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文檔簡介
1、基于高性價(jià)比的模糊邏輯控制四開關(guān)三相逆變器供電永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)M.納西爾·烏丁,高級(jí)會(huì)員, IEEE ,陶菲克S.拉德萬,高級(jí)會(huì)員, IEEE和M. Azizur拉赫曼,院士, IEEE摘要:本文研究內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)(IPMSM)的高性能的工業(yè)應(yīng)用的一個(gè)模糊邏輯控制器(PLC)基于成本效益的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能。在本文中,模糊邏輯控制器用作速度控制器,同時(shí),采用四開關(guān)三相(4S3Ph)脈沖寬度調(diào)制(PWM)逆變器來代替常規(guī)的六開關(guān)三相(6S3Ph)逆變器來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這不僅減少了逆變器的成本,開關(guān)損耗,而且降低了產(chǎn)生六個(gè)PWM的邏輯信號(hào)控制算法和接口電路的復(fù)雜性。此外,所提出的控制方
2、法降低了計(jì)算的實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)。所提出的四開關(guān)三相逆變器供電永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)與模糊邏輯控制器結(jié)合的閉環(huán)矢量控制方案是在使用TI TMS320C31數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和原型1馬力的電機(jī)上的實(shí)時(shí)實(shí)施。通過在不同的操作條件下的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果,可以驗(yàn)證所提出的模糊邏輯控制四開關(guān)三相逆變器供電永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性。在性能和定子電流的諧波分析方面對(duì)所推薦的四開關(guān)三相逆變器驅(qū)動(dòng)器與傳統(tǒng)六開關(guān)三相逆變器系統(tǒng)的比較。發(fā)現(xiàn)在其性能,降低成本,以及其它固有的有利特征等方面是完全可以接受的。關(guān)鍵詞:模糊邏輯和數(shù)字信號(hào)處理器,內(nèi)部永磁電動(dòng)機(jī),逆變器,矢量控制。 引言多年來,傳統(tǒng)的六開關(guān)三相逆變器已被廣泛應(yīng)用于可變速度
3、的交流(AC)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)器。近來,四開關(guān)三相逆變器在不間斷電源和變速驅(qū)動(dòng)器方面的應(yīng)用我們已做了很多努力1 - 5。這是由于四開關(guān)三相變頻器比傳統(tǒng)的六開關(guān)三相逆變器有一些優(yōu)點(diǎn),比如減少了開關(guān)的數(shù)目降低了成本,減小了開關(guān)損耗,減少了接口電路中為開關(guān)提供的邏輯信號(hào)的數(shù)量,產(chǎn)生邏輯信號(hào)的控制算法簡單,減少了由于開關(guān)之間較小的相互作用破壞開關(guān)的機(jī)會(huì),以及減少了實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)擔(dān)。然而,大多數(shù)的四開關(guān)三相逆變器受限于異步電機(jī)和無刷直流(BLDC)電機(jī)系統(tǒng)2 - 5。Takijawa等人4提出了四開關(guān)三相變頻器的應(yīng)用于無刷直流電機(jī)系統(tǒng),其中開采取了開環(huán)的脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制方案。此外,由于沒有磁性凸極性,工作
4、時(shí)無刷直流電機(jī)比內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的控制更容易。報(bào)道稱四開關(guān)三相變頻驅(qū)動(dòng)器并沒有充分考慮閉環(huán)矢量控制方案2 - 4。Larsen 等人5利用四開關(guān)三相逆變器閉環(huán)矢量控制的感應(yīng)電動(dòng)機(jī),并將比例積分(PI)算法用于速度和電流控制。眾所周知,PI算法的缺點(diǎn)是對(duì)機(jī)器參數(shù)的依賴6。此外,描述了四開關(guān)三相逆變器工作不充分的研究驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)態(tài)性能,盡管它是其中一個(gè)高性能驅(qū)動(dòng)的主要擔(dān)憂。因此,在此文中用模糊邏輯控制器(FLC)來取代PI控制器。盡管FLC比常規(guī)PI控制器很多優(yōu)勢(shì),在電機(jī)的實(shí)時(shí)控制中FLC有很大的計(jì)算負(fù)擔(dān)。在這種情況下,用四開關(guān)三相逆變器來減少一些實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)擔(dān)將是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。如今,內(nèi)置式永磁同
