基于准Z源逆变器的永磁同步电机控制系统研究

摘要

压缩机作为空调系统的核心部件，其驱动电机类型与性能的选择尤其重要。永磁同步电机因其效率高、可靠性高、功率密度大等优点，在空调压缩机系统中得到了普遍使用。此外，空调压缩机系统对功率转换模块也有较高的要求，其前级电路中通常需要增加Boost电路实现母线电压抬升以及功率因数校正。但Boost电路引入了开关损耗，电解电容的使用限制了系统寿命，且逆变器桥壁不允许直通。准Z源逆变器作为一种新型拓扑结构，无需加入额外功率器件，可同时实现升压逆变两项功能，且允许逆变器桥臂直通。
　　在此背景下，本文主要研究了基于准Z源逆变器的永磁同步电机控制系统，全文研究内容包括：
　　首先介绍了永磁同步电机的数学模型及矢量控制策略。
　　其次，介绍了准Z源逆变器的工作原理，通过计算传递函数，分析其动态性能，并据此引出了电压电流双闭环控制策略；分析了几种含直通的改进SVPWM调制方式，并仿真验证了直流输入下系统的升压、抗电压波动能力。
　　再次，基于单相交流输入系统，提出了无电解电容准Z源逆变器新型控制方案，使系统兼具功率因数改善及抗电压跌落能力，有效延长系统寿命。以永磁同步电机为对象，提出了一种基于功率调节的无电解电容新型控制策略，实现系统输入功率因数校正。在单相交流输入场合下，通过仿真验证了所提出控制策略的可行性。
　　最后，基于 MC56F8247搭建了实验平台，对主要硬件电路及软件架构进行了分析说明，并通过实验验证了原理分析及所提出方案的正确性与可行性。

目录

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注释表

缩略词

第一章 绪论

1.1 课题研究背景与意义

1.2 永磁同步电机简述

1.3 单级升压逆变器现状

1.4 单相功率因数校正技术研究现状

1.5 本文的主要内容

第二章 永磁同步电机运动方程及其控制

2.1 引言

2.2 永磁同步电机的坐标变换及运动方程

2.3 永磁同步电机功率分析

2.4 永磁同步电机矢量控制策略

2.5 本章小结

第三章 准Z源逆变器

3.1 引言

3.2 准Z源逆变器的工作原理

3.3 准Z源逆变器的建模分析

3.4 准Z源逆变器的SVPWM调制原理

3.5 直流输入系统仿真分析

3.6 本章小结

第四章 无电解电容准Z源逆变器在单相输入交流调速系统中的研究

4.1 引言

4.2 输入功率因数原理分析

4.3 无电解电容准Z源逆变器新型控制策略

4.4 基于功率调节的无电解电容逆变器新型控制策略

4.5 单相交流输入系统仿真分析

4.6 本章小结

第五章 准Z源逆变器永磁同步电机控制系统设计

5.1 引言

5.2 系统硬件平台设计

5.3 系统软件结构设计

5.4 直流输入系统实验

5.5 单相交流输入系统实验

5.6 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 后续工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文