论文总字数：26930字

摘 要

随着电力电子技术的发展，交流调速已逐渐取代直流调速成为电力传动系统的主要发展方向，永磁同步电机因其诸多优点在交流调速系统有很好的应用前景。但随交流调速系统功率的增大，传统的单驱动器方式已无法满足大功率电机的控制需求。并联型电机驱动器突破了现有开关器件的功率限制，易实现模块化，降低了成本，但各逆变器模块间可能存在互相影响。

针对并联型逆变器驱动永磁同步电机调速系统，本文分别建立了逆变器及永磁同步电机在三相坐标系和同步旋转坐标系下的数学模型。基于该模型，提出了系统控制策略，其中包括逆变器电流控制和永磁同步电机矢量控制。针对逆变器并联可能出现的环流问题，提出以输出电流作为逆变器模块控制目标的控制方法，增加并联控制模块，对逆变器到电机电枢电流环节进行控制，以抑制各逆变器模块间可能产生的环流。

基于MATLAB/Simulink搭建模型对所设计系统各环节进行仿真，另搭建实验平台进行实验，验证了所提出的控制策略的可行性。

关键词：并联型电机驱动器；环流；矢量控制；调速系统

ABSTRACT

AC speed regulation has gradually replaced DC speed regulation as the main stream direction of power transmission system, resulting from the development of power electronics. Permanent magnet synchronous motor (PMSM) has a promising prospect to apply in the AC speed control system. However, with the increase of the power of the system, the traditional single drive mode can not fulfill the control requirements of high power motors. The paralleled motor driver breaks the power limitation of the existing switching device, with easy access to realize modularization, and lowed cost.But each inverter module may have mutual influence.

Aiming at the PMSM speed control system driven by paralleled inverters, the mathematical models of the inverter and PMSM in the three-phase stationary coordinate system and the rotating coordinate system are established respectively in this paper. Based on such mathematical models, the writer proposed the control methods of the system, including the inverter current control and the PMSM vector control. In response to the circulating current problem that may occur in paralleled inverters, the output current is used as the control target of the inverter module and the parallel control module is added in this control method.This method controls the current from inverter to motor armature, so as to suppress the circulating current that may occur between inverter modules.

Based on the MATLAB/Simulink construction model, each link of the designed system was simulated and verified, and the experimental platform was built to test the feasibility of the proposed control strategy.

KEY WORDS: paralleled motor drives; circulating current; vector control; speed control system

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 课题背景 1

1.2 并联型电机驱动器驱动PMSM调速系统研究现状 2

1.2.1 并联逆变器拓扑结构 2

1.2.2 并联逆变器控制策略研究现状 2

1.2.3 PMSM结构 3

1.2.4 PMSM调速控制策略研究现状 3

1.3 本文主要工作 4

第二章 并联型电机驱动器驱动PMSM调速系统建模与分析 5

2.1 引言 5

2.2 并联型电机驱动器驱动PMSM调速系统的拓扑结构 5

2.3 逆变器电路分析 6

2.4 PMSM数学模型 7

2.5 并联型电机驱动器驱动PMSM调速系统电路分析 10

2.6 本章小结 13

第三章 并联型电机驱动器驱动PMSM系统控制策略研究 14

3.1 引言 14

3.2 逆变器电流控制策略 14

3.2.1 单个逆变器电流控制策略 14

3.2.2 并联逆变器电流控制策略 16

3.3 电机电枢电流控制策略 17

3.3.1 电机内电流环控制策略 17

3.3.2 电机外电流环控制策略 19

3.4 逆变器输出零轴电压控制 20

3.5 PMSM转速控制 21

3.6 系统整体控制策略 22

3.7 本章小结 24

第四章 并联型电机驱动器驱动PMSM调速系统仿真 25

4.1 并联型电机驱动器驱动PMSM调速系统模型搭建 25

4.2 仿真结果 25

4.2.1 电机空载起动波形及分析 25

4.2.2 电机带载起动波形及分析 28

4.2.3 突变转速给定系统波形及分析 30

4.2.4 突变负载系统波形及分析 33

4.3 本章小结 35

第五章 并联型电机驱动器驱动PMSM调速系统实验 37

5.1 实验平台搭建 37

5.1.1 电机驱动器模块 37

5.1.2 滤波器模块 37

5.1.3 电流传感器模块 38

5.1.4 电压传感器模块 39

5.1.5 AD采样模块 39

5.1.6 电平变换模块 40

5.1.7 驱动模块 41

5.1.8 继电器模块 41

5.1.9 DSP 41

5.1.10 实验平台实物图 42

5.2 实验结果及分析 43

5.3 本章小结 47

第六章 总结与展望 48

6.1 本文总结 48

6.2 课题展望 49

参考文献 50

致 谢 51

第一章 绪论

1.1 课题背景

随着脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）技术、现代控制理论以及电力电子技术的发展，交流调速已经逐步取代了直流调速成为当前电力传动系统的主流方向。永磁同步电机（Permanent Magnet Synchronous Machine，PMSM）因其低损耗、易控制等优点，在交流调速中有很好的应用前景。

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