高頻永磁同步發(fā)電機三相PWM整流器的拓撲研究.pdf

1、高速電機在航空發(fā)動機、燃氣輪機、飛輪儲能系統(tǒng)、高速空壓機、電輔助式渦輪增壓器及高速電主軸等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。永磁同步發(fā)電機(Permanent Magnet Synchronous Generator,PMSG)是高速電機的一種重要的結(jié)構(gòu)形式，受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。
　　高速永磁同步發(fā)電機可通過PWM整流器實現(xiàn)整流與直流穩(wěn)壓，在性能上優(yōu)于二極管整流加變流器穩(wěn)壓的結(jié)構(gòu)，PWM整流器采用矢量控制方法實現(xiàn)高性能控制。但是，在

2、高頻永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)中，由于基波頻率與載波頻率接近，使得PWM整流器的載波比較低，控制性能惡化。針對低載波比的技術(shù)難題，本文從兩電平拓撲和多電平拓撲兩個角度，對高頻永磁同步發(fā)電機系統(tǒng)的PWM整流器進行了系統(tǒng)的研究，在保持功率管開關(guān)頻率不變的前提下提高整流器的等效開關(guān)頻率，改善矢量控制的效果。
　　首先，本文建立了三相永磁同步發(fā)電機dq軸數(shù)學(xué)模型，并詳細分析了矢量控制原理。其次，本文針對兩電平PWM整流器進行數(shù)學(xué)建模，提出兩電平P

3、WM整流器的改進拓撲，并針對改進拓撲提出了對應(yīng)的PWM信號生成方法，對兩電平PMSG-PWM整流系統(tǒng)進行仿真分析，搭建了基于STM32F407高性能微控制器的兩電平整流系統(tǒng)實驗平臺，并進行了實驗驗證，仿真及實驗結(jié)果均驗證了PWM整流器改進拓撲的有效性及PMSG整流系統(tǒng)矢量控制算法的正確性。最后，對基于模塊化多電平變換器(Modular Multilevel Converter,MMC)的多電平PWM整流器進行了數(shù)學(xué)建模，研究了MMC的調(diào)