雙三相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)矢量控制剖析

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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 雙三相永磁同步電機(jī)矢量控制技術(shù) 開題報告 1. 課題來源及研究目的和意義 多電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)作為運動控制研究領(lǐng)域的重要內(nèi)容之一，廣泛應(yīng)用于地 鐵，機(jī)車牽引，擠壓機(jī)組，機(jī)器人等應(yīng)用場合。而要推出性能優(yōu)良的機(jī)車牽 引，機(jī)器人等工業(yè)驅(qū)動以及綜合電力艦船系統(tǒng)就需要解決同一直流母線電源 和同一逆變器供電的多臺電機(jī)獨立運行問題 ⑴。 在過去的二十多年，越來越多的研究人員關(guān)注研究多相電機(jī)，因為多相 電機(jī)相對于傳統(tǒng)的三相電機(jī)存在諸多的顯著優(yōu)點，包括：減少轉(zhuǎn)矩脈動，降 低直流母線電流諧波含量，潛在的高效率，降低各相功率，由于較高的容錯 能力大大提高可靠性

2、⑵。最常見的一種多相電機(jī)是雙三相電機(jī) ⑻，而雙三相永 磁同步電機(jī)是目前研究較為廣泛的一種多相電機(jī)，與傳統(tǒng)的三相電機(jī)相比， 雙三相電機(jī)將基波電流產(chǎn)生的最低次諧波磁勢提高到了 11次，消除了對電機(jī) 性能影響最大的5次、7次諧波磁勢，大大減少了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動，提升了電 機(jī)性能［4］。所以我以雙三相永磁同步電機(jī)為例來研究多相電機(jī)的多電機(jī)串聯(lián)控 制。 多相電機(jī)驅(qū)動控制策略中，最具影響力和代表性的是基于空間矢量解耦 的矢量控制。矢量控制方式的實質(zhì)是將交流電動機(jī)等效為直流電動機(jī)，分別 對速度，磁場兩個分量進(jìn)行獨立控制。通過控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電 流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場兩個分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實現(xiàn)正交或解

3、耦控制。簡單的 說，空間矢量控制就是通過坐標(biāo)變換將交流電機(jī)模型等效為直流電機(jī)，實現(xiàn) 磁鏈與轉(zhuǎn)矩解耦，有利于分別設(shè)計兩者的調(diào)節(jié)器，以實現(xiàn)對交流電機(jī)的高性 能調(diào)速。所以對雙三相永磁同步電機(jī)空間矢量控制技術(shù)的研究具有一定的研 究意義。 2. 國內(nèi)外雙三相電機(jī)矢量控制技術(shù)的歷史和現(xiàn)狀 1995年Yifan Zhao和T.A丄ipo等人從向量空間解耦的角度構(gòu)造了相移 30 °雙三相感應(yīng)電機(jī)的變換矩陣［5］。該方法通過適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)變化，將自然坐標(biāo) 系下六維空間中的變量映像到新基下的六維空間，新的一組基形成三個相互 正交的二維子空間，從而可以在每個子空間中分別進(jìn)行控制，而且每一個子 空間中的分量對應(yīng)于電機(jī)

4、變量中一定次數(shù)的諧波。湖南大學(xué)的歐陽洪林和成 蘭仙等人基于此種方法建立了雙三相永磁同步電動機(jī)的數(shù)學(xué)模型，但其研究 對象主要為隱極電機(jī)，使得電機(jī)模型簡化，不具備代表性。 2003年Nels on、Wu和1997年Aghaebrahimi等人則從雙繞組的角度分別 建立了雙三相感應(yīng)電機(jī)和同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型［6,7］。他們把雙三相電機(jī)看成是 兩個三相電機(jī)的組合，用分析三相電機(jī)的方法來分析六相電機(jī)。所選用的變 換矩陣為兩個Clarke變換矩陣或Park變換陣的組合。這種變換方法一般稱為 雙d-q變換。上海海事大學(xué)的謝衛(wèi)、黃家圣以及哈爾濱工程大學(xué)的張敬南、 劉勇、叢望基于這種方法對六相永磁同步電勵磁電動