5、步電動(dòng)機(jī)由于其高轉(zhuǎn)矩 - 電流比、大的功率 - 重量比、高效率、高功率因數(shù)和魯棒性,使它日益流行用于變速驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。繞組電流和轉(zhuǎn)子速度間存在非線性耦合和轉(zhuǎn)子鐵芯的磁飽和問題所導(dǎo)致電磁發(fā)達(dá)扭矩非線性的問題,使內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)(IPMSM)驅(qū)動(dòng)器的精確速度控制,成為一個(gè)復(fù)雜的問題。過去大多數(shù)關(guān)于變速IPMSM驅(qū)動(dòng)器的研究主要集中于對(duì)高性能驅(qū)動(dòng)器的控制算法的開發(fā)6 - 11。然而,整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的成本,簡單性和靈活性,這些最重要的因素并沒有得到很多研究人員的關(guān)注。盡管在這方面進(jìn)行了深入研究,可多數(shù)發(fā)達(dá)的控制系統(tǒng)未能吸引業(yè)界的關(guān)注。在過去,研究者將多電平變頻器系統(tǒng)應(yīng)用于高功率場(chǎng)合。再次,如果這種功率級(jí)
6、別不需要該逆變器,系統(tǒng)涉及到更多的損耗和復(fù)雜的開關(guān)算法,。因此,本文的要點(diǎn)之一是開發(fā)具有成本效益的、簡單高效、高性能的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。在機(jī)器人,軋機(jī),機(jī)床等設(shè)備中使用的高性能電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要快速、準(zhǔn)確的響應(yīng),速度能在任何干擾下迅速的恢復(fù),以及對(duì)參數(shù)變化有較高的靈敏度。交流電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性可以用矢量控制理論進(jìn)行顯著改善,其中電機(jī)的變量被轉(zhuǎn)換成一個(gè)正交集合d-q軸,這樣使得速度和轉(zhuǎn)矩可以單獨(dú)控制。這使IPMSM機(jī)有了他勵(lì)直流電機(jī)性能,同時(shí)保持交流電機(jī)的一般優(yōu)點(diǎn)。本文為高性能工業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)提出了一種基于四開關(guān)三相逆變器供電的高性價(jià)比IPMSM模糊控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。所提出的四開關(guān)三相逆變器供電內(nèi)置
7、式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)與模糊邏輯控制器結(jié)合的閉環(huán)矢量控制方案是在使用TI TMS320C31數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)和原型1馬力的電機(jī)上的實(shí)時(shí)實(shí)施。為了驗(yàn)證該方法的穩(wěn)健性,所提出的驅(qū)動(dòng)器的性能都在不同的工作條件下,從理論和實(shí)驗(yàn)方面做了研究。通過在不同的操作條件下的理論和實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以驗(yàn)證所提出的模糊邏輯控制四開關(guān)三相逆變器供電內(nèi)置式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的穩(wěn)定性。在定子電流的總的諧波畸變率和速度響應(yīng)方面對(duì)所推薦的四開關(guān)三相逆變器驅(qū)動(dòng)器與傳統(tǒng)六開關(guān)三相逆變器系統(tǒng)的比較。發(fā)現(xiàn)在其性能,降低成本,以及其它固有有利的特征等方面是合理的。模擬驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的建模包括了逆變器、IPM電機(jī)和控制器的建模,在以下各
