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多相感应电机的缺相运行与控制策略研究

作　者: 齐丹平
导　师: 李山
学　校: 重庆理工大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 多相感应电机 缺相运行 矢量控制 直接转矩控制 载波型SVPWM
分类号: TM346
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


与三相感应电机相比,多相感应电机具有可靠性高、转矩脉动小等优点,而且多相感应电机一相或几相开路时仍能继续运行,这是多相感应电机不同于三相电机的显著优点,也是目前的研究热点。本文对多相感应电机缺相运行时的数学模型、性能参数和控制策略的选择等方面进行了分析和仿真研究。本文首先根据机电能量转换原理,通过空间矢量解耦变换,建立了多相电机正常运行时的数学模型。以六相感应电机为研究对象,建立不同开路故障下的数学模型,进而推导出适用于任意多相感应电机缺相状态下的数学模型。然后根据多相感应电机的数学模型,采用对称分量法,对六相电机正常运行和缺相运行时性能参数进行对比分析,得出六相电机缺相后剩余相的电流幅值都会有不同程度的增加,稳态平均转矩下降,并且产生转矩脉动。通过在Matlab环境下建立六相感应电机正常运行和缺相运行时的仿真模型,仿真结果验证了各个性能参数的变化情况。由于正常运行时的转子磁场定向的矢量控制不能应用于缺相状态,本文提出了一种适用于缺相状态下的矢量控制策略,采用基于有效作用时间的载波型PWM控制方法,在Matlab环境下建立六相感应电机缺相运行时转子磁场定向控制的仿真模型,通过仿真对控制策略进行验证分析,仿真结果证明了本文所提的控制策略的正确性和有效性。最后本文对六相电机缺相运行的直接转矩控制策略进行了研究,根据传统的直接转矩控制在六相电机缺相运行时存在的缺点,本文提出了一种新颖的直接转矩控制方法,不采用传统的开关表设计,将载波型SVPWM方法应用到直接转矩控制中,并通过仿真模型进行分析验证。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1. 绪论  8-14
  1.1 课题研究的背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-12
    1.2.1 多相感应电机缺相时建模和系统性能分析  9-10
    1.2.2 多相感应电机缺相时的控制策略  10-12
  1.3 本课题的研究内容  12-14
2. 多相感应电机缺相运行的数学模型  14-30
  2.1 多相感应电机的绕组结构分析  14-15
  2.2 多相感应电机在标准基下的数学模型  15-18
    2.2.1 多相感应电机电压方程  16-17
    2.2.2 多相感应电机的电磁转矩方程  17-18
    2.2.3 多相感应电机的运动方程  18
  2.3 多相感应电机在谐波基下的数学模型  18-21
  2.4 六相感应电机正常运行时的数学模型  21-23
  2.5 六相感应电机缺相运行时的数学模型  23-29
    2.5.1 六相感应电机缺一相时的数学模型  23-26
    2.5.2 六相感应电机缺两相运行时的数学模型  26-29
  2.6 本章小结  29-30
3. 六相感应电机缺相运行的性能分析及仿真研究  30-46
  3.1 六相感应电机的稳态方程  30-33
  3.2 六相感应电机的性能分析  33-35
    3.2.1 六相电机正常运行时的性能分析  33-34
    3.2.2 六相电机缺相运行时的性能分析  34-35
  3.3 六相感应电机的仿真分析  35-44
    3.3.1 六相感应电机正常运行时的仿真模型  35-39
    3.3.2 六相感应电机缺相运行时的仿真模型  39-44
  3.4 本章小结  44-46
4. 六相感应电机缺相运行的矢量控制策略研究  46-60
  4.1 基于定子磁势不变的补偿控制策略  46-47
  4.2 基于绕组解耦变换的转子磁场定向矢量控制策略  47-56
    4.2.1 矢量控制的原理  47-49
    4.2.2 六相感应电机缺相运行时按传统的旋转变换存在的问题  49-50
    4.2.3 六相感应电机缺相运行时的绕组解耦变换  50-54
    4.2.4 基于有效作用时间的载波型PWM 算法  54-56
  4.3 仿真分析  56-57
  4.4 本章小结  57-60
5. 六相感应电机缺相运行的直接转矩控制策略研究  60-68
  5.1 直接转矩控制的原理和特点  60-61
  5.2 六相感应电机缺相运行的直接转矩控制  61-66
    5.2.1 基于载波型SVPWM 的直接转矩控制策略  62-64
    5.2.2 磁链观测模型  64-65
    5.2.3 转矩观测模型  65-66
  5.3 仿真分析  66-67
  5.4 本章小结  67-68
6. 全文总结与未来展望  68-70
  6.1 全文总结  68
  6.2 未来展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-75
个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果  75

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电机 > 交流电机 > 感应电机
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