5、機(jī)進(jìn)行了建模分析，并 利用MATLAB/SIMULINK 軟件建立了其仿真模型，對其性能和參數(shù)影響做 了系統(tǒng)的研究，但是所建立的數(shù)學(xué)模型不精確，仿真效果并不理想。 Wu將推 導(dǎo)出的同步電機(jī)模型標(biāo)么化處理后，得到了雙三相同步電機(jī)的等效電路圖。 范子超等人在此基礎(chǔ)上運用戴維南定理，提出了與普通同步電機(jī)完全等效的 單繞組模型，并用理論分析和電壓諧波分別證明和驗證了等效模型的正確性。 最后，仿真結(jié)果再次驗證了等效模型，并從起動過程、轉(zhuǎn)矩脈動、定轉(zhuǎn)子電 流等方面與普通同步電機(jī)做了對比。 2009年趙興濤以六相雙 Y移30°繞組永磁同步電動機(jī)為研究對象， 詳 細(xì)分析了其數(shù)學(xué)模型和工作原理，提出了一種

6、新的控制方法，并最終開發(fā)出 一套高性能、高可靠性的雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)。該系統(tǒng)的實現(xiàn)在多 相電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)研究領(lǐng)域具有一定的理論和實踐意義 ⑹。 2010年1月孟超研究了雙Y移30°永磁同步電動機(jī)電壓空間矢量脈寬調(diào) 制（pulse width modulation，PWM）技術(shù)的2種矢量選擇方式，提出一種新穎的 空間矢量過調(diào)制技術(shù)［9］。過調(diào)制區(qū)域根據(jù)調(diào)制度分為4種模式。在過調(diào)制方式 I和U中，對z1-z2電壓平面上的電壓矢量采用不同的優(yōu)化策略。 依據(jù)電壓輸 出矢量自身的特性，提出了一種易于 DSP實現(xiàn)的尋找次優(yōu)解的方法。為進(jìn)一 步提高直流母線電壓利用率，過調(diào)制方式川和W采用兩電壓矢

7、量調(diào)制，不再 對z1-z電壓平面上的電壓矢量進(jìn)行優(yōu)化。他通過仿真計算，對輸出電壓的波 形和諧波成分進(jìn)行分析。構(gòu)造基于低功耗定點數(shù)字信號處理器 TMS320F2812 的7.5kW雙Y移30永磁同步電動機(jī)控制系統(tǒng)。實驗結(jié)果證實了提出方法的 正確性和可行性。 2010年6月楊金波針對相移30° 丫型連接雙三相永磁同步電機(jī)，分別采 用雙d-q變換和矢量空間解耦的方法建立了電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 ［10］。前者從兩套 三相子系統(tǒng)的角度給出了電磁轉(zhuǎn)矩的表達(dá)式以及兩套繞組之間存在的耦合關(guān) 系，后者則揭示了不同的電流諧波分量對機(jī)電能量轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的不同的作用 根據(jù)兩種不同的模型搭建了兩套雙三相永磁同步電機(jī)矢量控

8、制系統(tǒng)，通過對 兩種控制策略的比較分析，指出了兩者之間的內(nèi)在聯(lián)系和在控制效果上的等 價性。開環(huán)的仿真實驗對兩種建模方法的一致性進(jìn)行了驗證，而閉環(huán)的仿真 和實驗結(jié)果則表明兩種矢量控制方案在相同的控制參數(shù)下具有一樣的控制性 能。 2012年劉陵順，張海洋，苗正戈⑴研究了 SVPWM控制2臺雙丫移30° PMSM串聯(lián)系統(tǒng)。一定數(shù)量的多相電機(jī)通過適當(dāng)?shù)南嘈蜣D(zhuǎn)換規(guī)則串聯(lián)起來， 使得該系統(tǒng)可以由1臺逆變器供電而實現(xiàn)對所有串聯(lián)電機(jī)的獨立控制。以 1 臺逆變器驅(qū)動2臺雙丫移30° PMSM的串聯(lián)為例，給出了串聯(lián)系統(tǒng)的工作原 理，為實現(xiàn)兩電機(jī)的解耦運行，提出了一種新穎的 SVPWM控制串聯(lián)系統(tǒng)的 方法。分