8、節(jié)對(duì)其進(jìn)行討論。圖 1. IPMSM從四開關(guān)逆變器饋電。A整流器-逆變器操作所述的四開關(guān)三相電壓源逆變器作為IPMSM電源的電路如圖1所示:該電路由兩部分組成。第一部分是一個(gè)從單相獲得電能前端整流器。固定頻率的單相交流輸入由前端整流器開關(guān)Tr1和Tr2整流。在直流母線分裂電容器組通過與Tr1和Tr2相關(guān)的二極管充電。開關(guān)Tr1和Tr2都在同步到AC電源塑造輸入電流成為正弦波的PWM模式下操作。電感器L有助于濾除高次諧波電流。SPWM技術(shù)被用來消除幾個(gè)低次諧波和控制的操作開關(guān)Tr1和Tr2,以確保在電源側(cè)有統(tǒng)一的輸入功率因數(shù)和控制前端整流器12。第二部分是四開關(guān)三相逆變器。兩相'a
9、9;和'b'是通過兩條線與逆變器相連,而第三相連接的直流環(huán)節(jié)電容器C1和C2的中心點(diǎn)。四開關(guān)逆變器采用四個(gè)開關(guān)管和四個(gè)二極管來控制兩個(gè)線電壓Vcb和Vac,而Vba是根據(jù)一個(gè)分裂電容器組基爾霍夫電壓定律產(chǎn)生的。各電容器兩端電壓的最大峰值等于Vdc。在分析時(shí),逆變器開關(guān)被視為理想開關(guān)。輸出電壓由兩個(gè)臂開關(guān)的門控信號(hào)和由直流電壓Vdc限定。電動(dòng)機(jī)的相電壓方程可以寫為開關(guān)和直流電壓的切換邏輯的函數(shù)。其公式為此式中Va,Vb,Vc 電機(jī)相電壓;Vdc 電容兩端電壓;SA,SB 輸出的開關(guān)變量;將上述方程寫成矩陣形式對(duì)于平衡電容電壓,四個(gè)開關(guān)組合產(chǎn)生四個(gè)電壓矢量1,如圖2所示25。表I示
10、出了所述逆變器不同的操作模式和相應(yīng)的輸出電壓矢量。 圖2 四開關(guān)逆變器的開關(guān)矢量表I 逆變器的操作模式B. IPMSM 模型一個(gè)內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的數(shù)學(xué)模型,可以通過以下等式在同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子的d-q參考坐標(biāo)系中所述11。眾所周知,以恒定頻率源提供電能的同步電動(dòng)機(jī)是不能自起動(dòng)的。在這項(xiàng)研究中IPMSM的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子的鼠籠式繞組提供的。所述內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的啟動(dòng)過程可以被認(rèn)為兩種操作模式的疊加:1)非對(duì)稱的異步電動(dòng)機(jī)模式;2)磁激異步發(fā)電機(jī)模式。因此,如果想研究運(yùn)行過程中是否達(dá)到同步,必須考慮到轉(zhuǎn)子繞組的短路的影響。然而,在模型方程(5)-(8)沒有描述IPMSM驅(qū)動(dòng)的異步行
11、為。因此,電機(jī)必須從閉環(huán)速度控制系統(tǒng)啟動(dòng),其中電動(dòng)機(jī)從推薦的四開關(guān)三相逆變器饋電。圖 3. 模糊速度控制器。 (a)結(jié)構(gòu)圖。 (b)規(guī)則面。C.控制器模型1)模糊速度控制器(FLC):模糊控制器的框圖如圖3(a)所示,在此用作速度控制器。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的FLC中,當(dāng)前的速度誤差(n)和當(dāng)前的速度誤差的變化量e(n)是輸入量。本例中q軸控制電流i*q(n)作為輸出。六規(guī)則用于所提出的FLC。模糊控制器的各種比例因子(k,ke,ki)是通過反復(fù)試驗(yàn)進(jìn)行調(diào)諧以獲得最佳的驅(qū)動(dòng)器的性能。隸屬函數(shù)、規(guī)則、以及FLC的詳細(xì)發(fā)展可以在7中找到。歸一化FLC的規(guī)則表面如圖3(b)所示。規(guī)則表面提供了對(duì)應(yīng)于所有規(guī)則
12、和不同值的輸入的輸出值。FLC被標(biāo)準(zhǔn)化,因此它可用于不同的等級(jí)、不同類型的電機(jī)。2)電流控制器:兩個(gè)獨(dú)立的正弦?guī)h(huán)電流控制器用于強(qiáng)制相a和b的電流跟隨他們的命令。這些命令產(chǎn)生于矢量控制和速度控制環(huán)。控制器的輸出有四個(gè)邏輯形式。這些邏輯是用來打開和關(guān)閉逆變器電源開關(guān)。基于本款和以前的控制方案,整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)如圖4所示。對(duì)于所提出的控制方案,定子電流id的d軸分量設(shè)置為零,以便控制電機(jī)達(dá)到額定速度。 如果想控制電機(jī)高于額定轉(zhuǎn)速,眾所周知的弱磁算法可以與所提出的技術(shù)結(jié)合13- 15。圖.4 從一個(gè)四開關(guān)逆變器饋電的IPMSM的控制方案III 仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果A. 實(shí)驗(yàn)設(shè)置為了驗(yàn)證所提出的逆變
