六相交流感应电机新颖控制策略研究

基本信息

内容简介

目录

前言

基本信息

作　者：艾永乐，（美）坎珀著

丛 书 名：

出 版 社：中国电力出版社ISBN：9787508390918

出版时间：2009-08-01

版　次：1

页　数：123

装　帧：精装

开　本：16开

所属分类：图书 > 科技 > 一般工业技术

内容简介

多相感应电机是近几年国际上掀起热潮的一个国际前沿领域，对多相感应电机的控制更是大家关注的焦点。《六相交流感应电机新颖控制策略研究》主要对六相感应电机的性能进行研究，通过在电机定子侧注入特殊的梯形波相电流，把定子绕组分为励磁绕组和转矩绕组，从而模拟直流电机实现励磁磁场和转矩磁场的直接控制。利用有限元分析软件和MATLAB仿真软件，根据创建的六相感应电机实验系统，验证了在梯形波相电流驱动下小型（2kW）2极六相感应电机性能。附录中还详细给出了实验数据和系统装配图。

《六相交流感应电机新颖控制策略研究》可作为高等院校自动化、机电工程等专业的研究生以及从事电机电器性能研究、设计和应用的科学技术人员的参考用书。

目录

前言

第1章 绪论

1.1 对调速驱动系统的评价

1.1.1 传统电机驱动系统

1.1.2 多相感应电机调速系统

1.2 存在的问题

1.3 解决的方法

第2章 多相感应电机理论与控制

2.1 电磁转矩的产生机理

2.1.1 直流电机的电磁转矩产生机理

2.1.2 感应电机的电磁转矩产生机理

2.1.3 电磁转矩方程表达形式

2.1.4 总结

2.2 六相感应电机及控制系统

2.2.1 多相感应电机驱动系统

2.2.2 六相感应电机的分类

2.2.3 六相感应电机的建模

2.2.4 六相感应电机的控制

2.3 结论

第3章 梯形波相电流驱动的六相感应电动机运行原理

3.1 引言

3.2 六相电流波形构建

3.3 磁通密度分析

3.4 电磁转矩分析

3.5 静态电磁转矩计算

3.6 励磁磁路分析

3.7 励磁磁动势的时空谐波分析

3.7.1 六相电流时间谐波分析

3.7.2 仅考虑励磁电流时磁动势谐波分析

3.8 定子电感计算

3.9 结束语

第4章 六相感应电动机的有限元分析

4.1 六相感应电机有限元建模

4.2 气隙磁通密度分析

4.2.1 磁通密度幅值和励磁电流的关系

4.2.2 定子励磁电流在不同时间的气隙磁通密度波形

4.2.3 转矩和转子电流作用下的磁通密度分布

4.3 磁链平衡研究

4.3.1 转子和定子转矩电流激活相确定

4.3.2 合成磁链计算

4.4 稳态电磁转矩计算

4.5 脉动电磁转矩分析

4.6 转子感应电压

4.7 定子相电路建模

4.7.1 转子电流对定子磁链的影响

4.7.2 单相等效电路的进一步研究

4.8 参数的确定

4.8.1 自感系数的计算

4.8.2 开槽气隙电压常数

4.9 定子相感应电压的研究

4.10 结束语

第5章 六相感应电机驱动系统的MATLAB仿真

5.1 六相感应电机驱动系统仿真模型创建

5.1.1 PI速度调节器

5.1.2 同步位置及其速度计算模块

5.1.3 六相电流波形发生器

5.1.4 滞环控制器和逆变器

5.1.5 六相感应电机建模

5.1.6 机械运动系统

5.2 仿真结果

5.2.1 六相电流的波形

5.2.2 静态转矩测试

5.2.3 启动和稳态运行性能测试

5.2.4 阶跃转矩电流下的转矩响应

5.3 结论

第6章 六相感应电动机驱动系统实验研究

6.1 实验系统配置

6.1.1 电机实验台

6.1.2 功率逆变器

6.1.3 DSP控制器

6.2 气隙磁通密度和励磁电流

6.3 PI调节器和滞环电流控制器的研究

6.4 转矩电流极性确定

6.5 稳态转矩测试

6.6 k值的确认

6.7 电机运行时转矩和转矩电流的关系

6.8 转矩响应

6.9 动态性能试验

6.9.1 起动一制动性能测试

6.9.2 负载扰动实验

6.10 感应电压估算

6.11 转子绕组感应电流波形测量

6.12 结论

第7章 结论和建议

7.1 六相感应电动机电磁转矩和磁链定向控制

7.2 六相感应电动机新颖电流控制理论

7.3 有限元分析

7.4 六相感应电机驱动系统的MATLAB仿真

7.5 六相感应电机驱动器的实验评价

7.6 建议

附录A 六相感应电动机的设计说明

A.1 定子绕组的设计

A.2 转子绕组的设计

附录B 定子转矩电流和转子电流的计算

附录C 相感应电动机的尺寸及励磁电流计算

C.1 六相感应电动机的尺寸

C.2 励磁电流的计算

附录D 实验系统配置

D.1 六相感应电机测试装置

D.2 功率逆变器

D.3 DSP控制器

D.3.1 DSP芯片

D.3.2 EPLD芯片

D.4 控制算法

D.5 滞环电流数字控制器

参考文献

前言

在过去的20年里，大功率电子器件和大功率、低成本微处理器的发展以及现代交流电机控制技术的发展，大大推动了交流调速的飞速发展。电力电子器件额定电压和额定电流的限制使得多相感应电机应运而生，因为这样可实现低压功率器件驱动大功率电机。多相感应电机目前主要应用于军事、航天、舰船推进等大功率传动上。与三相电机传动系统相比，多相感应电机系统具有以下突出的优势：传动系统整体可靠性高。采用多相冗余结构的传动系统，当多相感应电机的一个（或几个）定子绕组开路或逆变器的一个（或几个）桥臂开路故障时，不会影响传动系统的启动和运行。调速具有更多的控制资源和潜能。采用多相逆变器供电，可大大改进调速系统的性价比。可用低压功率器件实现大功率传动，避免了由功率器件串联带来的静、动态不均压问题。转矩脉动频率增加而脉动幅值减少，使系统动、静态特性得以改善，转子谐波电流减小，谐波损耗下降。查阅相关文献可发现，多相感应电机驱动的矢量控制实现起来相当复杂，这主要因为矢量控制需要复杂的坐标变换和准确的磁链估计。为了解决这个问题，这里提出了一个关于六相感应电动机驱动的新颖电流控制方案。在这个控制方案中，通过在六相感应电动机定子侧注入梯形波相电流，从而实现励磁磁场和转矩磁场的直接控制而不需要复杂的派克变换。这些梯形波相电流波形在电机气隙中产生旋转的、近似于方波的磁通，从而在转子中感应出近似于方波的相电流，就像直流电动机的电枢绕组电流。