9、析了 SVPWM基本原理的具體實現(xiàn)方法。在Matlab/Simulink環(huán)境下， 結(jié)合id=0的矢量控制策略，對電機(jī)的變載，變速運行進(jìn)行了分析，驗證了所 提出的SVPWM控制策略的可行性。 2014 年 Jussi Karttu nen, Samuli Kallio, Pasi Pelt on iemi 等人研究了雙三相 永磁同步電機(jī)的解耦矢量控制［2］。雙三相電機(jī)與傳統(tǒng)的三相電機(jī)相比有許多優(yōu) 點。然而，對于這類電機(jī)，目前的挑戰(zhàn)是，使用電流控制很難產(chǎn)生足夠的驅(qū) 動能力。本文提出了一種改進(jìn)的雙三相永磁同步電機(jī)的矢量控制方案。本研 究包括關(guān)鍵控制部分的詳細(xì)解決方案，如：坐標(biāo)變換，電流控制回路的解

10、耦 和調(diào)制。利用有限元分析和試驗結(jié)果評價了所提出的控制方案的性能。結(jié)果 表明，該方案可以產(chǎn)生期望的動態(tài)電流控制和保證平衡電流繞組之間的共享。 此外，所提出的解決方案能夠減少由電機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電流諧波。然而， 這個問題只是部分地解決了，因為徹底消除諧波是不可實現(xiàn)的。但是，所提 出的控制方案克服了許多其他控制解決方案中發(fā)現(xiàn)的缺點。改善控制性使得 雙三相驅(qū)動的全部優(yōu)點被有效利用，即使在苛刻的應(yīng)用條件下。 3. 主要研究內(nèi)容 3.1雙三相永磁同步電機(jī)靜止坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型 在三相電機(jī)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析雙三相永磁同步電動機(jī)的繞組結(jié)構(gòu)， 雙三相永磁同步電機(jī)的定子由兩套 Y型連接的三相對稱繞組組

11、成，兩套繞組 在空間上相距30°電角度（一般兩套繞組的中性點 N1，N2是相互獨立的）。 由此可建立雙三相永磁同步電動機(jī)在自然坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型 ⑹。靜止坐標(biāo)系 下的數(shù)學(xué)模型如下： 電壓方程： d (3-1) Us = RsIs +-嘰 其中Us為定子各相電壓（V）; Is為定子各相電流（A）;収為定子各相 磁鏈（Wb）; Rs = RsL6 *，其中Rs為定子每相電阻值（0） 磁鏈方程: 底=Lsl s + F（ 0 tf （3-2） 其中屮f為轉(zhuǎn)子永磁磁鏈（Wb）; Ls為定子電感矩陣，包括繞組自感和各 繞組間的互感（H）; 軸線的夾角（rad）; F（討一一各相磁

12、鏈作用系數(shù), 二為定子A相繞組與轉(zhuǎn)子 F( 0)= cos 0 cos(0- a cos( 0- 4 a |cos( 0-5 a cos( 0-8 a gos( 0-9 a _ (3-3) -1 cosa cos4a cos5a cos8a cos9a cos? 1 cos3 口 cos4 口 cos7? cos8? cos4a cos3a 1 cos a cosW cos5a cos5? cos 4。 cos? 1 cos3? cos 4。 cos8。 cos7a cos 4口 cos3a 1 cosa 」cos

