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文档简介
1、 毕业设计(论文)外文文献翻译专业电气工程及其自动化学生姓名王进班级B电气111学号1110601128指导教师陈荣电气工程学院 针对永磁型Z源逆变器的应用 电动汽车电机驱动系统摘要本文提出了一种新型的永磁同步电机(PMSM)双向Z源驱动系统逆变器(ZSI)的电动车辆,以及永磁同步电机驱动改进的矢量控制方案的制定考虑到直流链路电压提升。特性的ZSI用于直流母线电压控制在一个单级得到的永磁同步电机调速范围宽而弱磁控制。仿真结果验证了军刀所提出的系统的可行性和有效性。1简介由于石油价格的急剧增长和日益关注全球环境问题,越来越多的人关注电动汽车研究(EV),这是更环保。为电动汽车的驱动系统具有宽的操
2、作范围内,从静止到高速是必要的运行。虽然不同结构的电机已被用来推动车辆,永永磁同步电动机(PMSM)已成为越来越有吸引力,因为他们的效率高,高功率密度,高可靠性 1-2 。然而,这些电机本身有一个短的恒功率区域由于其相当有限的弱磁能力。为了增加的速度范围,主要控制计划已经过去了。最受欢迎的是弱磁控制高速区域 1 ,但需要额外的电流,减小电机的磁通量。其他的一个是直流母线电压控制方法。在文献 3 - 4 ,与升压变换器的永磁同步电动机驱动系统随着PWM逆变器系列改变直流母线电压高于额定速度的影响。然而,此系统不仅增加电路和控制复杂而且成本和空间的要求。同时有传统的电压源逆
3、变器的几种缺陷。一种新的单级功率变换器式,Z源逆变器(ZSI),已经提出了一个竞争替代现有的逆变器拓扑5-7。由于明显的固有的优点,如电压降压和升压功能,它已被用于多种应用,如燃料电池的能量转换系统 5 和感应电机 6 。在本文中,一个完整的双向ZSI的永磁同步电机驱动系统已被提出。然后,稳定ZSI的状态工作原理,升压控制方案和修改后的矢量控制方案对永磁同步电机提出了。为了验证所提出的系统中,利用Saber仿真研究执行。2。双向Z源逆变器如图所示,所提出的驱动系统的结构,它由一个电池组,阻抗网络,传统的电压源逆变器永磁同步电机。阻抗网络由两相同的电感和两个相同的电容器连接在一个特定的方式来实现
4、所需的性能。额外的开关S7安装反平行输入二极管,消除不良操作模式下电感电流不连续造成的,使系统有能力双向功率流。从图2 ZSI两等效电路,我们有 IL1=IL2,VC1=VC2在 5 的描述,在稳定状态下,其工作原理可表述如下:B=1/(1-2D0)Vdc=VC/(1-D0)=B*VinVc=(1-Do)*B*VinVdc=D0+(2Vc-Vin)(1-D0)=Vc为了使用直通零矢量控制逆变器直流升压,PWM方法的改进进行了全面的:简单,最大增压,最大恒定升压控制,和改性SVPWM方案(msvpwm)。SVPWM技术可能是所有的PWM技术中最好的变频调速的应用由于较低的电流谐波和更高
5、的调制指数。因此,本文采用的是msvpwm 7 方案,。3。驱动系统3.1电压和电流的限制 8 对永磁同步电机的稳态电压方程,在转子参考帧Vsd,Vsq 是d、q轴的电流和电压,R,Ld和Lq分别是电机电枢电阻,d-和q轴电感, e和pm是电角频率,永磁磁链。在实践中,考虑到电机的最大线电流ismax与最大可用电压Vsmax可以形成以下的约束替代(2)到(3),微分算子是在稳定状态下的零,忽视高速运行的电枢电阻压降,可以得到一个等效电压约束通常,作为一个电压逆变器直流环节(常数保持恒定,所以想和Max。一个更大的as电机的额定转速比一场weakening策略应用于发动机提
