基于两级H桥的六相感应电机控制技术

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所属分类:机械项目

基于两级H桥的六相感应电机控制技术基于两级H桥的六相感应电机控制技术

1、综述

设计了一种新型六相电机,其中该电机是极数为4的六相感应电机,且任意两相绕组之间均无中性点连接,该六相感应电机定子绕组可看成由两个三相电机定子绕组组成。该六相感应电机转子侧为鼠笼式绕组,定转子绕组的空间结构如图1-1所示。其中,定子侧两套三相绕组 和 之间同样无中性点,且 绕组超前 绕组30°,定子侧每一相绕组有双端,双端接口接至相应的变频器单元的两个输出口上。

从等效电路来讲,六相感应电机除了额外的定子绕组外,其他与三相感应电机并无较大区别。可参照经典的对三相感应电机分析的理论对六相电机进行类似的建模以及控制方法的研究。

在该六相感应电机的基础上,设计了两级H桥变频器,如图1-2所示。其中有六个H桥,每个H桥有两个输出口,如A1和A2。这两个输出口可接至六相感应电机的A相的两个端口,以此类推可把变频器的12个口(A1和A2,B1和B2,C1和C2,D1和D2,E1和E2,F1和F2)接到电机的六个定子相绕组上。

在该变频器的基础上设计了控制系统结构以及控制算法,包括开环矢量控制,闭环矢量控制,无速度传感器对电机转速实时估计,三次谐波注入,缺相电流补偿,双机联动。

2、采用新型六相SVPWM技术

本设计创新了一种新的六相SVPWM技术。所用六相感应电机特殊的H桥型驱动器的拓扑结构如图2-1所示,基于此拓扑的各相的对称一致性,考虑可通过将此基于两级H桥的拓扑分为六个单相H桥进行控制,从而实现六相感应电机SVPWM的控制。

3、采用无速度传感器速度估计

为实现六相电机的闭环矢量控制,我们进行了无速度传感器的速度辨识方法研究。制定了由模型参考自适应和矢量控制组成的控制方案。
模型参考自适应参照磁链和电压方程建立电机模型。含电机转速的方程称为可调模型,不含电机转速的方程称为参考模型。选择两个模型均含有的状态变量做差,通过收敛的自适应控制率把误差信号转换为速度信号,从而得到电机转速。然后将转速信号代入可调模型之中构成闭环系统。尽管参考模型公式当中没有变量 ,但其中蕴含电机的实际转速信息,因此估计的转速 可跟踪实际的电机转速。

4、已实现功能

4.1触摸屏启动六相电机

通过触摸屏的频率输入按钮可以改变电机的同步转速,通过触摸屏实时显示电机同步转速。

4.2六相电机带载启动,无速度传感器的矢量控制

基于新型SVPWM的电机控制,可实现各速度和负载下的无速度传感器的矢量控制,使电机性能响应更快,更高的控制精度。

4.3 三次谐波注入

通过对正弦波注入谐波达到增加电机输出转矩的目的。以40Hz空载情况下注入三次电压谐波为例,分别注入5%,10%,15%电压三次谐波,通过Fluke表观测三次电压谐波和三次电流谐波如表4-3所示,表4-3为其中一次实验数据。控制谐波电流幅值的方法,可以通过改变谐波电压的方法来实现。这是由于改变谐波电压可以改变谐波电流,所以在实验现场可以通过大量的实验数据确定谐波电压与谐波电流的关系。

表4-3

   三次谐波   5%    10%    15%
  直流母线电压   397V   398V   397V
  三次电压谐波  5.0%   10.2%   15.0%
  三次电流谐波  10.7%   20.3%   29.9%
 转速 1188r/min 1190r/min 1190r/min

通过实验数据可以观测到,三次电压谐波含量可以精准控制,且随着三次电压谐波含量的增加三次电流谐波含量相应增加。当注入电压三次谐波后,电流波形开始呈现出马鞍波形状,且随着注入的含量增大,电流马鞍波也越来越明显。

4.3 缺相运行

本项目的一大优点就是在电机缺相时仍可以保证运行。电机可在上、下H桥都缺少两相,即总共可以缺少4相绕组的情况下保证运行,这是高可靠性运行场所必须具备的条件,例如在消防供水场所。

4.4 六相电机双机联动

在需要双机联动运行的场所,如:传送带等。本项目已实现基于无速度传感器矢量控制的双机联动控制,保证两个电机转速和带载能力相同,货物平稳传输。

如果您想进一步了解该项目,您可以在下方留下您要咨询的问题,我们会在第一时间答复,

或把您的联系方式发送邮件 heikejishidai@163.com 给我们 ,

我们可有偿提供与该项目所有相关文献。

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目前评论:3   其中:访客  2   博主  1

    • avatar zhai 1

      请问文中所讲的新型六相SVPWM是怎么实现的?

        • avatar kejishidai Admin

          @zhai 您好,我们平台是提供技术转移的平台,而非技术研究平台,非常抱歉无法回答您专业问题。