13、9。 cos8? cos5? cos4? cos? 1 一 Lm為任意兩相繞組間的互感最大值 Ls = LisI 6*6 Lm (3-4) 其中Lb為定子各相漏感（H）; 電磁轉(zhuǎn)矩方程： c0 其中pn為電機(jī)的極對數(shù)。 "沁 < 皿七Is Is誓5 (3-5) 運動方程: (3-6) d%丄 Te -Tl 二 J 匚 B r dt 其中Tl為負(fù)載轉(zhuǎn)矩（N m ）； J為轉(zhuǎn)動慣量（kg m2）; B為粘滯系數(shù)；= 為電機(jī)的機(jī)械角速度（rad/s）。 3.2雙三相永磁同步電機(jī)解耦旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型 主要分析雙三相永磁同步電機(jī)在六相靜止坐標(biāo)系下的

14、數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用矢 量空間解耦理論，推導(dǎo)出矢量空間解耦矩陣，由于雙三相永磁同步電機(jī)的矢 量控制都是在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系進(jìn)行的，所以需要將電機(jī)變量從六相靜止坐標(biāo)系變 換到解耦后的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，推導(dǎo)出雙三相永磁同步電機(jī)在解耦旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下 的數(shù)學(xué)模型［11］，并指出對電機(jī)的控制等同于對 d-q平面分量的控制，由此可 將三相電機(jī)的控制策略經(jīng)擴(kuò)展應(yīng)用到雙三相電機(jī)上。解耦旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù) 學(xué)模型如下： 電壓方程: 磁鏈方程: ■udl Uq UN 比」 ?d 1 [ 屮 q Z| J Z2 1 0 0 其中Ld為等效直軸電感（ Zi 軸電感（H）， Lzi =

15、L,_ = L, 電磁轉(zhuǎn)矩方程為： Rs Hq iz1 屮 q 屮 Z| -'■■q k 0 i 0 i (3-7) 0 Ld "L3 L 0 Lq 0 .Z2 ；LZ1為等效的 (3-8) -6 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 -# - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 (3-9) (3-10) Te 二 Pn(、3 fiq (Ld -Lq)iqid) 運動方程: Te -T^ J- L B r dt r 推導(dǎo)變換矩陣的方法: （1）通過雙三相永磁同步電機(jī)的不同次

16、數(shù)的諧波矢量形式定義一個諧波 向量，找到一組彼此正交的六維矢量組成新的標(biāo)準(zhǔn)正交基，通過這組標(biāo)準(zhǔn)正 交基可以將這個六維系統(tǒng)內(nèi)的任意矢量和子空間線性表出 I?。根據(jù)這組標(biāo)準(zhǔn) 正交基可以得到雙三相永磁同步電機(jī)從自然靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到 -滬軸系下的 變換公式。再根據(jù)雙三相永磁同步電機(jī)從 門軸系下變換到dq軸系下的變換 公式得到雙三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型由靜止坐標(biāo)系變換到 dq軸系下的 變換矩陣。 （2）相移30°的雙三相電機(jī)繞組并不完全對稱，不能直接采用多相 Clarke變換理論［11］。但是由于其本質(zhì)上是一個對稱十二相電機(jī)，可以先按照 十二相電機(jī)來選取變換矩陣，由多相 Clarke變換理論

17、得到的十二相靜止變換 矩陣，然后再利用各相電流和電壓之間的約束關(guān)系來進(jìn)行簡化，得到從自然 靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到/軸系下的變換公式，進(jìn)而得到雙三相電機(jī)的變換矩陣， 再根據(jù)雙三相永磁同步電機(jī)從軸系下變換到dq軸系下的變換公式得到雙 三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型由靜止坐標(biāo)系變換到 dq軸系下的變換矩陣 最后，根據(jù)雙三相永磁同步電機(jī)的坐標(biāo)變換矩陣可以得到雙三相永磁同 步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)的坐標(biāo)變換矩陣如下。 靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到：上軸下的變換公式： _ 1 T 6s/2s =^3 1 _0 n cos — 6 Tt si n — 6 5?: cos一 6 .5 二 sin

