雙饋電動機的控制系統研究.pdf

1、本文以繞線型感應電機的雙饋控制技術（或稱雙饋電機的控制技術）為研究對象，對雙饋電機的數學模型、控制策略、三相高頻PWM整流控制器和矩陣變換器等進行了深入研究。首先利用電機學基本原理，建立MT坐標系下電機的數學模型,以及在定子磁鏈定向的矢量控制策略下，電機定、轉子電流的關系表達式。通過繞組折算和頻率折算，導出雙饋電機的等效電路。根據等效電路，導出雙饋電機穩態下定、轉子側的功率關系表達式，并分析了雙饋電機在各種不同運行狀態下的功率流程。為雙

2、饋電機的磁場定向矢量控制提供理論基礎。明確指出，正是由于頻率折算的等效“放大”作用，使得雙饋電機能夠通過控制轉子側較小的無功功率，達到控制定子側較大的無功功率，從而實現經濟地調節電機功率因數的目的。采用AC/DC/AC的拓撲結構，構建了雙饋電機控制用變換器，變換器整體結構可分為兩大模塊：AC/DC整流模塊和DC/AC逆變模塊，兩部分通過具有直流儲能環節的直流母線相聯接，使得對兩個模塊可分別采取不同的控制策略實施控制，且互不干擾，具有整體

3、硬件結構簡單，改變DSP軟件編程即可方便的改換成不同的控制策略的優點。其中，整流模塊采用三相高頻PWM整流矢量控制技術進行控制，提出了開關頻率固定的直接電流滯環控制法，在實現能量雙向流動的同時始終保持在接近于1的高功率因數下工作，充分利用雙饋電機能量雙向流動的特性，使得能量可回饋利用，提高效率的同時，又由于有效的改善了AC/DC變換器的電流波形而減少對系統的諧波污染。實驗研究證明了該控制策略的可行性，并為實施雙饋控制控制提供基礎。對DC

4、/AC模塊，采取以定子磁鏈定向的矢量控制策略，將MT坐標系的M軸與定子磁鏈1ψ重合，使得電機的有功分量與無功分量可分別得以控制。按照定子磁鏈定向矢量控制策略，采取雙閉環控制的結構，以雙饋電機的轉速以及定子側的無功功率為控制目標構成控制外環，以雙饋電機轉子三相電流的滯環跟蹤控制為電流控制內環，通過控制轉子側電流達到控制電機定子側的無功功率和轉速的目的。雙閉環控制保證了雙饋電機的快速響應，實驗驗證了雙饋控制策略的正確性。AC/DC/AC雙饋

5、控制器的硬件結構采取以DSP為核心的全數字控制系統，簡要介紹II了相應的主要元件的功能，詳細說明了功率器件硬件部分的結構和控制電路各部分的結構和功能；給出了控制部分的控制思想和流程圖以及系統軟件及其主要子模塊的結構與功能，并列出各程序的框圖。介紹了基于雙PWM結構的AC/DC/AC變換器實驗裝置，對整體系統采用Matlab軟件Simulink環境搭建了仿真模型并進行了仿真分析，對仿真分析與實驗研究結果進行了綜合分析，驗證了整體控制方案的

6、正確性、有效性和先進性。本文還對采用矩陣變換器用于雙饋電機的開環控制進行了實驗研究，提出矩陣變換器的正反組開關電流過零切換控制法。介紹了矩陣變換控制器的雙向開關單元的構成和主回路硬件結構，產生控制信號的硬件電路結構以及產生控制信號的過程和基本原理。詳細分析矩陣變換器在各種工況下，開關元件的換流過程和可能出現的問題，并提出了相應的控制策略。根據這一策略，構建了相應的實驗平臺，通過實驗驗證了控制策略的正確性，為雙饋電機開環控制研究打下基礎。