李貴彬　李永東　鄭澤東　彭忠　劉自程

摘 要：針對多相電機統(tǒng)一SVPWM調(diào)制實現(xiàn)問題及多相電機全階觀測器無速度傳感器矢量控制的實現(xiàn)問題，在傳統(tǒng)三相電機零序電壓注入SPWM實現(xiàn)SVPWM調(diào)制的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了多相電機統(tǒng)一SVPWM實現(xiàn)方法和多相電機矢量控制統(tǒng)一坐標(biāo)變換理論及基于全階觀測器的無速度傳感器矢量控制理論。以五相異步電機為例，研究了零序電壓注入方法下的SVPWM電壓利用率提高百分比、五相異步電機基于全階觀測器的無速度傳感器矢量控制，并在五相異步電機實驗平臺上進行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明提出的統(tǒng)一SVPWM調(diào)制方法可以提高電壓利用率、優(yōu)化諧波性能。統(tǒng)一多相電機全階觀測器無速度傳感器矢量控制可以實現(xiàn)多相電機無傳感器控制、減小系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)可靠性。

關(guān)鍵詞：統(tǒng)一SVPWM；全階觀測器；無速度傳感器；電壓利用率；多相電機

中圖分類號：TM 346+.2

文獻標(biāo)志碼：A

文章編號：1007-449X（2018）01-0061-11

0 引 言

多相電機具有功率密度大、轉(zhuǎn)矩脈動小、可靠性高、容錯能力強等優(yōu)點，其優(yōu)越的性能使得多相電機被應(yīng)用于冶金、軋鋼、機車牽引、船舶推進等場合[1-2]。

近年來多相電機變換器控制技術(shù)得到了廣泛的研究，文獻[3-4]對多相電機的容錯運行過程中轉(zhuǎn)矩脈動的減小展開了研究，提出了通過抑制電流脈動的方法對轉(zhuǎn)矩脈動進行抑制。文獻[5]對多相電機交流驅(qū)動下母線電壓利用率的極限進行了討論，提出了多相電機在傳統(tǒng)調(diào)制方法下母線電壓利用率的極限點；但并沒有詳細(xì)的討論提高母線電壓利用率的具體方法。文獻[6]對開繞組五相電機共模電壓的抑制方法提出了抑制策略，仿真和實驗均表明了提出方法的有效性。文獻[7]對五相電機進行了基于反電動勢方法的無速度傳感器矢量控制的研究，取得了并不理想的效果。文獻[8-11]從五相電機容錯策略進行研究，提出了減小電流脈動、提高轉(zhuǎn)矩脈動頻率、減小轉(zhuǎn)矩脈動幅值的容錯策略，取得了良好的效果，但算法復(fù)雜，在控制頻率較高時智能芯片無法實現(xiàn)。文獻[12-13]分別針對九相永磁同步電機和六相永磁同步電機故障情況下的磁通切換進行了分析研究，分別提出了一種有效抑制磁通變化的控制策略，減小了轉(zhuǎn)矩脈動。文獻[14]針對六相異步電機的電流預(yù)測控制策略進行了研究，電流預(yù)測控制優(yōu)化了電流波形，減小了電流諧波，大大減小了轉(zhuǎn)矩脈動，取得了良好的效果。

本文提出了一種針對任意相電機提高電壓利用率的統(tǒng)一SVPWM諧波注入策略，對注入諧波的幅值和頻率進行了理論推導(dǎo)。提出了多相異步電機統(tǒng)一無速度傳感器矢量控制方法，該方法對任意相異步電機均可使用，對任意相異步電機無速度傳感器全階觀測器方法進行了推導(dǎo)，詳細(xì)說明了無速度傳感器全階觀測器方法在異步多相電機中的統(tǒng)一實現(xiàn)過程。以五相電機為例對統(tǒng)一SVPWM無速度傳感器矢量控制進行了實驗驗證。

1 統(tǒng)一SVPWM實現(xiàn)

多相電機按繞組位置關(guān)系分類可以分為對稱多相電機和非對稱多相電機，非對稱多相電機指相鄰獨立出線端所對應(yīng)的定子相繞組之間，在一個極距內(nèi)相互間隔的電角度不同，如圖1（a）所示。同理，對稱多相電機指在一個極距內(nèi)相互間隔的電角度相同，如圖1（b）所示。在統(tǒng)一SVPWM實現(xiàn)過程中將電機繞組分為3的倍數(shù)相和非3的倍數(shù)相兩種。對于統(tǒng)一SVPWM的實現(xiàn)，多相電機繞組分布是否對稱對實現(xiàn)方式并無影響。下面針對不同相數(shù)的多相電機逐一討論。

圖15是統(tǒng)一SVPWM作用前后的電流頻譜圖，統(tǒng)一SVPWM方法施加前和統(tǒng)一SVPWM方法施加前后各次諧波幅值基本無變化，統(tǒng)一SVPWM施加后的總諧波含量略有減小。統(tǒng)一SVPWM方法提高了電壓利用率的同時也減少了五相電機電流中的總諧波含量。

4 結(jié) 論

針對多相電機提出的統(tǒng)一SVPWM實現(xiàn)方法可以提高電壓利用率、減小THD含量。該實現(xiàn)方法可以針對任意相（相數(shù)大于3）電機實現(xiàn)SVPWM調(diào)制。提出的多相異步電機全階觀測器矢量控制方法可以實現(xiàn)任意相（相數(shù)大于3）異步電機的無速度傳感器矢量控制。提出的方法將多相電機下的SVPWM和全階觀測器無速度傳感器矢量控制算法進行了推廣，具有一定的理論意義和實際的工程應(yīng)用價值。

參 考 文 獻：

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（編輯：張 楠）