18、一 6 0 1 2 cos— 3 2 sin — 3 4 二 cos— 3 .4■: sin - 3 1 0 5■: cos— 6 .5 二 sin - 6 ji cos— 6 31 sin — 6 0 4 二 cos — 3 4 二 sin — 3 2 cos — 3 2 二 sin 3 1 0 3■: cos一 2 .3兀 sin 一 2 3兀 cos一 2 .3兀 sin 一 2 0 1 (3-11) -8 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 ■ ■軸系下

19、變換到dq軸系下的變換公式: - cosq sin q 0 0 0 01 -sin q cosq 0 0 0 0 0 0 cos 日 2 si n 日2 0 0 T 2s/2 r - 0 0 -sin 日2 COS^2 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 一 (3-12) -# - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 -# - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 靜止坐標(biāo)系變換到dq軸系下的變換矩陣: -9 -

20、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 -10 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 T6s/2 r JI 2 二 5 二 4 二 COS(N _一） cos(-1 . _ —) cos(N . __) cos(寸, _—) cos(寸—一) 6 3 6 3 2 兀 2 二 5 二 4 二 c 兀 _sin( 了 --) _sin(刁 -—) _sin( -1 -—) _sin(p ——) -sin(p _—) 6

21、 3 6 3 2 兀 2 二 5 二 4 二 亠 H cosQ -) cosQ -) cosQ . -) cosQ -) cosQ …) 6 3 6 3 2 兀 2 二 5 二 4 二 』n( -) 』n( ~2 -) AnQ -) _sin(p -) _sin(2 - ) 6 3 6 3 2 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 cos _sin p cos -2 -sin

22、 72 1 0 (3-12) 3.3雙三相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng) 定子繞組對稱分布的多相電機(jī)通過一定的相序轉(zhuǎn)換規(guī)則可以實現(xiàn)單逆變 器驅(qū)動多電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)，其原因在于冗余自由度的存在，非對稱的多相電機(jī) 同樣具有冗余自由度，也能實現(xiàn)此類控制方案。主要分析單逆變器驅(qū)動雙三 相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)的運行原理，基于磁動勢分析法，研究雙三 相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)的相序轉(zhuǎn)換規(guī)則。 對六相靜止坐標(biāo)系下的電機(jī)模型通過變換矩陣進(jìn)行解耦變換得到的矢量 空間解耦數(shù)學(xué)模型與對稱多相電機(jī)經(jīng)過廣義 Clark變換得到的數(shù)學(xué)模型具有 相似的性質(zhì)：變換后得到的三對電流變量中，只有〉- 1電流分量

23、參與機(jī)電能 量轉(zhuǎn)換，Zi-Z2電流分量（相當(dāng)于對稱電機(jī)中的x-y電流分量）和Oi電流 分量只作為零序分量存在，因此，對定子繞組正弦分布的雙三相永磁同步電 機(jī)，也能實現(xiàn)單逆變器驅(qū)動多電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)。 由于只有一組z, -Z2電流分量，所以非對稱六相電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)中只有兩臺 電機(jī)?？梢愿鶕?jù)六相自然靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到：上軸系下的變換矩陣的列來確定 兩臺電機(jī)的連接的方式。得到雙三相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu): 逆變器 電機(jī)2 A B C D E F 電機(jī)1 a2 c2 d2 e2 f2 -# - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)(威海)畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告 圖1單逆

24、變器驅(qū)動雙三相PMSM雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng) 3.4雙三相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)矢量控制技術(shù) 六相全橋逆變器共有26 =64個空間電壓矢量，其中62個非零電壓矢量， 2個零電壓矢量。另外62個非零電壓矢量中有2個矢量 21(0 1 0 1 0 1)和42(1 0 1 0 1 0)為無效矢量，即abc或xyz繞組所在橋 首先對64個空間電壓矢量進(jìn)行計算，通過計算結(jié)果繪出空間電壓矢量分 布圖，如圖1圖2所示；然后是基本電壓矢量的選取與計算；最后對工作平 面采用一定的方法進(jìn)行選取。 圖1 - I''平面空間電壓矢量分布圖 y 6 !6 -2 3 25 6 6 6

