesaregainingincreasingpopularitybecauseoftheirdistinctadvantagesoverthree-phasealternatives,suchashighpoweratlowvoltage,highreliabi1ityandimprovedcontroldimensions.Thispaperdescribesthedevelopmentofmultiphasedrivetechniquesathomeanda

4、broad,thenintroducesthreecontrolmethodsincludingvectorcontrol,directtorquecontrolandmodelpredictivecontrol,andcomparesdecoupledfault-tolerantcontrolwithoptimalfault-tolerantcontrol.Furthermore,thedifferentkindsofmultiphaseconvertertopologiesarelisted,andtwokindsofPWMmethodsarediscuss

5、edinthispaper.Finally,thedevelopingtrendsofalltheabovecontrolanddrivetechniquesarcsummarized・Keyword：Multiphasemachine;controlanddrive;fault-tolerantcontrol;multiphasecorwcrter;topologystmctUTc;pulsewidthmodulation(PWH);Received：2017-01-260引言由于长期以来传统三相供电制的确立和发展，在交流电气传动领域，三相电机及其调速驱动系统

6、被广泛应用。在冶金轧钢、矿井提升、机车牵引、船舶推进等应用场合，对于调速传动功率的需求不断增大£11,通常采用的手段是提高电压、增大电流。然而，受到功率开关器件耐压及耐流值的限制，一般需要采用多电平技术［2,3］或者开关器件串、并联技术［4,5］来实现大功率的三相变频调速。实现大功率传动的另外一种解决思路是增加电机的相数，降低对逆变器每相容量的要求。由于电力电子变频器的广泛应用，电机驱动完全可以不受三相供电系统限制，采用多相（相数多于三相）逆变器供电同样可以实现大功率交流传动。与三相电机驱动系统相比，多相电机驱动系统具有以下的显著优点血卫1：仃）可以使用低功率等

7、级器件实现低压大功率调速。同等功率的三相驱动系统若改装为多相系统，单相的供电电压会下降，特别适合于电力舰船推进系统、电力机车牵引系统等供电电压本身受限的大功率应用场合。（2）转矩脉动频率增加且幅值减小。空间谐波磁动势是产生转矩脉动的直接原因,随着相数的增加，多相电机的基波电流产生的空间谐波磁动势的次数提高而幅值减小，从而使得转矩脉动得到优化，电机运行的效率也得到提高。（3）具有较强的容错能力，可靠性提高。由于多相电机和数的冗余，当多相电机或者多相变频器的一相或者几相出现故障时，可以采用适当的控制策略，使得电机在断相的情况下降功率运行，而无需重新起动或停机。⑷多相

8、电机的控制资源更多，控制