论文部分内容阅读
半个世纪以来，对多相（相数大于三相）系统的研究不断深入。多相系统相比与传统的三相系统有诸多优势：如易于通过低压器件实现大功率传动，还具有高的可靠性。多相电机由多相逆变器来驱动，二者与控制器一起构成完整的多相变频调速系统。多相交频器PWM控制是多相调速系统的核心技术。在各种脉宽调制技术中，空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制技术是通过逆变器空间电压矢量的切换获得准圆形旋转磁场，能够在不高的开关频率条件，使交流电动机获得较正弦波脉宽调制(SPWM)更好的性能。因此空间电压矢量脉宽调制(SVPWM)已经成为在传统的三相系统中应用最为广泛的脉宽调制技术。而如何把三相SVPWM技术推广到多相系统中，并能保持较好的输出性能，仍是值得研究的问题。本文对多相电机理论和多相变频器PWM控制等方面展开了研究，主要内容如下：
⑴进行了磁动势分析，建立了多相异步电机的数学模型，简述了多相电机的多自由度特性，一台多相电机（相数大于5）具有多个正交平面，各个正交平面内的电流可以以不同的方式利用。
⑵简述了三相SVPWM的基本原理，在此基础上推导出了多相SVPWM的基本原理及实现方法，并进行了三相SVPWM与九相SVPWM技术的对比分析，多相SVPWM具有控制自由度多、转矩脉动小、电流谐波含量低等优势，但随着相数的增大，其最大调制度降低.
⑶为解决多相SVPWM最大调制度低的问题，选取d1-q1平面上最大矢量子集中的矢量和一组中间矢量子集中的矢量合成得到18个中间矢量，利用这十八个中间矢量，优化设计出一种新的基于中间矢量的九相SVPWM控制技术，它可以抑制共模电压，提高直流母线电压利用率，同时能够降低电流谐波含量。
⑷由于多相电压空间矢量的个数随着相数的增加呈几何倍数的增加，使得直接计算式的SVPWM控制算法的复杂程度大大增加：扇区判断、矢量持续时间计算、矢量作用顺序的安排、矢量持续时间转化为开关动作时间等问题的复杂性和难度都会大大增加，对于控制器的性能要求无疑也大大提高．因此本文在现有PWM技术的基础上，综合分析多相SVPWM与载波PWM之间、不同零矢量分配方式与连续和不连续SVPWM方法之间的相互关系，同时将零矢量分配因子ξ与各种连续和不连续SVPWM方法之间的关系统一于一个显性的调制函数表达式中，可以实现基于载波的统一SVPWM实现方法。同时提出了直接利用参考电压瞬时值计算各种SVPWM方式的开关状态切换时间的统一SVPWM快速算法，比常规SVPWM算法更易于数字化实现。
⑸用多相系统感应电机变频调速的实验平台对上述理论进行了实验验证。