25、 — 51 ；、40 圖2 z1 -z2平面空間電壓矢量分布圖 選取基本電壓矢量的方法: (1) 最大兩矢量[] 如果只考慮與機(jī)電能量轉(zhuǎn)換相關(guān)的：「『■平面內(nèi)的電壓矢量的合成，選取 :-■-平面最外層的12個電壓矢量作為基本電壓矢量來合成參考電壓。 ⑵最大四矢量[10，11] 如果同時控制兩個子空間中的電壓矢量，僅選取兩個基本矢量是不夠的， 至少應(yīng)該選用四個基本矢量才能夠完成對一個四維參考矢量的合成。通常選 取一 1平面幅值最大且相鄰的四個電壓矢量作為基本電壓矢量來合成電壓 參考矢量。 (3) 兩個最大矢量和兩個次大矢量[10] 最大四矢量控制算法直流母線利用率較高，但

26、電流諧波含量較大，如果 選取〉- ■-平面兩個幅值最大的電壓矢量和同一方向上兩個幅值次大的電壓 矢量作為基本電壓矢量來合成電壓參考矢量，能夠有效降低諧波含量，但它 是以犧牲直流母線利用率為代價的。 工作平面的選取： 參考電壓矢量的選取必須能夠提高直流母線電壓的利用率，這里通過一 個周期內(nèi)判斷d - q參考矢量和參考矢量的大小來決定開關(guān)矢量的選擇，即如 果d -q平面的參考矢量大于x - y平面的參考矢量，則開關(guān)矢量由d - q平面 的基本電壓矢量決定，反之，如果x - y平面的參考矢量大于d - q平面的參考 矢量，則開關(guān)矢量由x -y平面的基本電壓矢量決定。參考電壓矢量的選擇流 程。

27、3.5雙三相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)仿真 利用MATLAB仿真工具，采用基于id =0的矢量控制策略，搭建雙三相 永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)仿真模型，根據(jù)三相電機(jī)的工程設(shè)計方法設(shè)計 其控制參數(shù)，通過仿真結(jié)果驗證控制方法的正確性和空間矢量控制方法下兩 臺雙三相永磁同步電動機(jī)的獨立運行。 雙三相電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)框圖如下: i；1 =0寸乍一-PI -id1 m : * +1”,回述 -n1 - iq1 Sa Sb Sx ■ s, Sz * SV 控 制 雙三相永磁同步電機(jī)串聯(lián)模型 六M逆變器 -12 - 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告

28、 圖1雙三相電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)框圖 4. 研究方案及進(jìn)度安排，預(yù)期達(dá)到的目標(biāo) 研究方案： 根據(jù)基本的電路和電磁感應(yīng)原理，推導(dǎo)出雙三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模 型；采用矢量空間解耦的建模方法，建立雙三相永磁同步電機(jī)的矢量空間解 耦數(shù)學(xué)模型；根據(jù)研究多相電機(jī)相序轉(zhuǎn)換規(guī)則的方法研究雙三相永磁同步電 機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)的相序轉(zhuǎn)換規(guī)則， 建立基于磁動勢分析法的相序轉(zhuǎn)換規(guī)則； 采用SVPWM算法對雙三相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行控制，使用 Simulink仿真驗證雙三相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)的獨立運行。 進(jìn)度安排： 2013.12.16-2014.02.28:查找閱讀參考文獻(xiàn)并篩選一篇英文參考文獻(xiàn)

29、翻 譯，推導(dǎo)雙三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型，研究串聯(lián)系統(tǒng)相序轉(zhuǎn)換規(guī)則和矢 量控制技術(shù)； 2014.03.01-2014.03.31:撰寫開題報告，制作 PPT； 2014.04.01-2014.05.10:搭建仿真模型進(jìn)行仿真實驗，撰寫中期報告； 2014.05.11-2014.06.22:完善前期設(shè)計并撰寫畢業(yè)論文；修改畢業(yè)論文， 準(zhǔn)備畢業(yè)答辯； 2014.06.25-2014.06.27:提交論文等材料。 預(yù)期實現(xiàn)的目標(biāo)： 推導(dǎo)出雙三相永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和矢量空間解耦數(shù)學(xué)模型， 研究明 白雙三相永磁同步電機(jī)雙電機(jī)串聯(lián)系統(tǒng)的相序轉(zhuǎn)換規(guī)和矢量控制技術(shù)，仿真 驗證雙三相永磁同步電

