双三相永磁同步电动机驱动控制系统的研究

相对于传统的三相电机,多相电机具有可实现低压大功率、转矩脉动小和可靠性高等突出优点,在供电电压受限但又要求高功率等级和可靠性的场合,如船舶推进系统、电动车牵引系统、核电站水循环系统等,多相电机由于其优越的性能而得到了高度的重视。然而,作为一门新技术,关于多相电机驱动系统的研究尚没有形成完整的理论体系和成熟的工程应用技术,从而限制了其推广和应用。本文选择六相双Y移30°绕组永磁同步电动机为研究对象,详细分析了其数学模型和工作原理,提出了一种新的控制方法,并最终开发出一套高性能、高可靠性的双三相永磁同步电机驱动系统。该系统的实现将在多相电机驱动系统研究领域具有一定的理论和实践意义。 论文首先建立了双三相永磁同步电动机在自然坐标系下的数学模型,介绍了其电感参数的分析方法,详细推导了其坐标变换过程,得出其在d-q坐标系下的数学模型,根据戴维南等效方法,建立了其单绕组数学模型和等效电路。该模型与传统三相永磁同步电动机的数学模型在形式上完全相同,从而为三相电机一些成熟的控制方法应用到六相电机奠定了理论基础。 其次,分析了双三相永磁同步电动机的矢量控制策略,基于其单绕组模型,提出一种新的控制方法,该方法减少了控制量的个数,节省了控制资源,并且可以通过工程设计方法设计调节器。利用MATLAB/SIMULINK仿真工具建立了其驱动控制系统仿真模型,仿真结果表明该控制方法是正确的,同时也证明了双三相永磁同步电动机比三相电机具有更优越的性能。 最后,针对双三相永磁同步电动机驱动系统地特点,基于单片机XE164设计硬件电路,搭建实验平台,编写软件程序,实验验证了基于双三相永磁同步电动机单绕组模型的矢量控制方法是可行的,并且具有优越的动态和稳态性能。