基于双三电平逆变器的开绕组PMSM直接转矩控制系统

摘要

双三电平逆变器系统因为其较高的输出和容错性能成为近年来研究的焦点。双逆变器拓扑包含的开关状态组合繁多，有利于调制策略的灵活选择，但同时也增加了策略的计算难度。当系统中双逆变器采用共母线并联结构时，具有成本低、更易实现四象限运行等优点，但是零序电压的存在也会制约电机控制系统的输出性能。
　　针对调制策略复杂度高的问题，本文提出了一种新型的双三电平逆变器简化调制策略，该策略无需进行扇区判断和矢量作用时间计算，通过三相输入电压直接计算占空比，再由占空比得到对应的输出开关状态，能够大大的简化计算过程。另外还对该算法造成中点电位波动进行了抑制。
　　针对共母线结构的双逆变器系统中存在共模电压的问题，本文分析了其形成的原因，并提出了一种基于零共模矢量的双三电平逆变器简化调制算法，保证在完全抑制共模电压和零序电压的同时，兼顾对算法复杂度的优化。为了分析采用零共模矢量调制后双逆变器输出性能变化，本文以开绕组永磁同步电机控制为应用背景，建立精确的数学模型，在此基础上分别采用零共模电压矢量和标准矢量两种调制策略实现电机的直接转矩控制，并在Simulink下进行了仿真实验。仿真结果表明，采用零共模矢量的调制算法能够对因绕组中性点拆开后绕组中无法抵消的谐波成分有较好的抑制作用。

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致谢

变量注释表

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义(Background and significance of the research)

1.2 国内外研究现状(Research status at home and abroad)

1.3 目前研究中存在的问题(Problems in current research)

1.4 论文的篇章结构(Structure of the paper)

2 开绕组PM SM数学模型及双逆变器拓扑结构

2.2 开绕组 PMSM 的数学模型(Mathematical model of open-winding PMSM)

2.3 双三电平逆变器拓扑结构分析(Topology analysis of dual three-level inverter)

2.4 本章小结(Summary)

3 双逆变器SVPWM调制及简化策略

3.1 三电平逆变器 3D- SVPWM 调制(3D-SVPWM modulation strategy for three-level inverter)

3.2 双三电平逆变器简化调制策略(Simplified modulation strategy for dual three-level inverters)

3.3 仿真验证(Simulation and verification)

3.4 本章小结(Summary)

4 基于简化3D-SVPSM的零共模电压矢量调制策略

4.1 双三电平逆变器系统零序电压与共模电压(Zero sequence voltage and common mode voltage of dual three-level inverter system)

4.2 三电平逆变器零共模矢量调制策略(Zero common mode voltage for three-level inverter system)

4.3 双三电平逆变器零共模电压矢量调制策略(Zero common mode voltage for three-level inverter system)

4.4 仿真验证(Simulation and verification)

4.5 本章小结(Summary)

5 双逆变器调制策略对开绕组 PM SM直接转矩控制系统的影响

5.1 基于双逆变器的 PMSM 直接转矩控制系统结构(PMSM direct torque control system based on dual inverter)

5.2 定子磁链与转矩估算(Estimation of stator flux and torque)

5.3 转矩估算(Calculation of torque)

5.4 电压矢量计算(Calculation of voltage vector)

5.5 基于双逆变器的 PMSM 直接转矩控制系统仿真(Simulation of PMSM direct torque control system based on dual inverter)

5.6 本章小结(Summary)

6 总结与展望

6.1 总结(Conclusions)

6.2 展望(Outlook)

参考文献

作者简历

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