13、器的配置及其控制策略的有效性,利用Matlab/ Simulink的軟件,根據(jù)圖 4 繪制計(jì)算機(jī)模擬模型16。然后,將實(shí)驗(yàn)實(shí)施控制方案進(jìn)行根據(jù)圖5。圖 5 IPMSM驅(qū)動(dòng)器的控制設(shè)置實(shí)驗(yàn)裝置包括一個(gè)DSP板DS110217,它是一個(gè)基于32位浮點(diǎn)DSP TI TMS320C31。 該板還配備了一個(gè)用作從屬處理器的定點(diǎn)16位TMS320P14 DSP,在這項(xiàng)工作中,從屬處理器作為數(shù)字輸入/輸出子系統(tǒng)工作。兩相電流值ia和ib由霍爾效應(yīng)電流傳感器測(cè)得。這些電流通過信號(hào)調(diào)節(jié)電路饋送到DSP中。另外,轉(zhuǎn)子的位置由增量式編碼器檢測(cè),并送到DSP板的編碼器接口。控制算法是用C語言編寫,通過TI
14、C編譯器編譯后生成的目標(biāo)代碼。然后,使用dSPACE的ConrolDesk軟件將所生成的目標(biāo)代碼通過主機(jī)計(jì)算機(jī)下載到DSP板17。板子的輸出是四個(gè)邏輯信號(hào), 這四個(gè)信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)器/隔離電路饋送到提出四開關(guān)三相逆變器。實(shí)驗(yàn)中的采樣時(shí)間定為100s。詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)過程可以在8中找到。 實(shí)驗(yàn)IPM電機(jī)的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)在附錄中給出。B.結(jié)果與討論在不同的動(dòng)態(tài)操作條件下對(duì)提出的FLC-基于四開關(guān)三相逆變器饋電內(nèi)置式永磁同步電機(jī)的性能在仿真和實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了廣泛的研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下,圖 6顯示了在仿真中所提出的四開關(guān)三相逆變器饋電內(nèi)置式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的啟動(dòng)響應(yīng)。為了公平的比較,常規(guī)六開關(guān)三相逆變器
15、為基礎(chǔ)的IPMSM驅(qū)動(dòng)在相同條件下的起始響應(yīng)仿真如圖7所示。它被認(rèn)為在圖6(a)與圖7(a)中可以看到,這兩種情況,該驅(qū)動(dòng)器幾乎同時(shí)可以跟隨指令速度。FLC的有效性是由無超調(diào)、無沖,速度響應(yīng)零穩(wěn)態(tài)誤差來說明的。在圖6和圖7還可以看出,其穩(wěn)態(tài)相電流、諧波失真和所提出的四開關(guān)三相逆變器為基礎(chǔ)的IPMSM驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩響應(yīng)也比得上常規(guī)六開關(guān)三相逆變驅(qū)動(dòng)器。轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)在提出的逆變器上有點(diǎn)高,但仍處于可接受的范圍。ia在不同速度條件下的諧波頻譜顯示如圖8,其顯示了在額定轉(zhuǎn)速條件下常規(guī)六開關(guān)三相逆變器諧波畸變率的可接受水平。提出的FLC-基于四開關(guān)三相逆變器為基礎(chǔ)的IPMSM驅(qū)動(dòng)器的魯棒性,仿真中也驗(yàn)證了指令
16、速度的突然變化和負(fù)載的變化,如圖 9和圖 10所示,電機(jī)轉(zhuǎn)矩被設(shè)為2N · m。在圖 10中,電動(dòng)機(jī)負(fù)荷最初設(shè)在0.5N · m,在t =0.3秒時(shí)負(fù)荷突然增加至2 N·m,在t =0.6秒時(shí),負(fù)荷再次降回0.5N·m以下。顯而易見,圖10(b)中輕負(fù)載條件下有一個(gè)穩(wěn)態(tài)速度誤差。這可能用于額定負(fù)載條件作為控制動(dòng)作的FLC設(shè)計(jì),有太多的控制作用。然而,在穩(wěn)態(tài)誤差幾乎可以忽略不計(jì)。也在速度逆轉(zhuǎn)的情況下,對(duì)提出的驅(qū)動(dòng)器的性能進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果如圖11所示。結(jié)果表明,該驅(qū)動(dòng)器可以準(zhǔn)確、快速的扭轉(zhuǎn)的速度。實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)響應(yīng)包括速度,相電流ia,穩(wěn)態(tài)電流ia、ib和ic,以