6、供高转速为常数和最大是用于。然而,相应的电流的增加幅度要搜索。要增加的铜损。在本文件中,(4),另一个策略是提供一个高的发动机通过增加最大速度运行thevs ASe是增加这一特性被认为是有限的电池,电池电流的最大值2。本值对应的直流链路电流当电流是电机额定电流。因为本电池电流限制,并与系统的恒转矩和恒速和在与自测上面的额定功率的速度。输出转矩值是定义为以下方程 Tmaxmax(rIBT(EBT (5)在EBT是电池电压,和效率是会议3.2控制计划图.3显示控制方案的永磁同步电动机驱动系统 图3 zsi电动车用永磁同步电动机驱动系统的控制方案 图3 SQI结合计算器功能框图显示在图4(
7、a)。输入参数是转子转速和输出的q轴电流的最大振幅isqmax。在转速PI控制器,它将限制电机的最大电流幅值在零d轴电流控制模式使得电池电流不超过其极限。直流环节电压的命令块显示在图4(b)。当转子的转速r低于额定转速b,没有升压和直流母线电压是的ZSI等于输入电压Vdc。高于额定电压的Vdc等于高速运行中电机。直流环节电压不宜选择作为反馈信号。通过方程(1),Z源电容电压Vc可以通过控制直通时间控制D0。所以在本文中,Vc作为反馈信号来间接控制Vdc的。为了克服Vdc和Vc之间的非线性问题,采用了线性电容器电压控制器 9 。直通控制器通过控制图是产生D0。4。仿真结果表1。参数值 组件参数值
8、永磁同步电机额定输出功率17 kW额定转速50dra /s额定扭矩340 N m电枢电阻0.4375极数8d轴电感8 mHq轴电感8.5 mH通量场0. 8 Wb电池额定电压410V额定容量100Ah传输系统比率1:2效率0.9Z源网络电感3 6.5H电容器300FH车辆总质量990kg额区1.7m滚动阻力系数0.015车轮半径0.287m空气阻力系数0.3电动汽车的有效性和所提出的传动系统的动力学研究中了广泛的用Saber仿真。系统参数的值列于表1。该系统是在不同的操作模式,如图5所示。图7(a)通过时间的占空比与速度快的特点,促进因子和拍摄(B)的直流母线电压和电容电压与速度快的特点从图5
9、7 发现如下,d轴电流保持零以上额定转速。即,驱动系统不需要电流减小电机的磁通量。在再生制动方式,是消极的。即,该系统具有双向功率流的能力。在额定转速运行,ZSI的工作没有直通和直流母线电压等于输入电压。当电机转速高于额定转速的增加或减少,ZSI在升压模式。直流链路电压升高的速度成比例的。和解析计算cvcoincide由方程(1)得到B,D0的结果一致。5。结论本文提出了一种永磁同步电动机驱动系统的双向ZSI。为了延长速度永磁同步电机的范围和减少在高速区的电流振幅,ZSI提供通过门上的同一相桥臂的上部和下部开关提高直流母线电压,为转子转速大于额定转速。因此,逆变器的可靠性大大提高因为直通可以不
10、再破坏电路。该驱动系统可以提供一个低成本的和运行可靠高效的单级结构。此外,的特点永磁同步电机驱动的双向ZSI分析。模拟结果进行了验证提出的系统。致谢这项工作是由基础研究基金支持的大学中央(cdjxs11150002)。工具书类【1】朱清时朱D. Howe。电动,混合动力电机和驱动器,和燃料电池汽车。会议录,卷95,4号,第4 746-765,2007。【2】C. C. Chan。电的,混合动力技术,燃料电池车。在IEEE,录卷95,pp. 704-718,2007。【3】K.山本,K.原长滨,T.。永磁同步电机的PWM逆变器驱动的特点用升压器。电气和电子工程师协会。对工业应用。,卷40,4号,pp.1145-1152,2004。【4】K.山本,K.筱和美国古河。永磁同步电机的电压型PWM逆变器驱动有再生能力增强的双电层电容器。日本反。IA,卷126,第5,第639-645,2006。 5 彭f.z.。Z源逆变器。电气和电子工程师协会。行业应用,39卷,2号,第504-510,三月/四月2003。 6 苏皖彭X,M元,X和Z P方,点钱。可调速驱动器的Z源逆变器,电力电子。快报。,卷1,2号,33页35,月2003。 7 镜泊湖,建H,龙牙X。对Z源逆变器的建模和设计改
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