开关磁阻电机不对称三电平T型功率变换器研究

作     者：尹正凯 

作者单位：中国矿业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈昊

授予年度：2021年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：开关磁阻电机 不对称三电平T型功率变换器 转速电流双闭环PWM控制策略 故障诊断 

摘      要：开关磁阻电机(Switched Reluctance Motor,SRM)由于其设计简单、造价低廉、无需使用永磁体等优点,在许多领域都有很好的应用前景,尤其是在电动汽车领域。为了提高竞争优势,需要驱动系统在调速范围,减小电流波动和可靠性性方面有出色的表现。而功率变换器是驱动系统能量交换的重要场所,在提高输出能力,优化系统性能和能量管理方面起很大作用。因此,为了优化开关磁阻电机驱动系统的控制,本文以不对称三电平T型功率变换器为研究对象结合合理的控制策略进行分析研究。首先,以不对称半桥功率变换器为基础,给出不对称三电平T型功率变换器的拓扑结构和工作方式。该功率变换器各相各增加两个功率开关管,可实现开关磁阻电机驱动系统的多电平灵活控制。针对不对称三电平T型新型功率变换器的开关磁阻电机系统,给出一种转速电流双闭环脉宽调制(PWM)控制策略。传统的PWM控制只是通过改变占空比来直接调节电压作用时间,而转速电流双闭环PWM控制策略也可以起到调节电流的作用,通过仿真证明不对称三电平T型功率变换器结合转速电流双闭环PWM控制策略的合理性。其次,在该开关磁阻电机驱动系统的可靠性方面,给出不对称三电平T型功率变换器实时故障诊断方法。分析功率变换器的功率开关管开,短路故障状态与正常状态下的绕组电压变化,提出采用两种状态的相电压差异为故障诊断特征量,结合脉冲注入法改变工作模式综合判断故障类型和故障位置,通过仿真证明不对称三电平T型功率变换器故障诊断方法可迅速定位故障且算法简便。最后,结合仿真模型搭建基于不对称三电平T型功率变换器的开关磁阻电机驱动系统的实验平台,实验结果不仅进一步证实了上述拓扑及其控制策略的可行性以及故障诊断方法的快速性和准确性,还验证了该驱动系统动态性能好。本文有图63幅,表9个,参考文献121篇。