17、及ia在額定轉(zhuǎn)速下的高次諧波的頻譜如圖12所示。圖12(a)示出,所提出的驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際速度無誤差的跟隨指令速度。反過來,這些將驗(yàn)證仿真結(jié)果。為了安全操作,被施加到逆變器電壓盡可能快的通過自耦變壓器及整流安排。由于兩通道示波器的限制,定子瞬時(shí)電流被儲(chǔ)存在電機(jī)的另一啟動(dòng)條件中。在圖12(a)所示的瞬態(tài)響應(yīng)速度和圖12(b)所示的電流響應(yīng)之間的相關(guān)性,在過渡時(shí)間有點(diǎn)不同。因?yàn)殡妷菏峭ㄟ^一個(gè)自耦變壓器手動(dòng)的在不同的時(shí)間使用。對(duì)于示波器相同的限制,在同一時(shí)間儲(chǔ)存兩穩(wěn)態(tài)定子電流,如圖12(b)和(c)所示。穩(wěn)態(tài)電流顯示逆變器的均衡操作。在定子電流Ia的畸變率是23.75。相比于基于PI控制器逆變器供給驅(qū)動(dòng)
18、器18,它是可以接受的。為了提供一個(gè)對(duì)比,常規(guī)逆變器供給驅(qū)動(dòng)在相同條件下的實(shí)驗(yàn)穩(wěn)態(tài)電流ia和其諧波譜如圖13。在圖12和13中,所提出的四開關(guān)三相逆變器供電IPMSM驅(qū)動(dòng)器性能是更接近傳統(tǒng)的三相逆變器饋電驅(qū)動(dòng)。圖14中通過對(duì)變化的指令速度步驟和逐步提升負(fù)荷實(shí)驗(yàn),使建議驅(qū)動(dòng)器的魯棒性進(jìn)一步驗(yàn)證。圖14(a)所示,電機(jī)最初運(yùn)行在在130弧度/秒、1 N·m,然后在線增加參考速度從130弧度/秒到188.5弧度/秒運(yùn)行。圖14(b)中,電機(jī)最初在額定速度以1 N·m的負(fù)載運(yùn)行,然后,通過一個(gè)測(cè)力計(jì)增加負(fù)載從1N·m到2 N·m運(yùn)行。當(dāng)負(fù)載增加過程中,出現(xiàn)了一個(gè)
19、大約5弧度/ s的速度傾斜,但該驅(qū)動(dòng)器迅速恢復(fù)額定轉(zhuǎn)速。顯而易見,如圖14(a)和(b),該驅(qū)動(dòng)器能夠在參考速度下在線處理的變化和實(shí)時(shí)處理幾乎不敏感的負(fù)載擾動(dòng)。因此,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所提出的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在工業(yè)應(yīng)用具有非常高的性價(jià)比。圖 6 仿真提出的四開關(guān)三相逆變驅(qū)動(dòng)器在額定轉(zhuǎn)速和額定負(fù)載條件下的啟動(dòng)響應(yīng)。 (a)速度(b)開發(fā)的扭矩(c)穩(wěn)態(tài)三相電流(d)ia諧波頻譜圖7 仿真?zhèn)鹘y(tǒng)六開關(guān)三相逆變驅(qū)動(dòng)器在額定轉(zhuǎn)速和額定負(fù)載條件下的啟動(dòng)響應(yīng)。(a) 速度(b)開發(fā)的扭矩(c)穩(wěn)態(tài)三相電流(d)ia諧波頻譜圖 8 所提出四開關(guān)三相逆變器饋驅(qū)動(dòng)器在不同的速度下,ia的諧波譜。(a) 150 rad/s
20、. (b) 100 rad/s.圖 9 在階躍信號(hào)下該驅(qū)動(dòng)器的速度的模擬響應(yīng)。 (一)速度。(二)電流Ia。圖 10 該驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載階躍變化的模擬響應(yīng)。 (a) 速度 (b)速度誤差 (c)定子電流 ia圖 11 提出的IPMSM驅(qū)動(dòng)器在速度指令的翻轉(zhuǎn)時(shí)模擬速度響應(yīng)。圖 12.提出的驅(qū)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)啟動(dòng)響應(yīng)。 (a)速度 (b)定子電流ia (c)穩(wěn)態(tài)電流ia和ib(d)穩(wěn)態(tài)電流ia和ic (e)定子電流ia的諧波頻譜圖 13 傳統(tǒng)六開關(guān)三相逆變器饋r電驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)響應(yīng)(a) 穩(wěn)態(tài)電流ia。 (b)ia的諧波頻譜。IV 結(jié)論高性價(jià)比的四開關(guān)三相逆變器饋電結(jié)合了模糊控制器的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)(