30、機(jī)雙點擊串聯(lián)系統(tǒng)的獨立運行。 5. 為完成課題已具備和所需的條件和經(jīng)費 已具備和所需的條件：電腦和 MATLAB軟件。 已具備和所需的經(jīng)費：無。 6. 研究中可能遇到的問題和解決的措施 研究中可能遇到的問題：雙三相永磁同步電機(jī)的矢量控制需要 64個電壓 矢量，計算和仿真時都十分繁瑣，容易出現(xiàn)問題；PI調(diào)節(jié)器的參數(shù)不易確定。 解決的措施：仔細(xì)計算64個電壓矢量，盡量采用編程的方法降低繁瑣程 度，仿真時要認(rèn)真，尋求更簡單但不失準(zhǔn)確的簡潔方法；調(diào)節(jié) PI參數(shù)時注意 調(diào)節(jié)規(guī)律并靈活使用。 7. 主要參考文獻(xiàn)： [1]劉陵順,張海洋,苗正戈.SVPWM控制2臺雙丫移30° PMSM串聯(lián)

31、系統(tǒng)的 研究[J].電氣傳動,2012, 42(8): 39-42. [2] Jussi Karttunen, Samuli Kallio, Pasi Peltoniemi. Decoupled Vector Control Scheme for Dual Three-PhasePerma nentMagnet Synchronous Mach in es. IEEE Tran sactio ns on In dustrial Electro nics. 2014, 61(5): 2185-2196 [3] E. Levi, R. Bojoi, F. Profumo, H. A. Toli

32、yat, and S. Williams on, Multiphase in duct ion motor drives—A tech no logy status review, IET Elect. Power Appl., vol. 4, no. 1, pp. 489- 516, Jul. 2007. [4] 楊金波，楊貴杰，李鐵才.雙三相永磁同步電機(jī)的建模與矢量控制 [J].電 機(jī)與控制學(xué)報,2010, 14(6): 1-7. [5] Zhao Yifan , Lipo T A. Space vector PWM control of dual-three phase in d

33、uct ion mach ine using vector space decompositi on [J]. IEEE Tran sact ions on In dustry Applicatio ns,1995,31(5): 1100-1109. [6] Wu Xiaojie, Jia ng Jia nguo, Dai Peng, Zuo Don gshe ng. Full Digital Con trol and Applicatio n of High Power Synchronous Motor Drive with Dual Stator Winding Fed by Cycl

34、oc onv erter. The Fifth Intern ati onal Conference on Power Electr onics and Drive Systems. 2003, (2):1194 - 1199 [7] M.R.Aghaebrahimi, R.W.Menzies. A Transient Model for the Dual Wound Synchronous Machi ne. IEEE Can adia n Conference on Electrical and Computer Engineering. 1997, 2: 862 -865. [8] 趙興濤.雙三相永磁同步電動機(jī)驅(qū)動控制系統(tǒng)的研究 [D].哈爾濱工業(yè)大 學(xué)碩士學(xué)位論文，2009: 20-27. [9] 孟超，歐陽紅林，劉偉候，王銘.雙Y移30°永磁同步電機(jī)的空間矢量調(diào)制 [J].中國電機(jī)工程學(xué)報，2010, 30(3): 90-98. [10] 孟超.雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的研究 [D].湖南大學(xué)博士學(xué)位論文， 2011: 23-25. [11] 楊金波.雙三相永磁同步電機(jī)驅(qū)動技術(shù)研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士學(xué) 位論文,2011: 20-27. -14 -