21、IPMSM)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)1馬力的電機(jī)采用TI DSP TMS320C31 已經(jīng)做了開發(fā),模擬和成功實(shí)時(shí)實(shí)施。所提出的四開關(guān)三相逆變器為基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)器相比于常規(guī)六開關(guān)三相逆變器為基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)器減少了逆變器的成本,開關(guān)損耗,以及控制算法和接口電路的復(fù)雜性。矢量控制方案已被納入集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)高性能。作為速度控制器FLC的加入提高了驅(qū)動(dòng)器的耐用性。為了驗(yàn)證該方法的穩(wěn)健性,在不同工作條件下,對(duì)所提出的FLC-基于四開關(guān)三相逆變器饋電內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的性能在理論和實(shí)驗(yàn)方面進(jìn)行了研究。在相同操作條件下,在定子電流總的諧波畸變率和響應(yīng)速度方面對(duì)所提出的四開關(guān)三相逆變器饋電IPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)與常規(guī)六開關(guān)三相
22、逆變器饋電驅(qū)動(dòng)器的性能做了比較。高性能工業(yè)變速驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中所提出的四開關(guān)三相逆變器饋內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器是穩(wěn)定的和可接受的正考慮降低其成本,以及其它的有利特征。 附錄見表 表 設(shè)計(jì)參數(shù)測(cè)試IPM電機(jī)參考文獻(xiàn)1F. Blaabjerg, D. O. Neacsu, and J. K. Pedersen,“自適應(yīng)SVM來補(bǔ)償四開關(guān),三相電壓源逆變器直流母線電壓紋波“,碩士論文。電力電子,第14期, 第4號(hào),743-751頁,1999年7月。2 C. B. Jacobina, M. B. R. Correa, E. R. C da Silva, and A. M. N. Lima,“針對(duì)低功耗應(yīng)
23、用的感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)”。會(huì)議記錄,IEEE工業(yè)應(yīng)用學(xué)會(huì)(IAS)。會(huì)議,新奧爾良,洛杉磯,1997年,第605-612頁。3 R. J. Cruise, C. F. Landy, and M. D. McCulloch, “評(píng)估降低的拓?fù)湎辔蛔儞Q器操作三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī),”會(huì)議記錄,國際電力傳動(dòng)大會(huì)(IEMDC)。會(huì)議,華盛頓州西雅圖,1999年,第466-468頁。4 S. Takijawa, M. Tabata, T. Tanigawa, S. Igarashi, and K. Kuroki, “基于四開關(guān)三相逆變器的無刷直流電動(dòng)機(jī)高效率的驅(qū)動(dòng)技術(shù)“,草案,國際電力電子會(huì)議(IPEC),東京,
24、日本,2000年,第1692-1697頁。5 J. S. Larsen, K. Jespersen, M. R. Pedersen, F. Blaabjerg, and J. K.Pedersen,“ 基于分量最小的單相到三相的AC / DC/ AC轉(zhuǎn)換器的完整數(shù)字控制,“ 在PROC。 IEEE工業(yè)電子協(xié)會(huì)(IECON)會(huì)議。德國亞琛,1998年,第618-625頁。6 A. Rubaai, D. Rickattes, and M. D. Kankam,“無刷驅(qū)動(dòng)器的自適應(yīng)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器的制定和實(shí)施,”IEEE工業(yè)應(yīng)用匯刊,第38期,第 2號(hào),第441-447頁,三月
25、/四月2002年。7 M. N. Uddin and M. A. Rahman,“基于模糊邏輯速度控制的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng),”J.進(jìn)階COMPUT。 INTELL,第4期,第 3號(hào),第212-219頁,2000年12月。8 M. N. Uddin, T. S. Radwan, and M. A. Rahman, “基于間接矢量控制感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的模糊邏輯性能,”IEEE工業(yè)應(yīng)用匯刊,第38期, 5號(hào),第1219-1225頁,9月/10月2002年。9 Y. Yi, D. M. Vilathgamuwa, and M. A. Rahman,“內(nèi)部永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)的新人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器,”會(huì)議記錄,IEE
26、E工業(yè)應(yīng)用學(xué)會(huì)(IAS)際貨。會(huì)議,芝加哥,伊利諾伊州,2001年,第945-952頁。10 Y. C. Son, B. H. Bae, and S. K. Sul,“利用直流電壓檢測(cè)電路的永磁電機(jī)的無傳感器操作,”會(huì)議記錄,工業(yè)應(yīng)用學(xué)會(huì)(IAS)。會(huì)議,匹茲堡,2002年,第1674-1678頁。11 L. Chen, R. Davis, S. Stela, T. Tesch, and A. F. Antze, “IPM電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛應(yīng)用的改進(jìn)控制技術(shù),” 會(huì)議記錄,IEEE工業(yè)應(yīng)用學(xué)會(huì)(IAS)。會(huì)議,匹茲堡,賓夕法尼亞州,2002年,第2051-2056頁。12 P. Enjet
27、i and A. Rahman,“低成本交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的新的具有有源輸入和電流整形單相三相轉(zhuǎn)換器,”會(huì)議記錄, IEEE工業(yè)應(yīng)用學(xué)會(huì)(IAS)際貨。會(huì)上,西雅圖,華盛頓州,1990年,第935-942頁。13 T. M. Jahns,“弱磁內(nèi)置式永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的體制運(yùn)作,”IEEE工業(yè)應(yīng)用匯刊,第 IA-23期,4號(hào),第681-689頁,七月/八月1987年。14 S. Morimoto, M. Sanada, and Y. Takeda, “弱磁控制的永磁同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的效果和磁飽和補(bǔ)償,”IEEE工業(yè)應(yīng)用匯刊,第30期,6號(hào),第1632-1637頁,11月/12月1994年。15 M.
28、N. Uddin, T. S. Radwan, and M. A. Rahman,“內(nèi)置式永磁同步電機(jī)在寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的性能,”IEEE能源轉(zhuǎn)換,第17期,1號(hào),第79-84頁,2002年3月。16 MATLAB,Simulink的用戶指南,MathWorks公司,納提克,MA,2003。17 DSP手冊(cè)指南,dSPACE的,帕德博恩,德國1999年。18 M. N. Uddin, T. S. Radwan, G. H. George, and M. A. Rahman,“電壓源逆變器饋電的內(nèi)置式永磁同步電動(dòng)機(jī)(IPMSM)驅(qū)動(dòng)器電流控制器的性能”,IEEE工業(yè)應(yīng)用匯刊,第36期,6號(hào),第153
29、1-1538年,11月/12月2000月。 M.納西爾·烏丁,1969年出生于拉杰巴里,孟加拉。分別于1993年和1996年在孟加拉工程技術(shù)大學(xué)獲得電氣和電子工程學(xué)的學(xué)士學(xué)位和碩士學(xué)位;2000年在加拿大圣約翰的紐芬蘭大學(xué)獲得電氣和電子工程的博士學(xué)位。 目前,他在湖首大學(xué)的電子工程系從事教學(xué)和科研,職位:副教授。1994年1996年在孟加拉工程技術(shù)大學(xué)擔(dān)任講師;1996年至1997年在孟加拉工程技術(shù)大學(xué)擔(dān)任助理教授;1999年至2000年在北大西洋學(xué)院擔(dān)任過講師;1997年9月至2000年8月在紐芬蘭大學(xué)讀博士期間擔(dān)任教學(xué)助理。2001年1月至2001年5月,他在南阿拉巴馬大學(xué)電氣和計(jì)算機(jī)工程系擔(dān)任助理教授;2001年5月至2001年8月,在紐芬蘭大學(xué)繼續(xù)博士后研究。他有十余年的全職教學(xué)的經(jīng)驗(yàn),發(fā)表文章50多篇。他的研究領(lǐng)域包括電力電子,電機(jī)驅(qū)動(dòng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用和電力設(shè)備的模糊控制。烏丁博士是加拿大安大略省注冊(cè)專業(yè)工程師。他在2004年獲得由IEEE / IAS / IACC委員會(huì)頒發(fā)的一等獎(jiǎng)?wù)撐莫?jiǎng)。同年,獲得湖首大學(xué)的教學(xué)及科研貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。 陶菲克S.拉德萬,1963年出生于埃及的加爾比耶。他分別于1986年、1992年、1996年獲得了Menoufiya大學(xué)電氣工程的學(xué)士學(xué)位、碩士學(xué)位和博士學(xué)位。1986年,他成為Men
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